超聲波促進(jìn)有機(jī)合成

超聲波促進(jìn)有機(jī)合成主要內(nèi)容1超聲波基本概念2超聲波特點3超聲波原理4超聲化學(xué)發(fā)展史5聲化學(xué)反應(yīng)器6超聲波在有機(jī)合成中的具體應(yīng)用聲波分類次聲波（頻率<20HZ）聲波（20HZ<頻率<20KHZ）超聲波（20KHZ<頻率<1000MHZ）超聲波基本概念聲波是物體機(jī)械振動狀態(tài)（或能量）的傳播形式。所謂振動是指物質(zhì)的質(zhì)點在其平衡位置附近進(jìn)行的往返運動超聲波是指振動頻率大于20KHz以上的聲波,超出了人耳聽覺的上限（20KHz），人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲波和(可聞)聲波本質(zhì)上是一致的，它們的共同點都是一種機(jī)械振動，通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點是超聲頻率高，波長短，在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的束射性和方向性。超聲波特征：1)比普通聲波更容易聚集成細(xì)束2)容易接受目標(biāo)超聲波與目標(biāo)或障礙物相遇時,衍射作用小,反射波束擴(kuò)散小,便于接收以探測目標(biāo)。3)容易得到較大功率因為聲強(qiáng)與頻率的平方成正比,所以超聲波的功率可以很大。4)在固體和液體中衰減很小超聲波在空氣中衰減較快,而在固體和液體中卻衰減很小,正好與電磁波相反,因此,在海洋中應(yīng)用超聲波最適宜。5)能量大超聲波具有的能量很大,可使介質(zhì)的質(zhì)點產(chǎn)生顯著的聲壓作用。超聲波用途診斷學(xué)

工程學(xué)

化學(xué)生物學(xué)工業(yè)焊接

治療學(xué)

超聲波（一）工程學(xué)方面的應(yīng)用：水下定位與通訊、地下資源勘查等。

（二）生物學(xué)方面的應(yīng)用：剪切大分子、生物工程及處理種子等。

（三）診斷學(xué)方面的應(yīng)用：A型、B型、M型、D型、雙功及彩超等。

（四）治療學(xué)方面的應(yīng)用：理療、治癌、外科、體外碎石、牙科等。超聲促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)——超聲化學(xué)

聲化學(xué)(Sonochemistry)是20世紀(jì)80年代中后期發(fā)展起來的一門新興交叉學(xué)科,它是利用超聲空化效應(yīng)形成局部熱點,可形成在4000－6000K及壓力100MPa、急劇冷卻速度達(dá)109K/s的極端微環(huán)境中,誘發(fā)化學(xué)反應(yīng).

Ultrasoundcanproducetemperatures

ashighasthoseonthesurfaceoftheSunandpressures

asgreatasthoseatthebottomoftheocean.Insomecases,itcanalsoincreasechemicalreactivitybynearlyamillionfold空化作用——當(dāng)超聲波在液體中傳播時，由于液體微粒的劇烈振動，會在液體內(nèi)部產(chǎn)生小空洞。這些小空洞迅速脹大和閉合，導(dǎo)致液體微粒之間發(fā)生猛烈的撞擊作用，從而產(chǎn)生幾千到上萬個大氣壓的壓強(qiáng)。微粒間這種劇烈的相互作用，會使液體的溫度驟然升高，起到很好的攪拌作用，從而使兩種不相溶的液體（如水和油）發(fā)生乳化，并且加速溶質(zhì)溶解，加速化學(xué)反應(yīng)。這種由超聲波作用在液體中所引起的各種效應(yīng)稱為超聲波的空化作用。空化現(xiàn)象圖示空化效應(yīng)

超聲波在介質(zhì)中的傳播過程中存在著一個正負(fù)壓強(qiáng)的交變周期。在正壓相位時,超聲波對介質(zhì)分子擠壓,增大了液體介質(zhì)原來的密度;而在負(fù)壓相位時,介質(zhì)的密度則減小。當(dāng)用足夠大振幅的超聲波作用于液體介質(zhì)時,在負(fù)壓區(qū)內(nèi)介質(zhì)分子間的平均距離會超過使液體介質(zhì)保持不變的臨界分子距離,液體介質(zhì)就會發(fā)生斷裂,形成微泡,微泡進(jìn)一步長大成為空化氣泡。在緊接著的壓縮過程中,這些空化氣泡被壓縮,其體積縮小,有的甚至完全消失。當(dāng)脫出共振相位時,空化氣泡就不再穩(wěn)定了,這時空化氣泡內(nèi)的壓強(qiáng)已不能支撐其自身的大小,即開始潰陷或消失,這一過程稱為空化作用,或孔蝕作用。由于空化作用所引起的反應(yīng)條件的變化，導(dǎo)致了化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)變化，使化學(xué)反應(yīng)的速度和產(chǎn)率得以提高影響空化的因素

氣體和微粒的影晌氣體和微粒的存在有益于空化的發(fā)生（降低空化閾值）

粘度的影響

粘度越大，越不宜產(chǎn)生空化（增加聲空壓和空化閾值）

頻率的影響

頻率越高，空化越難以實現(xiàn)

溫度的影響

溫度越高，越容易空化超聲波促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)特點1空化泡爆裂可以產(chǎn)生促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的高能環(huán)境（高溫和高壓），使溶劑和反應(yīng)試劑產(chǎn)生活性物種，如例子，自由基等2超聲輻射可以產(chǎn)生機(jī)械作用，如促進(jìn)傳質(zhì)，傳熱，分散等作用。3對于許多有機(jī)反應(yīng)，尤其是非均相反應(yīng)，有顯著地加速效應(yīng)，并且可以提高反應(yīng)產(chǎn)率，減少副產(chǎn)物。4可使反應(yīng)在比較溫和的條件下反應(yīng)，減少甚至不用催化劑，簡化實驗操作。5對于金屬參與的反應(yīng)，超聲波可以及時去除金屬表面形成的產(chǎn)物，中間產(chǎn)物及雜質(zhì)，使反應(yīng)面清潔，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。注：超聲并不是對所有的反應(yīng)均有效，對有些反應(yīng)甚至有抑制作用。同時由于空化泡爆裂產(chǎn)生的離子和自由基與主反應(yīng)發(fā)生競爭，從而降低一些反應(yīng)的選擇性，使副產(chǎn)物增加。產(chǎn)生超聲波的方法：

壓電效應(yīng)方法、磁致伸縮效應(yīng)方法、靜電效應(yīng)方法和電磁效應(yīng)方法等。超聲化學(xué)特點

超聲波應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)能提高化學(xué)反應(yīng)速率、縮短反應(yīng)時間、提高反應(yīng)選擇性，而且能激發(fā)在沒有超聲波存在時不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。由于超聲化學(xué)具有獨特的反應(yīng)特性，目前受到廣泛關(guān)注，是合成化學(xué)等極為重要且十分活躍的研究領(lǐng)域之一。

超聲化學(xué)的發(fā)展歷史1895年,SirJohnI.ThornycroftandSydneyW.Barnaby發(fā)現(xiàn)潛水艇螺旋槳的嚴(yán)重侵蝕,并在高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳上觀察到空化氣泡的形成,發(fā)表了第一個關(guān)于空化的報告.1927年,AlfredL.Loomis首次報道超聲在化學(xué)方面加快反應(yīng)速率的效應(yīng).1934年,發(fā)現(xiàn)超聲能加大電解水的速率.1938年,報道了超聲可用于有機(jī)化學(xué)反應(yīng)。1944年,Harvery等引入了校正擴(kuò)散的概念,即微氣泡的成長是由于氣泡振動過程中跨過界面非等量的傳質(zhì)引起的.1950年,Noltingk和Neppiras對模擬空化氣泡第一次用計算機(jī)進(jìn)行了計算.1964年,Flynn提出了“瞬態(tài)空化”和“穩(wěn)態(tài)空化”的術(shù)語.1980年,Neppiras首次在聲空化的綜述中使用了超聲化學(xué)(sonochemistry)的術(shù)語.1982年,Milino等人用自旋捕獲和電子自旋共振譜(ESR)驗證了在水超聲裂解中形成氫自由基和羥基自由基.1986年4月第一屆國際聲化學(xué)學(xué)術(shù)會議在英國召開,1988年英國的TimothyJ.Mason,J.Philliplerimer共同編寫出版《Sonochemistry,Theory,Applicationanduseofultrasoundinchemistry》一書.這是第一本系統(tǒng)全面介紹聲化學(xué)的著作。1990年Susliek在美國Nature雜志上發(fā)表文章Sonoehemistry,進(jìn)一步擴(kuò)大了聲化學(xué)這門學(xué)科的影響1990年夏,歐洲聲化學(xué)協(xié)會成立,并進(jìn)行了首次學(xué)術(shù)交流會議98年5月在德國召開了第六屆聲化學(xué)年會,盛況空前,來自歐洲、美國、澳大利亞、日本、韓國等共21個國家10多位代表參加了這次會議,聲化學(xué)的隊伍日益壯大.1994年第一個學(xué)術(shù)刊物《UltrasonicsSonochemistry》出版.超聲波在化學(xué)方面的應(yīng)用超聲波材料化學(xué)聚合物化學(xué)

分析化學(xué)

晶體化學(xué)

合成化學(xué)

超聲波光波催化合成儀智能型低溫超聲波催化合成探頭插入式反應(yīng)器儀器使用注意事項切記空載(一定要將超聲變幅桿插入樣品后才能開機(jī))。變幅桿(超聲探頭)入水深度：1.5Cm左右，液面高度最好有30mm以上，探頭要居中，不要貼壁。超聲波是垂直縱波，插入太深不容易形成對流，影響破碎效率。超聲參數(shù)設(shè)置：設(shè)置鍵好儀器工作參數(shù),對于對溫度要求比較敏感的樣品(比如細(xì)菌)一般外面采用冰浴，實際溫度肯定是低于25度，蛋白核酸肯定不會變性。儀器使用注意事項1)時間：超聲時間每次最好不要超過5秒，間隙時間應(yīng)大于或等于超聲時間，以便于熱量散發(fā)。2)超聲功率：不宜太大，根據(jù)樣品容量大小選擇工作頻率。3)容器選擇：有多少的樣品就選多大的燒杯，這樣也是有利樣品在超聲中對流，提高破碎效率。儀器使用注意事項若樣品放在1.5ml的EP管里請一定要將EP管固定好，以防冰浴融化后液面下降導(dǎo)致空載日常保養(yǎng)：用完后用酒精擦洗探頭或用清水進(jìn)行超聲.超聲波為化學(xué)工作者提供了一條能夠把能量引入到分子中的不同尋常的途徑和方法,它不但可以改進(jìn)化學(xué)反應(yīng)條件,避免采用高溫高壓,縮短反應(yīng)時間,提高反應(yīng)產(chǎn)率和選擇性,而且還可以改變反應(yīng)的途徑和方向,使一些在通常條件下本來不能或者難以進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)得以實現(xiàn)超聲波促進(jìn)有機(jī)合成氧化反應(yīng)還原反應(yīng)加成反應(yīng)（親電、親核、環(huán)加成等）取代反應(yīng)(親電、親核)偶合反應(yīng)水解反應(yīng)謝謝大家！第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動、換向；

2.輔機(jī)的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機(jī)單級活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當(dāng)于每日以十小時運作計算，可長達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實不為過?；?葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨特設(shè)計，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個運動部件,壓縮機(jī)工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過程中，機(jī)件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強(qiáng)對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計進(jìn)氣管長度，不得隨意增減進(jìn)氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理指示功率pi

：按示功圖計算的功率理論功率