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Die Anwendung von Ultraschall für die chemische Synthese wird seit langem verfolgt, weil sie eine höhere Selektivität, eine höhere Reaktionsrate, und somit eine bessere Ausbeute bei gleichzeitig viel geringerem Energieeintrag als durch Wärmezufuhr verspricht. Das gilt für eine Vielzahl homogener (flüssig-flüssig), heterogener (flüssig-fest) und katalytischer Reaktionen.
Die Wirkungsweise des Ultraschalls ist im Prinzip bekannt: An Schwächestellen zerreißzt er in der Unterdruckphase einer Schallwelle die Flüssigkeit und es bilden sich Gasblasen, welche entweder nur wenige Schwingungsperioden bestehen (transiente Kavitation) oder über einen "längeren" Zeit, dank des Energieeintrags, wachsen (stabile Kavitation). Beim anschließzenden Kollaps steigt die Temperatur auf mehrere tausend Grad Celsius, und es entstehen Drücke im Megapascalbereich, insgesamt herrschen für Micro-Sekunden Verhältnisse wie an der Sonnenoberfläche. Flüssigkeitsjets entstehen beim Kollaps der Blasen an Grenzschichten, welche in Fest-Flüssigreaktionen Feststoffpartikel aufbrechen und neue Oberflächen zur Verfügung stellen. Die intensive Durchmischung im Micromaßzstab und die reaktiven Bruchflächen beschleunigen eine Vielzahl heterogener Reaktionen. Doch mangelte es bislang an geeigneten Reaktoren und Ultraschallquellen, um die Kenntnisse auch in eine industrielle Anwendung zu überführen. In diese Lücke stößzt Professor Dr. Ulrich Hoffmann mit seinen Mitarbeitern am Institut für Chemische Verfahrenstechnik der TU Clausthal. Der am Institut entwickelte Ultraschallreaktor zur Grignardsynthese arbeitet im halbtechnischen Maßzstab mit einer Jahresproduktion von vier Tonnen. Grignardverbindungen werden für Spezialsynthesen in der Pharmazie genutzt und besitzen eine hohe Wertschöpfung . Die Ultraschallquelle befindet sich am am schmalen Ende eines 30 Zentimeter langen Trichters, der sich in einem Winkel von 7 Grad öffnet. In der Reaktionskammer bildet sich eine Feststoffwirbelschicht aus, die bei bester Energieausnutzung mit ebenen Wellen beschallt wird. Alle relevanten Prozeßzparameter ( Temperatur, Druck, Schallintensität, Verweilzeit) können exakt eingestellt werden.
Für Rückfragen: Institut für Chemische Verfahrenstechnik der TU Clausthal Professor Dr.-Ing. Ulrich Hoffmann Leibnizstr. 17 , D - 38678 Clausthal-Zellerfeld Tel. 05323 72 21 87 Fax. 05323 72 21 82
Criteria of this press release:
Biology, Chemistry
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German
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