Đang tải... (xem toàn văn)
Các ứng dụng của siêu âm hóa học bao gồm phân hủy các chất ô nhiễm, tổng hợp hóa học, làm sạch, nhuộm da và ủ mỡ. Ngoài ra, sóng siêu âm còn làm tăng quá trình polymer hóa, phá trùng hợp, quá trình kết tủa, đuổi khí, tinh thể hóa các đơn tinh thể và các quá trình tinh thể hóa trong luyện kim màu, luyện kim đen.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT VIỆN PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP MỚI TRONG TỔNG HỢP HỮU CƠ NỘI DUNG Giới thiệu Siêu âm định nghĩa âm có tần số vượt tần số mà tai người đáp ứng Thường nằm khoảng từ 20 kHz đến 100 MHz 20Hz HẠ ÂM 20kHz 100MHz SIÊU ÂM ÂM THANH 20kHz- 100 kHz Tai người không cảm nhận Tai người cảm nhận Dùng việc rửa, hàn plastic có ảnh hưởng đến phản ứng hóa học 2MHz- 10MHZ Dùng y khoa, phân tích hóa học Giới thiệu Sóng siêu âm cơng suất cao tạo tượng xâm thực chất lỏng thơng qua q trình xâm thực cung cấp nguồn lượng sử dụng để tăng cường loạt q trình hóa học (hóa âm) Các ứng dụng siêu âm hóa học bao gồm phân hủy chất ô nhiễm, tổng hợp hóa học, làm sạch, nhuộm da ủ mỡ Ngồi ra, sóng siêu âm cịn làm tăng q trình polymer hóa, phá trùng hợp, q trình kết tủa, đuổi khí, tinh thể hóa đơn tinh thể q trình tinh thể hóa luyện kim màu, luyện kim đen Giới thiệu Ở Việt Nam công nghệ siêu âm ứng dụng nhiều lĩnh vực: + Máy siêu âm y học + Làm sóng siêu âm + Chế tạo vật liệu điện tử có cấu trúc nano + Thiết bị dị cá sóng siêu âm + Trong nơng nghiệp Công nghệ siêu âm 2.1 Cấu tạo Thiết bị phát sóng siêu âm gồm phần: Bộ phận chuyển điện Bộ phận biến đổi dòng điện xoay chiều tần số cao dao động Hệ thống truyền sóng truyền dao động vào lịng chất lỏng Hình Thiết bị phát sóng siêu âm dạng Cơng nghệ siêu âm 2.2 Ngun lí hoạt động Hình Sự hình thành sụp đổ bong bóng tạo bọt Siêu âm tổng hợp vật liệu 3.1 Tổng hợp vật liệu nano Trong báo “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu TiO2/CNTs phương pháp thủy phân kết hợp siêu âm từ tetra-isopropylorthotitanate (TPOT) carbon nano ống (Carbon nanotubesCNTs)” nhóm tác giả Nguyễn Đức Vũ Quyên Với tỉ lệ mol TPOT/CNTs =12,5 %; pH = siêu âm giờ, dung dịch xanh metylen có nồng độ ban đầu 20 ppm, liều lượng g/L KẾT QUẢ: vật liệu TiO2/CNTs thu có khả xúc tác quang hóa tốt, hiệu suất quang xúc tác phân hủy xanh metylen vật liệu đạt 92,2 % Siêu âm tổng hợp vật liệu 3.1 Tổng hợp vật liệu nano Hình Ảnh SEM vật liệu TiO2/CNTs tổng hợp thời gian siêu âm khác (A) 0,5 giờ; (B) giờ; (C) 1,5 giờ; (D) giờ; (E) 2,5 giờ; (G) Siêu âm tổng hợp vật liệu 3.1 Tổng hợp vật liệu nano “Tổng hợp ZIF-67 ethanol có hỗ trợ sóng siêu âm” nhóm tác giả Lê Văn Dương Phương pháp: XRD, SEM, TEM, FT-IR, hấp phụ - nhả hấp phụ N2 TGA/DTA Kết quả: tinh thể ZIF-67 tạo thành có độ bền nhiệt cao đến 350°C, độ tinh thể cao, kích thước tinh thể đồng khoảng 50nm (theo TEM) KẾT LUẬN Kết vật liệu nano-ZIF-67 tổng hợp dung mơi ethanol có hỗ trợ sóng siêu âm giúp thời gian tổng hợp ngắn so với phương pháp nhiệt dung môi thông thường 10 Siêu âm tổng hợp vật liệu 3.2 Tổng hợp polymer Một báo cáo kỹ thuật Urban & Salazar-Rojas, người làm việc với poly (vinylidene difluoride), vật liệu áp điện Sau xử lý với bazơ mạnh, trình khử flo tạo bề mặt với liên kết đôi carbon-carbon, siêu âm đẩy nhanh trình cách đáng kể 12 Siêu âm tổng hợp vật liệu 3.3 Vật liệu vơ Việc tăng cường hóa âm khả phản ứng kim loại trở thành kỹ thuật tổng hợp đặc biệt Đối với tần số siêu âm 20kHz, liên quan đến hình thành vi tia xảy hạt rắn nhỏ 200 µm Hình Ảnh hưởng chiếu xạ siêu âm đến hình thái bề mặt bột Ni 13 Siêu âm tổng hợp vật liệu 3.4 Vật liệu vơ định hình Trong “Tổng hợp siêu âm hóa học vật liệu tổng hợp Sb2S3-graphene vơ định hình cho pin natri-ion thơng qua phương pháp siêu âm” nhóm tác giả Wenjia Zhao Kết quả: + Vật liệu tổng hợp cung cấp dung lượng xả lần đầu 1867,1 mAh g-1 trì dung lượng đảo ngược 880 mAh g-1 cực dương cho SIB sau 50 chu kỳ + Bền khả thích nghi với thay đổi nghiêm trọng âm lượng KẾT LUẬN Các vật liệu cấu trúc nano tổng hợp thơng qua phương pháp hóa âm siêu âm mở địa điểm cho ứng dụng vật liệu lưu trữ lượng 14 Tách chiết HCHC Trong báo “Tối ưu hóa điều kiện chiết xuất có hỗ trợ sóng siêu âm hợp chất Alkaloid từ thân củ nghệ đen (Curcuma zedoaria)” nhóm nghiên cứu Nguyễn Thị Ái Lan Phương pháp đáp ứng bề mặt nồng độ ethanol 69%, nhiệt độ siêu âm 62oC, thời gian siêu âm 15 phút tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi 1/30 (w/v) Kết quả: thu hàm lượng alkaloid đạt 288,24 mg AE/g cao chiết 15 Tách chiết HCHC Nghiên cứu nhóm tác giả Hồng Thùy Dương “Đánh giá hoạt tính sinh học cao chiết trầu không (Piper betle L.) thu nhận phương pháp chiết siêu âm” KẾT QUẢ: Thu hàm lượng phenolic flavonoid tổng cao chiết với ethanol 96% đạt 382,327 mg GAE/g cao chiết 55,073 mg QE/g cao chiết KẾT LUẬN Phương pháp sử dụng sóng siêu âm xem kỹ thuật trích ly nhanh hiệu cho trình chiết xuất hợp chất sinh học từ thực vật làm tăng tỷ lệ khuếch tán cho phép dung môi thâm nhập nhanh vào nguồn nguyên liệu 16 Làm công nghệ siêu âm 5.1 Bể rửa siêu âm Là thiết bị sử dụng phát sóng siêu âm tần số cao ghép nối trực tiếp vào loa siêu âm để tạo dao động học với tần số siêu âm Dao động học làm cho phân tử chất lỏng chuyển động hỗn loạn liên tục dạng bọt khí, va chạm vào bề mặt ngóc ngách vật cần tẩy rửa Các bể rửa siêu âm dùng để làm sạch: Trang sức, mắt kính, phận quang học, đồng hồ, dụng cụ phẩu thuật nha khoa, kim phun nhiên liệu xe máy xe hơi, thiết bị điện tử,… 17 Làm công nghệ siêu âm 5.1 Bể rửa siêu âm Hình 4: Bể làm siêu âm hóa âm 18 Làm cơng nghệ siêu âm 5.1 Bể rửa siêu âm Trong báo nhóm tác giả Trần Hữu Danh “Bể rửa ứng dụng sóng siêu âm” Đối với rau xà lách xoong với sóng siêu âm tần số 28KHz Kết tỉ lệ giảm dư lượng thuốc trừ sâu sau: mẫu giảm 20,2%, mẫu tăng 20,3% mẫu giảm 7,2% so với mẫu (nguyên mẫu không rửa bể rửa siêu âm rửa tay) KẾT LUẬN Với mơ hình bể rửa ứng dụng sóng siêu âm, làm giảm dư lượng thuốc bảo vệ thực vật định nông sản sau thu hoạch Thời gian rửa cường độ phát sóng siêu âm dùng để rửa cho loại nơng sản khác 19 Làm công nghệ siêu âm 5.2 Xử lí nước thải Trong “Ứng dụng sóng siêu âm tần số thấp để tiền xử lý bùn hữu cơ” nhóm tác giả Lê Minh Tuấn Khảo sát với thời gian siêu âm tiền xử lý đặt mức 0, 10, 20, 30 phút với tần số 37 kHz công suất 1500 W lên hàm lượng tổng carbon hữu (TOC), tổng carbon hữu hòa tan (STOC), chất rắn bay (VS) hiệu q trình phân hủy yếm khí anaerobic thu hồi khí biogas Kết quả: thời gian siêu âm không ảnh hưởng đến nồng độ TOC, STOC VS Khả loại bỏ TOC mẫu bùn đối chứng so với mẫu siêu âm 30 phút chênh 25% Lượng khí sinh học thu lớn mẫu có thời gian siêu âm 30 phút 20