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Chemistry

अणु, आयन, और ध्वनिक Cavitation साथ ठोस कणों को सक्रिय कर

Published: April 11, 2014 doi: 10.3791/51237
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Marcoule Institute for Separative Chemistry, UMR 5257 CEA-CNRS-UM2-ENSCM

Summary

बिजली अल्ट्रासाउंड करने के लिए प्रस्तुत तरल पदार्थ में ध्वनिक cavitation sonoluminescence के रूप में जाना असामान्य रासायनिक जेट और प्रकाश उत्सर्जन की मूल हैं जो गिर बुलबुले के अंदर क्षणिक चरम स्थितियों, बनाता है. महान गैसों की उपस्थिति में, nonequilibrium प्लाज्मा बनाई है. बुलबुले ढहने से उत्पन्न 'हॉट' कणों और फोटॉनों समाधान में प्रजातियों उत्तेजित करने में सक्षम हैं.

Abstract

रासायनिक और अल्ट्रासाउंड की शारीरिक प्रभाव ध्वनि तरंगों के अणुओं के साथ एक सीधी बातचीत से नहीं उठता, बल्कि ध्वनिक cavitation से: न्यूक्लिएशन, विकास, और बिजली अल्ट्रासाउंड करने के लिए प्रस्तुत तरल पदार्थ में microbubbles की implosive पतन. बुलबुले के हिंसक विविधता प्रतिक्रियाशील रासायनिक प्रजातियों के गठन के लिए और प्रकाश, नामित sonoluminescence के उत्सर्जन की ओर जाता है. इस पांडुलिपि में, हम चरम intrabubble शर्तों और समाधान में ध्वनिक cavitation की रासायनिक जेट के अध्ययन की अनुमति तकनीकों का वर्णन है. महान गैसों के साथ sparged पानी की sonoluminescence स्पेक्ट्रा विश्लेषण nonequilibrium प्लाज्मा गठन के लिए सबूत उपलब्ध कराता है. फोटॉनों और cavitation बुलबुले द्वारा उत्पन्न 'हॉट' कणों उनकी रासायनिक जेट बढ़ती समाधान में अनह्रासी प्रजातियों उत्तेजित करने के लिए सक्षम. उदाहरण के लिए अम्लीय समाधान में uranyl आयनों की ultrabright sonoluminescence के तंत्र को यूरेनियम एकाग्रता के साथ बदलता रहता है: Sonophotoluminescence पतला समाधान में हावी है, और collisional उत्तेजना उच्च यूरेनियम एकाग्रता में योगदान देता है. माध्यमिक sonochemical उत्पादों बुलबुले के अंदर का गठन कर रहे हैं कि रासायनिक सक्रिय प्रजातियों से पैदा होती है, लेकिन फिर तरल चरण में फैलाना और उत्पादों की एक किस्म के लिए फार्म का हल व्यापारियों के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं. उदाहरण के लिए, शुद्ध पानी में पंडित (चतुर्थ) के sonochemical कमी किसी भी टेम्पलेट्स या कैपिंग एजेंट के बिना धातु प्लैटिनम की monodispersed नैनोकणों के लिए एक अभिनव सिंथेटिक मार्ग प्रदान करता है. कई अध्ययनों से विभाजित ठोस सक्रिय करने के लिए अल्ट्रासाउंड के फायदे प्रकट करते हैं. सामान्य में, अल्ट्रासाउंड की यांत्रिक प्रभाव जोरदार रासायनिक प्रभाव के अलावा विषम प्रणालियों में योगदान करते हैं. विशेष रूप से, कारण दोनों प्रभाव के लिए शुद्ध पानी की पैदावार प्लूटोनियम का स्थिर कोलाइड में PUO 2 पाउडर की sonolysis.

Introduction

इस तरह के ठोस सतहों की सफाई, तरल पदार्थ के degassing, भौतिक विज्ञान, पर्यावरण remediation, और दवा के रूप में कई औद्योगिक और अनुसंधान के क्षेत्रों में बिजली अल्ट्रासाउंड का उपयोग करते हैं, पिछले दशक के दौरान 1 ज्यादा ध्यान दिया गया है. अल्ट्रासोनिक उपचार, रूपांतरण बढ़ जाती है उपज में सुधार, और सजातीय समाधान में और साथ ही विषम प्रणालियों में प्रतिक्रियाओं आरंभ करता है. यह आम तौर पर बिजली अल्ट्रासाउंड 2 के साथ विकिरणित तरल पदार्थ में microbubbles की implosive पतन के लिए, तरल पदार्थ में अल्ट्रासोनिक कंपन की भौतिक और रासायनिक प्रभाव दूसरे शब्दों में, ध्वनिक cavitation से उत्पन्न होती हैं या स्वीकार किया है कि. Cavitation बुलबुले के हिंसक विविधता रासायनिक सक्रिय प्रजातियों और sonoluminescence के गठन के लिए जिम्मेदार हैं जो बुलबुले की गैस चरण में क्षणिक चरम स्थितियों, उत्पन्न करता है. फिर भी, बहस अब भी ऐसी चरम स्थितियों के मूल पर जारी है. स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषणsonoluminescence के बेहतर बुलबुला पतन के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं को समझने में मदद करता है. पानी में, महान गैसों से संतृप्त, sonoluminescence स्पेक्ट्रा ओह से बना रहे हैं (ए 2 Σ + एक्स 2 Π मैं), ओह (सी एस 2 + 2 एस +) बैंड और यूवी से NIR हिस्सा लेकर एक व्यापक सातत्य उत्सर्जन स्पेक्ट्रा 3 की. ओह स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषण (ए 2 Σ + एक्स 2 Π मैं) उत्सर्जन बैंड पानी 4, 5 sonolysis दौरान nonequilibrium प्लाज्मा का पता चला गठन. कम अल्ट्रासोनिक आवृत्ति में, Brau कंपन वितरण के साथ दुर्बलता से उत्साहित प्लाज्मा बनाई है. इसके विपरीत, उच्च आवृत्ति अल्ट्रासाउंड में, गिर के अंदर प्लाज्मा मजबूत उत्तेजना कंपन के लिए विशिष्ट प्रदर्शन Treanor व्यवहार बुलबुले. vibronic तापमान (टी वी, टी ई) पर अधिक कठोर intrabubble स्थितियों का संकेत अल्ट्रासोनिक आवृत्ति के साथ वृद्धि उच्चआवृत्ति अल्ट्रासाउंड.

प्राचार्य, प्रत्येक cavitation बुलबुला एक प्लाज्मा रासायनिक microreactor थोक समाधान के लगभग कमरे के तापमान पर बेहद ऊर्जावान प्रक्रियाओं प्रदान करने के रूप में माना जा सकता है. फोटॉनों और बुलबुले के अंदर उत्पादित 'हॉट' कणों इस प्रकार उनकी रासायनिक जेट बढ़ती समाधान में अनह्रासी प्रजातियों उत्तेजित करने के लिए सक्षम. उदाहरण के लिए, अम्लीय समाधान में uranyl आयनों की ultrabright sonoluminescence के तंत्र को यूरेनियम एकाग्रता से प्रभावित है: 'हॉट' कणों के साथ टकराव के माध्यम से फोटॉनों अवशोषण / पतला समाधान में फिर से उत्सर्जन, और उत्तेजना उच्च uranyl एकाग्रता 6 में योगदान देता है. Cavitation बुलबुले द्वारा उत्पादित रासायनिक प्रजातियों किसी भी टेम्पलेट्स या कैपिंग एजेंट के बिना धातु नैनोकणों के संश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. आर्गन साथ sparged शुद्ध पानी में, पंडित की sonochemical कमी (चतुर्थ) monodispersed nanopartic उपज sonochemical पानी के अणुओं बंटवारे से जारी किए गए हाइड्रोजन से होता हैधातु प्लैटिनम 7 की लेस. Sonochemical कमी फार्मिक एसिड या ए.आर. / सीओ गैस के मिश्रण की उपस्थिति में कई गुना तेजी है.

कई पिछले अध्ययनों के कारण रासायनिक सक्रियण 8,9 के अलावा मैकेनिकल प्रभाव को विभाजित ठोस की सतह को सक्रिय करने के लिए अल्ट्रासाउंड का लाभ दिखाया है. Cavitation बुलबुले की तुलना में आकार में बहुत कम हैं कि छोटे ठोस कणों पतन की समरूपता उपद्रव नहीं है. एक घटना cavitation बड़ा समुच्चय के पास या विस्तारित सतह के पास होता है लेकिन, जब बुलबुला क्लस्टर disaggregating के लिए और ठोस सतह कटाव के प्रमुख के लिए एक सुपरसोनिक MicroJet बनाने, asymmetrically implodes. आर्गन साथ sparged शुद्ध पानी में प्लूटोनियम डाइऑक्साइड की अल्ट्रासोनिक उपचार के कारण दोनों भौतिक और रासायनिक प्रभाव 10 प्लूटोनियम (चतुर्थ) के स्थिर nanocolloids के गठन का कारण बनता है.

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Protocol

यूरेनियम Sonoluminescence की 1. मापन

thermostated बेलनाकार sonoreactor 203 या 607 kHz अल्ट्रासाउंड उपलब्ध कराने के एक उच्च आवृत्ति transducer के शीर्ष पर रखा है. 20 kHz के कम आवृत्ति अल्ट्रासाउंड के साथ अल्ट्रासोनिक विकिरण रिएक्टर के शीर्ष पर reproducibly रखा 1 सेमी 2 टाइटेनियम सींग के साथ किया जाता है. उत्सर्जन स्पेक्ट्रा मिलकर स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग रेंज 230-800 एनएम में दर्ज कर रहे हैं एक तरल नाइट्रोजन सीसीडी कैमरा ठंडा. आउटलेट गैस में हाइड्रोजन एक quadrupole मास स्पेक्ट्रोमीटर (एमएस) का उपयोग कर स्पेक्ट्रोस्कोपी अध्ययन के साथ एक साथ मापा जाता है.

  1. कसकर उच्च आवृत्ति ट्रांसड्यूसर और कांच भाग पर 20 kHz सींग पकड़े Teflon ढक्कन पर कांच हिस्सा संलग्न द्वारा sonoreactor तैयार करें. अनुवाद मंच पर sonoreactor रखो और उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमीटर के द्वार भट्ठा पर दो दर्पण रिएक्टर के केंद्र के साथ ऐसा करने के लिए छवि के रूप में अपनी स्थिति को समायोजित. हीटिंग के तहत केंद्रित HClO 4 की एक न्यूनतम मात्रा में CETAMA / सीईए फ्रांस द्वारा प्रदान की भारित यू ओ 3 नमूने, भंग करके परक्लोरिक एसिड में uranyl समाधान तैयार करें. तो पतला HClO 4 के साथ समाधान की मात्रा समायोजित करें. एच 3 4 पीओ में uranyl समाधान तैयार करने के लिए यू ओ केंद्रित HClO 4 में 3 नमूने भंग, गीला लवण को प्राप्त समाधान लुप्त हो जाना और 0.5 एमएच 3 4 पीओ की वांछित मात्रा में बाद भंग.
  2. Sonoreactor में अध्ययन करने के लिए समाधान रखो. कसकर 20 kHz सींग जगह. Sonoreactor पर thermocouple और इनलेट गैस ट्यूब जोड़ें और मास स्पेक्ट्रोमीटर के प्रवेश द्वार के आउटलेट गैस ट्यूब कनेक्ट.
  3. ~ 0-1 पर cryostat पर रखो सी. ° कम से कम 30 मिनट के लिए 100 मिलीग्राम / मिनट की एक प्रवाह दर पर समाधान में आर्गन बुलबुला दो और की गिरफ्तारी और एच 2 एमएस संकेतों के बाद शुरू.
  4. एमएस संकेत लगातार कर रहे हैं, अल्ट्रासोनिक जनरेटर पर स्विच(60-80 डब्ल्यू पर उच्च आवृत्ति एक, या 35 डब्ल्यू पर 20 kHz एक, या तो) और लगभग 10 डिग्री सेल्सियस के एक स्थिर राज्य के तापमान तक लगभग 20 मिनट इंतजार sonoreactor अंदर तक पहुँच जाता है. एच 2 एमएस संकेत cavitation और पानी sonolysis का संकेत है, में वृद्धि करनी चाहिए.
  5. Sonoreactor चारों ओर प्रकाश तंग बॉक्स बंद करें और अच्छा संकेत तीव्रता सुनिश्चित करने के लिए 300 सेकंड दौरान sonoluminescence स्पेक्ट्रा, प्रत्येक को मापने शुरू. प्रत्येक तरंगदैर्ध्य अंतराल के लिए शोर अनुपात संकेत बढ़ाने के लिए और जब आवश्यक दूसरे क्रम प्रकाश फिल्टर डाल करने के लिए तीन स्पेक्ट्रा बनाते हैं.
  6. एसएल स्पेक्ट्रा को मापने के बाद, अल्ट्रासोनिक जनरेटर बंद कर और एक अच्छा आधार रेखा तक पहुँच जाता है एमएस संकेतों को मापने रखना. इसी समय, परजीवी प्रकाश के लिए SL स्पेक्ट्रा को सही करने की अनुमति देगा कि अमेरिका के अभाव में उत्सर्जन स्पेक्ट्रा उपाय.

(चतुर्थ) जलीय समाधान में पं. 2. Sonochemical कमी

  1. एच 2 <से शुरू 5 ग्राम / एल पंडित (चतुर्थ) समाधान तैयार/ उप> PTCL 6 · 6 2 हे नमक. टिप्पणी: प्लैटिनम लवण प्रकाश और नमी के प्रति संवेदनशील हैं. अक्रिय वातावरण के तहत शेष नमक रखें और यदि संभव हो तो, गैस nonreactive माहौल दस्ताना बॉक्स के भीतर भार प्रक्रिया से बाहर ले.
  2. एक धूआं हुड के तहत, एक डबल जैकेट (चित्रा 6) के साथ सुसज्जित एक 50 मिलीलीटर वायुरोधी गिलास रिएक्टर की स्थापना की.

    चित्रा 6
    ... चित्रा 6:.. अधिक से अधिक बिजली, 2 Piezoceramic ट्रांसड्यूसर, 3 टाइटेनियम सींग, 4 Thermostated रिएक्टर, डब्ल्यू 750 के साथ 20 kHz अल्ट्रासाउंड के 20 kHz पर पं. लिए प्रयोगात्मक सेट अप (चतुर्थ) sonochemical कमी 1 अल्ट्रासोनिक जनरेटर 5 . गैस इनलेट, 6. नमूना आउटलेट, 7. Thermocouple, 8. PTFE अंगूठी.
  3. एक पंडित-100 थर्मो साथ रिएक्टर लैसजोड़ी, एक पट, एक PTFE गैस इनलेट और भी 100 मिलीग्राम / मिनट की सीमा के भीतर calibrated प्रवाह मीटर के साथ एक गैस दुकान. एक पानी के जाल (आणविक sieves) के लिए और अंत में एक गैस मास स्पेक्ट्रोमीटर के लिए गैस दुकान कनेक्ट चेतावनी:. सह एक बहुत हानिकारक यौगिक है के बाद से धूआं हुड के भीतर गैस खाली करने के लिए सुनिश्चित करें. प्रयोगशाला में एक सह गैस डिटेक्टर अनिवार्य है.
  4. रिएक्टर के शीर्ष पर, एक 20 kHz जनरेटर द्वारा आपूर्ति की एक piezoelectric transducer के साथ एक 1 सेमी ² टाइटेनियम जांच को ठीक. Sonotrode टिप रिएक्टर के नीचे से लगभग 2 सेमी है कि सुनिश्चित करें.
  5. पूर्व प्रयोगों के लिए, चिलर शुरू और सेल्सियस -18 के लिए तापमान सेट इस बीच, रिएक्टर के भीतर विआयनीकृत पानी की 50 मिलीलीटर परिचय और ए.आर. / सीओ (10%) गैस प्रवाह की दर करीब 100 मिलीग्राम / मिनट के साथ गहरे समाधान के भीतर बुदबुदाती बनाते हैं. गैस दुकान प्रवाह की दर की जाँच करके कोई बड़ा रिसाव सुनिश्चित करते हैं कि. Sonotrode टिप 1 से 2 सेंटीमीटर की सतह के नीचे है कि सुनिश्चित करेंतरल और गैसीय उत्पादों की निगरानी शुरू करते हैं.
  6. 10 से 15 मिनट के बाद, थोड़ा तरल सतह के नीचे गैस इनलेट को ठीक करने और चिलर सेटअप तापमान में पहुँचता है, 17 डब्ल्यू / एमएल के एक ध्वनिक शक्ति के साथ अल्ट्रासोनिक विकिरण शुरू करते हैं.
  7. अल्ट्रासोनिक विकिरण के 15 से 20 मिनट के बाद, तापमान 40 डिग्री सेल्सियस के आस - पास एक स्थिर अवस्था तक पहुँच जाता है कि जाँच यदि नहीं, तो इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए चिलर सेटिंग में बदलाव.
  8. एक स्टेनलेस स्टील सुई से लैस एक सिरिंज की सहायता से एच 2 PTCL 6 समाधान का एक सटीक राशि ले. ध्यान से पट के माध्यम से सुई परिचय और sonotrode टिप नीचे cavitation क्षेत्र के भीतर समाधान इंजेक्षन. धीरे में समाधान पम्पिंग और बाहर और अंत में एक 1 एमएल नमूना लेने के द्वारा सिरिंज बाहर धो लें. 15 से 30 मिनट के नियमित समय अंतराल पर नमूना प्रक्रिया दोहराएं.
  9. एक के कमजोर पड़ने के बाद आईसीपी OES विश्लेषण द्वारा समाधान में पं. आयनों की कुल एकाग्रता विकास उपाय0.3 एम 3 HNO में liquots. इस बीच, (चतुर्थ) यूवी / विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी में 260 एनएम बैंड का पालन कर प्रणाली के भीतर आयनों पंडित की राशि का निर्धारण.
  10. जैसे ही कोई प्लैटिनम आयनों समाधान में पता लगाया जा सकता है, के रूप में, अल्ट्रासोनिक विकिरण बंद कर गैस बुदबुदाती और चिलर बंद कर देते हैं. रिएक्टर के बाहर प्लैटिनम nanoparticle निलंबन ले लो.
  11. विश्लेषण मंदिर से पहले, कम से कम 20 मिनट के लिए उच्च घूर्णन गति (20,414 XG) पर निलंबन अपकेंद्रित्र का प्रयास करें. ध्यान से सतह पर तैरनेवाला हटाने और जमा स्टोर शून्य के नीचे कमरे के तापमान पर सूखने के बाद या पानी की एक छोटी राशि के भीतर छोड़ दें.
  12. कुछ नमूने ध्यान केंद्रित करने और लंबे समय तक centrifugation के समय की जरूरत है सकते हैं बहुत मुश्किल हो सकता है. यह सफल नहीं है, तो केवल अल्ट्रासोनिक विकिरण के दौरान समाधान में जारी बड़ा टाइटेनियम कणों से प्लैटिनम नैनोकणों अलग और फिर सतह पर तैरनेवाला इस समय रखने के लिए इस प्रक्रिया का उपयोग करें.
  13. सतह पर तैरनेवाला की एक बूंद फैलानेया निरपेक्ष इथेनॉल या isopropanol में सूखे उत्पादों की कुछ मिलीग्राम. जमा एक एक कार्बन लेपित तांबे ग्रिड पर निलंबन की बूंद और विलायक की कुल वाष्पीकरण के बाद HRTEM विश्लेषण करने के लिए आगे बढ़ें.

प्लूटोनियम के colloids 3. Sonochemical संश्लेषण

Marcoule में, Atalante सुविधा कई हॉट प्रयोगशालाओं और परमाणु ईंधन चक्र के लिए अनुसंधान और विकास के लिए समर्पित परिरक्षित सेल लाइनों के साथ सुसज्जित है. दस्ताने बक्से में से एक एक्टिनाइड्स की sonochemical प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए समर्पित है.

  1. दस्ताना बॉक्स में स्थित sonochemical रिएक्टर में शुद्ध पानी की 50 मिलीलीटर में PUO 2 की 200 मिलीग्राम (शर्त = 13.3 2 मी / छ) को निलंबित.
  2. तंग Teflon अंगूठी और 20 kHz अल्ट्रासोनिक जांच के साथ रिएक्टर लैस. प्रत्येक प्रयोग से पहले, cavitation की अधिक से अधिक प्रभाव को सुनिश्चित करने और टिप कटाव से उत्पन्न समाधान में टाइटेनियम कणों के संचय से बचने के लिए एक नए सिरे पेंच. अल्ट्रासाउंड के बाद समाधान में तापमान में वृद्धि का प्रबंधन करने के लिए काफी कम दस्ताना बॉक्स बंद कर पर किया जाएगा बाहर स्थित cryostat (ह्यूबर CC1) का तापमान सेट. शीतलन प्रणाली बाधा बाहर रेडियोधर्मी संदूषण से बचने के लिए एक हीट एक्सचेंजर के साथ सुसज्जित है कि ध्यान दें. समाधान के तापमान को नियंत्रित करने के लिए सेल में तंग thermocouple डालें.
  3. 20 मिनट sonication (100 मिलीग्राम / मिनट) से पहले शुद्ध आर्गन साथ समाधान बुदबुदाती अनुमति दें. अर बुदबुदाती ध्वनिक cavitation की अधिक से अधिक प्रभाव सुनिश्चित करने के लिए पूरी sonication के प्रयोगों के दौरान लागू किया जाएगा कि नोट.
  4. आवश्यक ध्वनिक शक्ति पी एसी समाधान के लिए दिया (17 डब्ल्यू / 2 सेमी) प्राप्त करने के लिए उपयुक्त आयाम (~ 30%) के लिए अल्ट्रासोनिक जेनरेटर सेट. ध्वनिक शक्ति पहले से थर्मल जांच विधि 22 का उपयोग कर मापा जाता है कि ध्यान दें. उपयुक्त परिस्थितियों का प्रयोग, समाधान में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का संचय (जिसके परिणामस्वरूपsonicated पानी के अणुओं) की homolytic हदबंदी से प्रेरित हाइड्रॉक्सिल कण के संयोजन से पहले सिस्टम जांचना और प्रयोग के reproducibility अनुमति देने के लिए शुद्ध पानी में मापा जाता है.
  5. अल्ट्रासोनिक जनरेटर पर स्विच और PUO 2 समाधान sonicate. समाधान में 30 डिग्री सेल्सियस के तापमान को प्राप्त करने के cryostat सेटिंग्स समायोजित करें.
  6. कोलाइड (विकिरण के 5-12 घंटे के बाद) का गठन हो जाने के बाद, ठोस चरण को दूर करने के क्रम में 10 मिनट (22,000 XG) के दौरान, अल्ट्रासोनिक जनरेटर स्विच बंद centrifugation ट्यूब का हल हस्तांतरण, और अपकेंद्रित्र.
  7. यूवी विज़ स्पेक्ट्रोमीटर उसके बाद पु कोलाइड के प्रत्यक्ष विश्लेषण और लक्षण वर्णन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. Sonication के दौरान, एच 2 के कैनेटीक्स हे अल्ट्रासाउंड विकिरण के तहत समाधान में 2 संचय भी जांचा समाधान के 500 μl गिराए जाने के बाद 410 एनएम (ε = 780 सेमी -1 एम -1) पर वर्णमिति विधि द्वारा मापा जा सकता है500 μl TiOSO 4 (2 एम HNO में 2 एक्स 10 -2 एम 3-0.01 एम [2 एन एच 5] [सं 3]) centrifugation द्वारा पीछा किया.

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Representative Results

Uranyl आयन sonoluminescence HClO 4 समाधान में बेहद कमजोर है: यू ओ 2 2 + आयनों द्वारा ठेठ प्रकाश अवशोषण उत्साहित से 500 एनएम, उत्सर्जन लाइनों (यू ओ 2 + 2) के नीचे मनाया जाता है हालांकि * (512 एनएम और 537 एनएम पर केंद्रित) शायद ही देखा जाता है (चित्रा 1). यू ओ 2 + 2 के एसएल बुझती है. इस शमन के लिए एक समन्वित जल अणु 11-13 से उत्साहित uranyl आयन की कमी को जिम्मेदार ठहराया जा सकता है:

• यू ओ → (यू ओ 2 + 2) * + एच 2 ओ 2 + + एच + + OH

चित्रा 1
चित्रा 1: Sonoluminescence HClO 4 की स्पेक्ट्रा (0.2 एम, 65 डब्ल्यू) और यू ओ HClO 4 में 2 + 2 (0.1 एम) (0.2 एम, 81203 kHz, 10 डिग्री सेल्सियस पर प.), एर. काले वक्र आर्गन की उपस्थिति में यूरेनियम के बिना 0.2 एम परक्लोरिक समाधान के उत्सर्जन स्पेक्ट्रम को दर्शाता है. इस स्पेक्ट्रम 310 एनएम और आईआर पास वर्णक्रमीय रेंज के लिए यूवी से फैले एक व्यापक सातत्य पर केन्द्रित OH कट्टरपंथी उत्सर्जन के होते हैं. ब्लू वक्र एक ही समाधान की लेकिन uranyl आयनों (0.1 एम) की उपस्थिति में उत्सर्जन स्पेक्ट्रम को दर्शाता है. 250-450 एनएम की सीमा में बुलबुले ढहने से उत्सर्जित फोटॉनों लगभग पूरी तरह से यू ओ 2 2 + प्रजातियों द्वारा अवशोषित कर रहे हैं. हालांकि, उत्साहित से उत्सर्जन लाइनों (यू ओ 2 + 2) * 512 एनएम और 537 एनएम पर बहुत कमजोर हैं. इसके अलावा, इन उत्सर्जन लाइनों केवल भी आवृत्तियों का अध्ययन रेंज में sonicated पानी से सबसे तीव्र sonoluminescence दर्शाती है जो 203 kHz पर देखा जा सकता है. 6 से अनुमति के साथ Reproduced.

इसके अलावा, मास स्पेक्ट्रोमीटर sonol दौरान एच 2 गठन दर में 40% की कमी के उपाययू ओ 2 2 + एकाग्रता 100 मिमी 50 से वृद्धि हुई है जब HClO 4 समाधान की ysis. यह कमी उत्साहित uranyl आयनों भी sonochemical पानी विभाजन (एच 2 और एच 2 हे 2) के उत्पादों से बुझती जा सकता है कि इंगित करता है:

(यू ओ 2 + 2) * + 2 एच यू ओ 2 + + एच + + एच →

(यू ओ 2 + 2) * + एच → यू ओ 2 + + एच +

(यू ओ 2 + 2) * + एच 2 ओ 2 + + एच + + ओ 2 • यू ओ 2 →

इस शमन पैटर्न पानी 14 की radiolytical उत्पादों से uranyl आयनों की radioluminescence का शमन जैसा दिखता है.

इसके विपरीत, एच 3 4 पीओ समाधान में यू ओ 2 + 2 के एसएल तीव्र और, में हैसही अमेरिका आवृत्ति की शर्तों और यू ओ 2 2 + एकाग्रता, नग्न आंखों के लिए भी दिखाई (चित्रा 2). प्रकाश उत्सर्जन क्षेत्र sonochemical रिएक्टर के अंदर खड़े ध्वनिक लहर क्षेत्र से उत्पन्न होने वाली एक स्तरित संरचना से पता चलता है: उज्जवल क्षेत्रों cavitation बुलबुले की एकाग्रता सबसे अधिक है जहां ध्वनिक दबाव के antinodes के अनुरूप हैं.

चित्रा 2
चित्रा 2:. यू ओ 2 203 kHz पर 0.5 एमएच 3 4 पीओ में 2 + sonoluminescence (3.1 x 10 -2 एम), 63 डब्ल्यू, 10 डिग्री सेल्सियस, ए.आर., जोखिम समय 30 सेकंड की तस्वीर तस्वीर क्वार्ट्ज खिड़की के माध्यम से लिया जाता है sonoreactor की. प्रमुख प्रकाश उत्सर्जन क्षेत्र के चारों ओर प्रभामंडल रिएक्टर के कूलिंग जैकेट में प्रकाश प्रतिबिंब से निकलती है. स्केल बार 2.5 सेमी. प्रकाश उत्सर्जन क्षेत्र मैंएस स्तरित रिएक्टर के अंदर एक खड़े ध्वनिक लहर क्षेत्र है कि वहाँ का संकेत है. 6 से अनुमति के साथ Reproduced.

एच 3 4 पीओ (चित्रा 3) में यू ओ 2 + 2 की तीव्र एसएल यू ओ के मजबूत complexation फॉस्फेट द्वारा 2 + 2 शमन से uranyl की रक्षा करता है, जो 15 आयनों द्वारा सक्रिय किया जाता है. Uranyl फॉस्फेट परिसरों के गठन के माध्यम से (यू ओ 2 + 2) * जीवनकाल में दो बार के रूप में ज्यादा लगभग 200 बार अब 16 और यू ओ 2 2 + दाढ़ विलुप्त होने गुणांक हो जाता है. शुद्ध एसिड इसी तरह एसएल तीव्रता दिखा, जबकि इन दोनों के प्रभाव, यू ओ 2 + 2 sonoluminescence की एक वृद्धि करने के लिए नेतृत्व.

चित्रा 3
चित्रा 3: एच 3 4 पीओ की Sonoluminescence स्पेक्ट्रा </ उप> (0.5 एम) और यू ओ एच 3 में 2 + 2 (5 एक्स 10 -2 एम) 4 पीओ 203 kHz पर (0.5 एम), 61 डब्ल्यू, 10 डिग्री सेल्सियस, एर. 496 एनएम पर मजबूत उत्सर्जन लाइनों, 517 एनएम और 540 एनएम (नीला वक्र) (यू ओ 2 + 2) * उत्सर्जन के लिए जिम्मेदार हैं. 6 से अनुमति के साथ Reproduced.

Uranyl आयनों की उत्तेजना अल्ट्रासाउंड द्वारा प्रदान किया जा सकता है, जो दोनों के दो तंत्र, से आगे बढ़ सकते हैं. पहला उत्तेजना मार्ग में, cavitation द्वारा उत्सर्जित प्रकाश का हिस्सा के अवशोषण द्वारा उत्तेजना आय पतन में बुलबुले. दूसरा मार्ग उत्तेजना में 'हॉट' कणों से गतिज और उत्तेजना ऊर्जा uranyl आयनों को हस्तांतरित किया जा सकता है जिससे sonochemical प्लाज्मा, से 'हॉट' कणों के साथ बुलबुला इंटरफेस में टक्कर से प्रेरित है. उत्तेजना तंत्र की तस है जो यह निर्धारित करने के लिए, uranyl एसएल की तीव्रता में एच 3 4 पीओ में अलग uranyl सांद्रता के लिए मापा जाता है204 kHz. बहुत समाधान जलमिश्रित के लिए, 4 चित्र में देखा जा सकता है ([यू ओ 2 2 +] <1 एक्स 10 -4 एम) रैखिक यू ओ 2 2 + एकाग्रता के साथ uranyl एसएल की तीव्रता बढ़ जाती. 2 एक्स 10 -2 मीटर तक उच्च सांद्रता के लिए uranyl एसएल की तीव्रता यू ओ 2 2 + एकाग्रता से लगभग स्वतंत्र है. इन दो डोमेन उत्सर्जन अवशोषित फोटॉनों की संख्या के अनुपात है, जहां एक photoexcitation तंत्र, के अनुरूप हैं. एसएल स्पेक्ट्रम की यूवी भाग का अवशोषण भी महत्वपूर्ण हो जाता है जब तक यह इसलिए यू ओ 2 2 + एकाग्रता के लिए आनुपातिक है. यह तो लगभग स्थिर है.

चित्रा 4
चित्रा 4: 516 एनएम और वायु सेना के रूप में 539 एनएम (यू ओ 2 + 2) * सापेक्ष उत्सर्जन शिखर ऊंचाइयों का रूपांतरयू ओ 2 एच 3 में 2 + एकाग्रता का गर्मजोशी 4 पीओ पतला समाधान के लिए (0.5 एम); 203 kHz पर, 82 डब्ल्यू, 10 डिग्री सेल्सियस, एर. में मनाया यूरेनियम sonoluminescence के मुख से अधिक से अधिक तीव्रता [यू ओ 2 + 2] ~ 0.001 एम (रेफरी देखें उच्च सांद्रता में तीव्रता कम हो जाती है कि यूरेनियम आत्म अवशोषण से संबंधित है. 3 ).

गिर बुलबुले के इंटरफेस में uranyl आयनों की राशि काफी अधिक हो जाता है जब अधिक केंद्रित समाधान में ([यू ओ 2 + 2]> 3 एक्स 10 -2 एम), uranyl एसएल uranyl एकाग्रता के साथ फिर से बढ़ाने के लिए शुरू होता है. इस अतिरिक्त luminescence अर्थात् पतन पर cavitation बुलबुले के प्लाज्मा में गठित 'हॉट' कणों के साथ टक्कर से एक दूसरे उत्तेजना तंत्र की वजह से है.

चित्रा 5 चित्रा 5: यू ओ 2 अधिक केंद्रित समाधान के लिए एच 3 4 पीओ (0.5 एम) में 2 + एकाग्रता के एक समारोह के रूप में 516 एनएम और 539 एनएम (यू ओ 2 + 2) * सापेक्ष उत्सर्जन शिखर ऊंचाइयों का रूपांतर; 203 kHz पर, 82 डब्ल्यू, 10 डिग्री सेल्सियस, एर. 6 से अनुमति के साथ Reproduced.

गैस मास स्पेक्ट्रोमीटर, यूवी / विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी और आईसीपी OES माप युग्मन, यह हमारी शर्तों के भीतर प्लैटिनम आयनों की कमी कैनेटीक्स (चित्रा 7) निर्धारित करने के लिए संभव है. परिणाम पंडित (चतुर्थ) में कमी पंडित के बाद कमी (चतुर्थ) पंडित (द्वितीय) में आयनों और अंत में पीटी में (0) साहित्य 17 रिपोर्ट में से एक दो कदम प्रक्रिया है कि संकेत मिलता है. गैस चरण (चित्रा 7) में सीओ 2 के संकेत के तेजी से वृद्धि प्रणाली में मुख्य एजेंट को कम करने समीकरणों 1 और 2 निम्नलिखित सीओ है कि सबूत है:

PTCL 6 <समर्थन> 2 - PTCL 4 → + सीओ + 2 एच ओ 2 - + सीओ 2 + 2H + + 2Cl - (1)

PTCL 4 2 - पं. 0 + सीओ 2 + 2H + + 4Cl → + सीओ + 2 एच ओ - (2)

चित्रा 7
चित्रा 7: प्लैटिनम की सांद्रता का विकास (चतुर्थ) और (द्वितीय) समाधान और धातु पंडित की अनुमानित प्रतिशत (डेश लाइनों) हाइड्रोजन और ए.आर. / सीओ वातावरण (ठोस लाइनों के तहत शुद्ध पानी में अल्ट्रासोनिक विकिरण के दौरान प्राप्त सीओ 2 उत्सर्जन घटता में. ). टी = 20 ± 1 डिग्री सेल्सियस और पी एसी = 0.35 डब्ल्यू / एमएल. अल्ट्रासोनिक विकिरण अक्ष और प्लैटिनम समाधान 30 मिनट बाद में जोड़ा गया है समय पर 10 मिनट पर शुरू हो गया था. यह आंकड़ा 7 से संशोधित किया गया है.

अनुभवआर्गन वातावरण के तहत शुद्ध पानी में iments प्लैटिनम आयनों की कमी सीटू का गठन हाइड्रोजन में से हो सकता है कि इस बात की पुष्टि. दरअसल, ध्वनिक cavitation homolytic एच में cavitation बुलबुले के अंदर पानी के अणुओं का विभाजन और ओह कण ° पैदा कर सकते हैं. एच परमाणुओं के पुनर्संयोजन और ओह कण ° समाधान 18 में 2 एच और हाइड्रोजन पेरोक्साइड के गठन के लिए क्रमश ओर जाता है. अर्थात् OH प्रणाली में कण और / या हाइड्रोजन पेरोक्साइड ° ऑक्सीडेटिव प्रजातियों की उपस्थिति कम करने की प्रक्रिया के लिए एक बाधा हो सकती है. हाल ही में यह गैस चरण के भीतर सह की एक छोटी राशि के अलावा, पूरी तरह से अल्ट्रासोनिक विकिरण (समीकरण 3) 19 के तहत गठित हाइड्रॉक्सिल कण मांजना कर सकते हैं कि सूचना मिली थी. इस प्रतिक्रिया समीकरणों 3 और 4 7 के साथ समझौते में, एर के तहत शुद्ध पानी की sonolysis की तुलना में, एच 2 गठन दर से वृद्धि करने के लिए भी जाता है कि ध्यान दें.

सीओ + OH •→ सीओ 2 एच (3)

2H → एच 2 (4)

इस प्रकार, सीओ न केवल एक कम करने एजेंट है, लेकिन यह भी OH कट्टरपंथी मेहतर की भूमिका निभाता है. हालांकि कमरे के तापमान पर अल्ट्रासोनिक विकिरण के बिना एक पंडित (चतुर्थ) समाधान में सीओ बुदबुदाती पं. नैनोकणों के गठन के लिए लेकिन प्लैटिनम कार्बोनिल प्रजातियों के 20 में से एक गुलाबी कोलाइडयन निलंबन के लिए नेतृत्व नहीं करता है. इस प्रकार, कमरे के तापमान पर प्लैटिनम आयनों को कम करने के लिए कार्बन मोनोऑक्साइड की क्षमता की वजह से उसके पतन 7 के दौरान बुलबुला आसपास के तरल खोल में स्थानीय हीटिंग के लिए बढ़ाया है. इन परिस्थितियों में कमरे के तापमान पर sonochemical कमी कुछ ही घंटों के भीतर देखा जा सकता है और चित्रा 8 में मनाया के रूप में कुछ नैनोमीटर की सीमा के भीतर धातु पं. कणों के गठन के लिए नेतृत्व. इस प्रक्रिया के बाद से ही प्रयोगात्मक शर्तों के एक बड़े सरणी के लिए विचार किया जा सकता है गैस चरण आगे नहीं अभिकर्मक एन परिवर्तित किया जाना है औरeed तरल माध्यम के भीतर जोड़ा जाएगा. उल्लेखनीय है, कम अल्ट्रासोनिक आवृत्ति पर किए गए एक कमी प्रक्रिया की डिजाइन भी पॉलिमर 21 की तरह thermosensitive सामग्री पर विभिन्न विशिष्ट समर्थन करता है पर चलाया पं. एनपी बयान के लिए अत्यंत रुचि का हो जाएगा.

8 चित्रा
8 चित्रा:. प्राप्त ब्राउन कोलाइड की ए.आर. / सीओ माहौल तस्वीर के साथ शुद्ध पानी में अल्ट्रासोनिक विकिरण के तहत प्राप्त पं. नैनोकणों के उच्च संकल्प मंदिर छवि कम बढ़ाई पं. नैनोकणों के एक सिंहावलोकन के साथ एक क्षेपक के रूप में दिया जाता है. यह आंकड़ा 7 से संशोधित किया गया है.

अर बुदबुदाती तहत शुद्ध पानी में एक PUO 2 निलंबन के 5 घंटा sonolysis Centri के बाद महीने के लिए स्थिर बनी हुई है, जो एक हरे रंग की colloid समाधान के गठन की ओर fugation (9 चित्रा). विषम प्रणालियों में अल्ट्रासाउंड के आवेदन आम तौर पर कटाव, अस्थिभंग, और ठोस सतहों 22-24 के फैलाव को बढ़ाने के लिए जाना जाता है. हालांकि, PUO 2 के surrogates के रूप में सीईओ 2 या यद्यपि 2 के साथ प्रदर्शन ही प्रयोग कोलाइड के गठन के लिए नेतृत्व नहीं है. PUO 2 और sonochemically उत्पन्न रासायनिक प्रजातियों के बीच संभावित प्रतिक्रिया इस घटना की व्याख्या कर सकता है. 11 घंटा के लिए 5 घंटे से अल्ट्रासाउंड विकिरण की अवधि बढ़ाने, जब कोलाइड की एकाग्रता में वृद्धि हुई हो पाया है. यूवी विज़ स्पेक्ट्रा इन शर्तों के साथ प्राप्त केंद्रित पु (चतुर्थ) समाधान 25 के कमजोर पड़ने से उदाहरण के लिए, पारंपरिक तकनीक द्वारा प्राप्त पु कोलाइड के लिए मनाया एक (10 चित्रा) से अलग कर रहे हैं.

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9 चित्रा: पु कोलाइड की sonochemical गठन के लिए अग्रणी प्रयोग की योजना.

चित्रा 10
चित्रा 10: यूवी विज़ स्पेक्ट्रा शुद्ध पानी (भूरे रंग की अवस्था) में और (iv) शुद्ध पानी (नीला वक्र) में पु के कमजोर पड़ने से एर के तहत अल्ट्रासाउंड के साथ PUO 2 से प्राप्त पु कोलाइड निस्र्पक.

अल्ट्रासाउंड विकिरण के अधीन उत्पन्न रासायनिक प्रजातियों ध्वनिक cavitation घटना 7 के लिए जिम्मेदार हैं. अर बुदबुदाती तहत, शुद्ध पानी के sonication के दौरान पता चला प्रजातियों निम्नलिखित समीकरण के साथ समझौते में एच 2 और एच 2 2 हे हैं:

एच 2 ओ → एच + ओह °

एच + एच → एच 2

ओ + °6, ओह → एच 2 ओ 2

पु कोलाइड के गठन में शामिल रासायनिक तंत्र को स्पष्ट करने के लिए, एच 2 की उपस्थिति ओ 2 (चतुर्थ) · एच 2 ओ 2 परिसरों पर तिवारी की पीढ़ी का निर्धारण करके, sonolysis दौरान TiOSO 4 वर्णमिति विधि द्वारा मापा जा सकता है ~ 410 एनएम. हमारे प्रयोगात्मक सेटिंग्स का उपयोग करना, एच 2 ओ 2 गठन दर ~ 0.7 माइक्रोन / मिनट मापा जा करने और रिएक्टरों वही ज्यामिति होने के साथ प्रदर्शन इसी तरह के प्रयोगों के लिए साहित्य के साथ समझौते में एक शून्य क्रम गतिज कानून का अनुसरण करता है. निलंबित PUO 2 की उपस्थिति में, इस तरह के एक समाधान की sonolysis PUO 2 और एच 2 ओ 2 के बीच होने वाली एक रासायनिक तंत्र का सुझाव समाधान में एच 2 ओ 2 के संचय के लिए नेतृत्व नहीं है पता चलता है कि विश्लेषण करती है. इस परिकल्पना की जांच करने के लिए, एक ही प्रयोग एक 5 एक्स की उपस्थिति में किया जा सकता है10 -2 महाराष्ट्र समाधान में 2 2 हे. हालांकि, इन सेटिंग्स यूवी विज़ अवशोषण स्पेक्ट्रा के अनुसार पु कोलाइड के गठन के लिए नेतृत्व नहीं है.

पु कोलाइड की sonochemical गठन इसलिए एच 2 ओ 2 के गठन से बचने कि प्रयोगात्मक परिस्थितियों में शुद्ध पानी में जांच की जा सकती है. ए.आर. / सीओ (10%) वातावरण द्वारा अर वातावरण के प्रतिस्थापन sonolysis 7 के दौरान गठित कण ° OH शमन की अनुमति देता है. साहित्य के साथ समझौते में, ए.आर. / सीओ बुदबुदाती समाधान में एच 2 ओ 2 के संचय से बचाता है. हालांकि, इन प्रयोगात्मक शर्तों अर वातावरण (10 चित्रा) के तहत मनाया क्या साथ सहमत हैं कि एक यूवी विज़ अवशोषण स्पेक्ट्रम होने पु कोलाइड के गठन के लिए नेतृत्व. नतीजतन, एच 2 ओ 2 अल्ट्रासाउंड विकिरण के अधीन पु कोलाइड की पीढ़ी के लिए सीमित प्रजाति नहीं प्रतीत होता है. इसके अलावा, पु कोलाइड में गठित किया जा सकता हैएच 2 ओ 2 के अभाव के रूप में अच्छी तरह से. PUO एक नाइट्रिक एसिड के घोल में निलंबित 2 की sonolysis पु कोलाइड के गठन के लिए नेतृत्व नहीं है कि यह भी ध्यान दें. एक यह है कि प्लूटोनियम कोलाइड पु हाइड्रोजन से (चतुर्थ) में कमी (एच 2) हाइड्रोलाइज्ड पु (चतुर्थ) ultrasmall कणों का समाधान और गठन में पु (तृतीय) के फिर से ऑक्सीकरण द्वारा पीछा पानी sonolysis से उत्पन्न माध्यम बनते हैं निष्कर्ष निकाल सकते हैं.

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Discussion

sonoluminescence और sonochemistry का सफल प्रेक्षण के लिए सबसे महत्वपूर्ण मापदंडों हैं: 1) कठोर saturating गैस के नियंत्रण और sonication के दौरान थोक तापमान, 2) अल्ट्रासोनिक आवृत्ति का चयन सावधानी से, 3) शमन को रोकने के लिए sonicated समाधान की एक इष्टतम संरचना का उपयोग कर.

sonochemical प्रतिक्रियाओं के कैनेटीक्स के साथ ही sonoluminescence की तीव्रता अल्ट्रासाउंड करने के लिए प्रस्तुत समाधान के तापमान के प्रति बहुत संवेदनशील है: सबसे "सामान्य" रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कैनेटीक्स के विपरीत sonochemical प्रक्रियाओं की दर थोक के तापमान के साथ गिरता है 1. sonoluminescence एक समान व्यवहार दर्शाती है. यह तरल हीटिंग के साथ जुड़े वाष्प के दबाव में वृद्धि का एक सीधा परिणाम है. विलायक की बड़ी मात्रा में एक sonochemical प्लाज्मा शमन की ओर जाता है कि बुलबुला अंदर प्रवेश वाष्प दबाव अधिक है. इसलिए, अधिकतम sonochemical y पाने के लिएield या sonoluminescence की अधिकतम तीव्रता किसी भी प्रयोग संभव है जितनी कम तापमान पर आयोजित किया जाना चाहिए. सी 5 4 का एक पहलू से कम करने के लिए sonoluminescence की तीव्रता का कारण बनता है 30 डिग्री से 11 डिग्री सेल्सियस से थोक के तापमान में वृद्धि: यह सिद्धांत आर्गन के साथ संतृप्त पानी में multibubble sonoluminescence द्वारा प्रदर्शन किया जा सकता है.

ध्वनिक cavitation की अधिकतम क्षमता एर, केआर और Xe तरह भारी महान गैसों की उपस्थिति में पहुंच गया, और क्या अधिक है है, एक मजबूत sonoluminescence क्सीनन गैस 5, 26 की उपस्थिति में मनाया जाता है. की plasmachemical मॉडल की दृष्टि से इस घटना एआर (15.76 eV) की तुलना Xe (12.13 eV) की एक निचली आयनीकरण क्षमता से समझाया है cavitation 5. हालांकि, यह आयनीकरण क्षमता पर इस निर्भरता sonochemical प्रभाव भी महान गैस solubilit जैसे अन्य मानकों पर निर्भर करेगा क्योंकि एक सरलीकृत दृश्य है कि याद किया जाना चाहिएवाई, इसके अलावा थर्मल चालकता आदि, गैस मिश्रण की रासायनिक संरचना sonochemical प्रतिक्रियाओं की दक्षता के लिए बहुत महत्वपूर्ण हो सकता है. उदाहरण के लिए, ए.आर. / सीओ गैस मिश्रण (चतुर्थ) पानी में होने के कारण OH • कार्बन मोनोआक्साइड अणुओं 7 के साथ कट्टरपंथी सफाई के लिए शुद्ध एर की तुलना में पं. sonochemical कमी के लिए ज्यादा बेहतर काम करता है.

sonochemical प्रसंस्करण के लिए अल्ट्रासोनिक आवृत्ति का सबसे अच्छा विकल्प अध्ययन किया जा प्रणाली पर निर्भर करता है. सामान्य तौर पर, इस तरह के कट्टरपंथी पीढ़ी के रूप में अल्ट्रासाउंड की रासायनिक प्रभाव, बुलबुला पतन के दौरान उत्पन्न nonequilibrium प्लाज्मा के उच्च इलेक्ट्रॉनिक तापमान की वजह से उच्च अल्ट्रासोनिक आवृत्तियों पर मजबूत कर रहे हैं. sonoluminescence ही कारण के लिए उच्च आवृत्ति पर भी अधिक तीव्र है. इसके अलावा, सक्रिय क्षेत्र की ज्यामिति उच्च और निम्न आवृत्तियों पर अलग है: 20 kHz पर यह केवल अपेक्षाकृत छोटे क्षेत्र है, जबकि उच्च आवृत्ति पर लगभग पूरे रिएक्टर, सक्रिय हैअमेरिका सींग नीचे. दूसरी ओर, cavitation बुलबुले कम आवृत्ति अल्ट्रासाउंड में बहुत बड़ा है. नतीजतन, उनके पतन बहुत मजबूत यांत्रिक प्रभाव (ठोस सतहों का कटाव, समुच्चय के फैलाव, emulsification, आदि) पैदा करता है. इसलिए, ठोस (विस्तारित सतहों और पाउडर) की अल्ट्रासोनिक सक्रियण कम आवृत्ति अल्ट्रासाउंड के साथ प्रदर्शन करने के लिए सिफारिश की जा सकती है. इसके विपरीत, सजातीय समाधान में sonochemical redox प्रतिक्रियाओं उच्च आवृत्ति पर अधिक प्रभावी होगा. प्रतिक्रियाशील रासायनिक प्रजातियों में से सबसे अधिक उपज 200 kHz और 400 kHz के बीच मनाया उल्लेखनीय है कि. अल्ट्रासोनिक आवृत्ति के साथ intrabubble sonochemical प्लाज्मा की vibronic तापमान (i) वृद्धि और बुलबुला आकार की (द्वितीय) में कमी: यह घटना दो विपरीत प्रभाव के superposition के लिए जिम्मेदार ठहराया है. इसलिए, इष्टतम अनुपात "intrabubble की स्थिति / बुलबुला आकार" आवृत्तियों के मध्यम रेंज में मनाया जाता है.

अंत में,प्रतिक्रिया माध्यम भी sonochemical और sonoluminescence पैदावार दोनों के अनुकूलन के लिए महत्वपूर्ण है. ज्यादातर मामलों में अस्थिर गैर प्रजाति की sonochemical प्रतिक्रियाओं, धातु आयनों की तरह, cavitation बुलबुले की सीधी कार्रवाई से संबंधित नहीं हैं. इसके बजाय, cavitation धातु आयनों के साथ sonolytic उत्पादों की बातचीत के द्वारा पीछा विलायक के एक रासायनिक परिवर्तन का कारण बनता है. उदाहरण के लिए, नाइट्रिक एसिड जलीय समाधान के sonolysis actinide आयनों 9 के साथ कई redox प्रतिक्रियाओं का एक प्रभावी उत्प्रेरक है जो नाइट्रस एसिड, के गठन की ओर जाता है. इन प्रतिक्रियाओं उत्प्रेरक किसी भी पक्ष रसायनों के अलावा बिना नाइट्रिक एसिड मध्यम में actinide ऑक्सीकरण राज्यों के नियंत्रण की अनुमति. दूसरी ओर, विलायक sonolysis नेतृत्व के उत्पादों uranyl 6 और lanthanide 27 आयनों की sonoluminescence का शमन करने के लिए. मजबूत ligands के साथ Complexation, फॉस्फेट या साइट्रेट आयनों की तरह, की वजह से अंतर और सराय की कमी करने के लिए इन फैटायनों के कई गुना sonoluminescence बढ़ाता हैईआर आणविक शमन.

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgments

लेखकों फ्रेंच ANR (अनुदान ANR-10-Blan-0810 NEQSON) और सीईए / DEN / Marcoule स्वीकार करना चाहते हैं.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
20 kHz Ultrasound Generator Sonics Vibracell
Multifrequency Generator AG 1006 T&C Power Conversion
Cryostat RE210  Lauda
Spectrometer SP 2356i Roper Scientific
CCD camera SPEC10-100BR cooled with liquid nitrogen Roper Scientific
Quadrupole mass-spectrometer PROLAB 300 Thermoscientific
Centrifuge Sigma 1-14 Sigma-Aldrich
H2PtCl6 6H2O Sigma-Aldrich
Ar; Ar/CO gases Air Liquid
Uranium and Plutonium compounds Prepared in the laboratories of Marcoule Research Center
Perchloric acid Sigma-Aldrich
Phosphoric acid Sigma-Aldrich
Formic acid Sigma-Aldrich

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