بمساعدة بالموجات فوق الصوتية استخراج التحفيزي

وتستخدم المفاعلات بالموجات فوق الصوتية HIELSCHER في العديد من الصناعات لمساعدة وتحسين تجهيز الحفاز استخراج (CEP) أو ما يسمى مرحلة الاستخراج والتحويل (بي تي). ويشمل استخراج حافز نظام المرحلة إمتزاج غير متجانسة، مثل السائل السائل أو السائل الصلبة. بالموجات فوق الصوتية القص عالية وقوات التجويف تحسين معدلات إذابة المواد المذابة الرائدة إلى حد كبير في سرعة استخراج وأكثر اكتمالا. بالإضافة إلى ذلك، وهذا التأثير يمكن استخدامها لتقليل كمية المذيب أو حمض المستخدمة. كأسلوب مؤكدة، يتم استخدام استخراج بمساعدة بالموجات فوق الصوتية على نحو متزايد بسبب الطلب المتزايد على تقنيات استخراج صديقة للبيئة مع تقصير وقت استخراج وخفض استهلاك المذيبات العضوية.

الحفازة استخراج / المرحلة نقل استخراج - أساسيات

المصطلح “الحفاز استخراج تجهيز (CEP) أو تحويل المرحلة استخراج (PTE) يصف توزيع السائل السائل أو الصلبة والسائلة عندما يتركز استخراج وإزالة التحاليل. ولذلك، لابد من تفريق مخفف السائلة أو الصلبة / مستحلب في (الطور السائل) المذيبات. بمصطلح “مستخلصة” فقط المادة الفعالة في المذيب يوصف (أي في "مرحلة العضوية متجانسة’ التي تضم مستخلصة، ومخفف و / أو المعدل) والتي هي المسؤولة في المقام الأول عن نقل المذاب من 'مائي’ إلى "العضوية’ مرحلة. [IUPAC]. ويطلق على هذا الموضوع الهدف الذي يستخرج استخراج.
أساليب الاستخراج التقليدية مثل استخراج سوكسليت، النقع، والموجات الدقيقة، الترشيح، واستخراج تحت الجزر والتقطير بالبخار، أو توربو استخراج غالبا ما تكون بطيئة وغير فعالة و / أو تتطلب قدرا عاليا من المذيبات الخطرة الناتجة في عملية تستغرق ومكثفة من حيث التكلفة والوقت ما هو ضار للبيئة.
الموجات فوق الصوتية هو بديل ثبت أن أساليب الاستخراج التقليدية تقدم استخراج أسرع وأكثر اكتمالا مع أقل أو أي مذيبات الخطرة! الموجات فوق الصوتية هي تقنية قوية ل، معالجة سهلة بيئية تشكل الأخضر.

مبدأ فوق صوتي ساعد استخراج التحفيزي

لاستخراج مادة، ومراحل إمتزاج يجب أن تكون مختلطة بحيث المادة المراد استخراجها يمكن حله من مرحلة الناقل في المرحلة المذيبات. الأكثر شيوعا يتم تنفيذ عمليات الاستخراج مرحلة الانتقال من مرحلة إلى مرحلة تفريق مستمرة، وهو ما يعني قطرات وجسيمات تحتاج إلى أن تكون مشتتة متجانس في المذيبات.
الموجات فوق الصوتية السلطة هي تقنية الخلط واستخراج المعروف أن لديها العديد من الآثار الإيجابية على عملية الاستخراج:

تحسين حركية التفاعل
خليط جيد من الناقل (الماصة) والمذيبات
زيادة جيهي بين المرحلتين
زيادة نقل الجماعي
إزالة طبقات تخميل من سطح الجسيمات
تمزق خلية & تفسخ
استخراج أكثر اكتمالا مما أدى إلى زيادة الغلة
بسيط & انقاذ العملية
أخضر العملية: صديقة للبيئة

مبدأ العمل بالموجات فوق الصوتية التجويف

المزايا المذكورة أعلاه الموجات فوق الصوتية على عمليات استخراج هي آثار الموجات فوق الصوتية التجويف. عندما تقترن موجات الموجات فوق الصوتية القوية إلى وسط سائل ، تخلق الأمواج دورات الضغط العالي / الضغط المنخفض. خلال دورات الضغط المنخفض ، تظهر فقاعات صغيرة أو فراغات في السائل sonicated. تنمو هذه الفقاعات عبر عدة دورات منخفضة الضغط حتى لا تستطيع امتصاص المزيد من الطاقة. عندما اكتسبت الفقاعات مرحلة امتصاص الطاقة القصوى ، فإنها تنهار بشكل عنيف خلال دورة الضغط العالي. ينتج الإنفجار الفقاعي ظروفًا قاسية جدًا محليًا مثل درجة الحرارة العالية جدًا (حوالي 5000 كيلو بايت) ، والضغوط العالية جدًا (حوالي 2،000 متر) ، ومعدلات تبريد عالية جدًا ونفاثات سائلة بسرعات تصل إلى 280 متر / ثانية (حوالي 630 ميل في الساعة) . هذه الظاهرة تسمى التجويف. هذه الظروف القاسية تجعل ultrasonication طريقة قوية ومتعددة الاستخدامات لمعالجة السوائل.
لأغراض الاستخراج ، يتم خلط مرحلتين بشكل مكثف في مجال التجويف بالموجات فوق الصوتية. يتم تقسيم القطرات والجسيمات إلى أحجام الغواصات ونانو. هذا يتطور الأسطح الموسع لتحسين نقل الكتلة من مرحلة إلى أخرى. وينتج عن زيادة التباعد بين المرحلتين مساحة مسامية مكبرة للاستخلاص بحيث يتم تحسين نقل الكتلة بسبب إزالة الطبقات السائلة الراكدة عند حدود الطور. يتم زيادة نقل الكتلة بسبب إزالة طبقات التخميل من سطح الجسيمات. لاستخراج المادة البيولوجية من الخلايا والأنسجة ، يتم زيادة نقل الكتلة عن طريق تعطيل الخلية بالموجات فوق الصوتية. كل هذه الآثار تؤدي إلى استخراج أكثر اكتمالا مما يؤدي إلى زيادة الغلة.

فوائد بالموجات فوق الصوتية استخراج:

كسر طبقة حدية
هيا فان دير فال-قوات
نقل السائل غير المشبعة في الاتصال السطح
تقليل أو الحاجة eliminiate عن وكلاء نقل
تقليل الوقت ودرجة الحرارة و / أو تركيز
فائض أقل بالمقارنة مع الحجم المطلوب لتشبع الكامل
أقل حجم ليتم تكريره (على سبيل المثال عن طريق التقطير والتبخير والتجفيف)
المفاعلات لا يحرك باستمرار (CSR)
توفير الطاقة
لا الخلط ولكن مضمنة معالجة
استخدام المذيبات أقل حمضية أو أرخص
تجنب المذيبات، واستخدام مائي بدلا من ذلك
عملية تركيز المواد الصلبة عالية أو عجائن اللزوجة العالية
تجهيز الأخضر: صديقة للبيئة
استخدام الأحماض العضوية مثل حمض الماليك أو حامض الستريك
تجنب عمليات استخراج متعددة المراحل

بالموجات فوق الصوتية عالية الطاقة هو تقنية مجربة لاستخراج المكونات مما أدى إلى ارتفاع العائد ومعالجة أسرع (انقر للتكبير!)

استخراج بسرعة وكفاءة صوتنة

بالموجات فوق الصوتية استخراج ل:

مادة الاحياء
كيمياء
طعام & فارما
تحليل
معالجة النووي
تطبيقات التعدين
إزالة الكبريت
مركبات العضوية
الجيوكيمياء
طهارة

السائل السائل استخراج

عملية التقليدية: استخراج السائل السائل هو طريقة تقسيم لاستخراج المواد من مرحلة السائل واحدة في المرحلة السائلة آخر على أساس النسبية الذوبان المواد "في اثنين من مختلف المراحل السائلة إمتزاج. استخدام الموجات فوق الصوتية يحسن المعدل الذي يتم نقل المذاب بين المرحلتين من الأداء العالي خلط، الاستحلابو حل!
استخراج السائل السائل هو أسلوب الفصل لعزل والتركيز المكونات القيمة من محلول مائي باستخدام المذيبات العضوية. وغالبا ما يطبق استخراج السائل السائل عندما تقنيات فصل الأخرى (مثل التقطير) غير فعالة. يستخدم استخراج السائل السائل في الأدوية & مستحضرات التجميل (النشطة المركبات، واجهات برمجة التطبيقات والعطور)، وكذلك الصناعات الغذائية والزراعية، للكيمياء العضوية وغير العضوية، صناعة البتروكيماويات، ومعالجة الخامات بالمحاليل المائية.

مشكلة: وهناك مشكلة مشتركة هي immiscibility من مراحل السائلة (المذيبات ومخفف وإمتزاج)، بحيث لا بد من طريقة الخلط الجيد. باعتبارها حتى خلط كل مراحل السائلة يشجع على نقل الطور بين مخفف والمذيبات، وتفريق موثوق أو طريقة استحلاب أمر بالغ الأهمية. أدق الخليط وأعلى منطقة التماس بين مرحلتي، وأفضل soluent يمكن أن تنتقل من مرحلة السائل إلى الحالة السائلة آخر. عمليات الاستخراج التقليدية تفتقر في الغالب في تعزيز نقل الجماعي بحيث عملية الاستخراج بطيئة وغالبا ما تكون ناقصة. لتحسين الاستخراج، وغالبا ما تستخدم كميات كبيرة من المذيبات، مما يجعل عملية مكلفة وتلويثا للبيئة.

حل: بالموجات فوق الصوتية السائل السائل استخراج تتفوق تقنيات استخراج السائل السائل التقليدية في نقاط مختلفة:
الموجات فوق الصوتية السلطة يمزج اثنين أو أكثر من مراحل السائلة يمكن الاعتماد عليها وسهولة معا. قبل ultrasonication، قطرات يمكن خفضها الى نانو الحجم بحيث غرامة المتناهية الصغر والنانو المستحلبات تم الحصول عليهم. وبالتالي، فإن قوات التجويف ولدت تعزز نقل الجماعي بين المرحلتين السائلة. كما يمكن تشغيل صوتنة في استمرار مضمنة النظام، كميات كبيرة و سوائل لزجة للغاية ويمكن التعامل معها من دون مشاكل.
ولكن أيضا استخراج الجزئي، على سبيل المثال، لأغراض التحليل، يمكن تحسينها من خلال صوتنة، وأيضا (الأيونية مثل القائم على السائل الصغيرة استخراج مع استحلاب بالموجات فوق الصوتية).

القوات بالموجات فوق الصوتية القوية هي تقنية معروفة وموثوق بها لاستخراج (انقر للتكبير!)

التجويف بالموجات فوق الصوتية في السائل

فوائد بالموجات فوق الصوتية استخراج:
القوات بالموجات فوق الصوتية القوية – الناتجة عن التردد المنخفض / عالية الطاقة بالموجات فوق الصوتية – يساعد على

إعادة تشكيل قطرات
تجنب كلاء نقل مستحلب أو المحفزات amphiphillic
تجنب استخدام المنظفات أو السطحي
تجنب catalsts amphiphillic والمنظفات أو السطحي
توليد المستحلبات غير مستقرة المضطربة دون طبقات السطحي

الموجات فوق الصوتية هي تقنية فعالة لغرامة الحجم استحلاب، ويساعد بالتالي على عملية استخراج الحفازة لاستخراج نقل المرحلة السائل السائل.

بالموجات فوق الصوتية الاستحلاب

الصلبة السائلة استخراج

الهدف من استخراج الصلبة والسائلة أو الصلبة مرحلة الاستخراج (SPE) هو أن فصل التحاليل التي الحل أو وقف العمل في خليط السائل، وعزلهم عن مصفوفة وفقا لخصائصها الفيزيائية والكيميائية. ولذلك، مزال وعزل من الماصة مع المعونة من مذيب مناسب. ويطلق على مادة مستخلصة أزل.
تقنيات SPE التقليدية هي النقع، واستخراج سوكسليت، الترشيح، مزيج من الجزر والتقطير بالبخار، أو سرعة عالية خلط / توربو الاستخراج. استخراج الصلبة والسائلة هو إجراء شائع لفصل المركبات في علم الأحياء، والكيمياء، وكذلك في المواد الغذائية، والصناعات الدوائية ومستحضرات التجميل. ومن المعروف أن استخراج المعادن أيضا الرشح.
مشكلة: ومن المعروف تقنيات SPE التقليدية كما تستغرق وقتا طويلا وتتطلب كميات كبيرة نسبيا من المذيبات التي هي في معظمها خطرة بيئيا وتلويثا للبيئة. إن درجات الحرارة العالية عملية تؤدي حتى إلى تدمير مقتطفات الحساسة الحرارية.
حل: مع استخراج الصلبة والسائلة بمساعدة بالموجات فوق الصوتية، والمشاكل المشتركة للSPE التقليدية يمكن التغلب عليها عادة. كما يوفر صوتنة توزيع جيد من المواد الصلبة في المرحلة المذيبات، حدود بينية أكبر متاح بحيث يتم تحسين نقل الجماعي للمادة المستهدفة في المذيب. وهذا يؤدي إلى استخراج اسرع واكثر اكتمالا في حين أن استخدام المذيبات يتم تقليل أو تجنب تماما (استخدام المياه كما الطور السائل بدلا من ذلك). من تطبيق الموجات فوق الصوتية السلطة، يمكن أن يتم استخراج الصلبة مرحلة من أكثر كفاءة واقتصادية وصديقة للenvironmetal ل. ويرجع ذلك إلى تخفيض أو تجنب المذيبات الملوثة أو الخطرة، ويمكن اعتبار استخراج بالموجات فوق الصوتية ودية للبيئة عملية الخضراء. اقتصاديا، يتم تخفيض تكاليف العملية بسبب وفورات الطاقة، المذيبات، والوقت.

الاستخلاص بالمذيبات

في حالة وجود الاستخلاص بالمذيبات، يتم استخدام المذيبات (مثل المذيبات العضوية) حل وفصل مركب من سائل آخر (على سبيل المثال طور مائي). عموما، والمواد المذابة أكثر القطبية تذوب في المذيبات القطبية أكثر، والمواد المذابة أقل القطبية في المذيبات أقل القطبي. باستخدام الاستخلاص بالمذيبات، فمن الممكن لفصل thiophenes المؤكسد (sulfoxides، السلفونات (Sulfones)) من مرحلة النفط باستخدام أسيتونيتريل أو المذيبات القطبية الأخرى. يستخدم الاستخلاص بالمذيبات أيضا لاستخراج المواد، مثل اليورانيوم والبلوتونيوم، أو الثوريوم من الحلول الحمضية في الثلاثية الفوسفات العضوينالفوسفات -butyl (عملية بوريكس).
الحد من استخدام المذيبات الخاص بك: استخدام الموجات فوق الصوتية يقلل من استخدام المذيبات في عملية ويحسن تحميل المنتج في المذيب. كما أنه يؤدي إلى سرعة استخراج وأكثر اكتمالا.
انقر هنا لقراءة المزيد عن مؤكسد إزالة الكبريت بمساعدة فوق صوتي!

بمساعدة بالموجات فوق الصوتية سوكسليت استخراج

استخراج سوكسليت هي تقنية استخراج الصلبة والسائلة المستخدمة بشكل متكرر المختبرات الصناعية والتحليلية. تطبيق استخراج سوكسليت أساسا عندما مادة ليس لديها سوى الذوبان محدود في مذيب، والنجاسة هو غير قابلة للذوبان في المذيبات التي.
الموجات فوق الصوتية يمكن الجمع بنجاح كبير مع استخراج سوكسليت مما أدى إلى زيادة الغلة وأقصر وقت الاستخراج.
الرجاء النقر هنا لمعرفة المزيد عن استخراج سوكسليت بمساعدة بالموجات فوق الصوتية!

استخراج في يذوب

ويمكن القيام بعمليات الاستخراج السائلة السائلة في الخلائط التي تذوب فيها اي من المرحلتين السائلتين ، مثل الأملاح المنصهرة أو المعادن المنصهرة ، مثل الزئبق. سونيكيشن مضمنه قويه في مفاعلات الخلايا تدفق الموجات فوق الصوتية تسمح لمعالجه السوائل حتى مع الفضول عاليه مثل يذوب.

الرشح

يصف الرشح استخدام الأحماض والمذيبات أو الماء الساخن لإذابة انتقائي المذاب من حاملة صلبة غير قابلة للذوبان خامل. وكثيرا ما يستخدم الترشيح في التعدين لاستخراج المعادن من الخامات.
فوائد الترشيح بالموجات فوق الصوتية:

غسل فتحات صغيرة من مواد مسامية
تغلب الإختياريات الأغشية
تدمير المواد الصلبة، delaminate وdeagglomerate المواد الصلبة
إزالة طبقات السلبي
إزالة طبقات أكسيد
الرطب عن سطح المادة على وجه الخصوص للسوائل التوتر الشديد السطح
القص رقيق

انقر هنا لمعرفة المزيد عن الرشح بالموجات فوق الصوتية!

معدات HIELSCHER عن أي مقياس

صوتنة في المختبر، مقعد بين الأعلى وحجم الإنتاج
فجميع أجهزة الموجات فوق الصوتية HIELSCHER لتشغيل 24H / 7D، ويمكن حتى المجانسة مختبر بالموجات فوق الصوتية معالجة كميات كبيرة إما دفعة واحدة أو وضع التدفق من خلال. تم تصميم أعلى مقاعد البدلاء، وultrasonicators الصناعية وبنيت في الصف الصناعي بحيث يمكن معالجة كميات كبيرة واللزوجة عالية بدون مشاكل – حتى في ظل مطالبة حالة مثل الضغوط العالية ودرجات الحرارة المرتفعة (مثل بالاشتراك مع CO فوق الحرجة₂، لعمليات قذف الخ). ultrasonicators قوية HIELSCHER هي قادرة على التعامل مع المذيبات والسوائل جلخ، والمواد المسببة للتآكل. الاكسسوارات المناسبة تجعل من الممكن للتكيف مع نظام الموجات فوق الصوتية على النحو الأمثل لمتطلبات عملية الاستخراج. للتركيب في بيئات خطرة، ATEX أو FM تقييما نظم بالموجات فوق الصوتية واقية من الانفجار تتوفر.
وبالتالي، وأنظمة الموجات فوق الصوتية قوية وقوية HIELSCHER، ومجموعة واسعة من مستلزمات تمكن ليصوتن مواد مثل الماء الساخن / السوائل، acidics، يذوب المعدن، يذوب الملح، والمذيبات (مثل الميثانول، والهكسان، العضوية، والمذيبات القطبية مثل أسيتونيتريل).

بالموجات فوق الصوتية استخراج نقل المرحلة أو استخراج الحفاز يمكن أن تتحقق كما عملية من مرحلتين بسيطة

مخطط انسيابي: مراحل استخراج نقل المرحلة بالموجات فوق الصوتية

العمليات بالموجات فوق الصوتية:

سونو-الكيمياء:

مراجع الادب

Bendicho، C؛ دي لا كالي، I؛ بينا، F .؛ كوستاس، M .؛ Cabaleiro، N؛ لافيلا، I. (2012): المعالجة من العينات الصلبة الموجات فوق الصوتية ساعد في سياق الكيمياء التحليلية الأخضر. الاتجاهات في الكيمياء التحليلية، المجلد. 31، 2012. 50-60.
IUPAC. خلاصة من المصطلحات الكيميائية، الطبعة 2ND. (ال “كتاب الذهب”). جمعتها A. D. McNaught وA. ويلكنسون. بلاكويل النشر العلمي، جامعة أكسفورد (1997). XML النسخة المصححة على الانترنت: http://goldbook.iupac.org (2006) التي أنشأتها M. نيك، J. Jirat، B. Kosata. التحديثات التي جمعتها A. جنكينز. ISBN 0-9678550-9-8.
Oluseyi، T .؛ Olayinka، K .؛ ألو، B .؛ سميث، R. M. (2011): مقارنة بين وتقنيات الاستخراج تنظيف لتحديد الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في عينات من التربة الملوثة. مجلة الأفريقية للعلوم البيئة والتكنولوجيا المجلد. 5/7، 2011. 482-493.
Petigny، L؛ بيرينو-Issartier، S؛ Wajsman، J .؛ Chemat، F. (2013): دفعة والمستمر الموجات فوق الصوتية بمساعدة استخراج البولدو أوراق (Peumus boldus مول). المجلة الدولية للعلوم الجزيئية 14، 2013. 5750-5764.
وانغ، L؛ ويلر، C. L. (2006): التطورات الحديثة في استخراج المغذيات من النباتات. الاتجاهات في علوم الأغذية & التكنولوجيا 17، 2006. 300-312.

حقائق تستحق العلم

وغالبا ما يشار بالموجات فوق الصوتية معالجة السوائل باسم صوتنة، ultrasonication، صوتنة، insonation، أشعة بالموجات فوق الصوتية، أو تطبيق حقول الصوتية. كل هذه المصطلحات تصف اقتران الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة في وسط سائل لتحقيق بالموجات فوق الصوتية

كما الموجات فوق الصوتية السلطة مثل تقنيه معالجه تنوعا ، ومن المعروف أجهزه الموجات فوق الصوتية تحت مصطلحات مختلفه مثل المسبار sonicator ، سونيك lyser ، الموجات فوق الصوتية ديديستور ، طاحونة بالموجات فوق الصوتية ، سونو-ruptor ، سونيفير ، الصوتية تقطيع أوصالها ، مشتته بالموجات فوق الصوتية أو dissolver.