Ultrasonik Transesterifikasiya yolu ilə poliol sintezi

Poliollər əsasən bitki yağlarından və ya heyvan yağlarından trigliseridlərin transesterifikasiyası yolu ilə istehsal olunan sintetik efirlərdir. Bu poliollar poliuretanların, biosürtkülərin və digər kimyəvi maddələrin istehsalı üçün xammaldır. Ultrasonication, sıx kəsmə qüvvələri və istilik enerjisi tətbiq etməklə transesterifikasiya reaksiyalarını artırmaq üçün istifadə olunur. Ultrasəs və onun sonokimyəvi təsirləri reaksiya enerjisini təmin edir və kütlə ötürmə məhdudiyyətlərini aradan qaldırmağa kömək edir. Beləliklə, sonikasiya transesterifikasiya sürətini, məhsuldarlığı və ümumi səmərəliliyi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır.

Ultrasəslə Yardımlı Transesterifikasiya

Transesterifikasiya reaksiyaları ən mühüm sintez yollarından biridir və bitki yağlarını neft məhsullarının əvəzedicilərinə çevirmək üçün effektiv üsul kimi geniş istifadə olunur. Sono-sintez (həmçinin yüksək performanslı ultrasəs vasitəsilə təşviq edilən kimyəvi sintez olan sonokimyəvi sintez) transesterifikasiyaya və digər kimyəvi proseslərə faydalı təsirləri ilə məşhurdur.

Ultrasəsdən istifadə edərək bitki yağlarından davamlı poliol sintezi

Bitki mənşəli yağ turşuları, yəni bitki yağları geniş yayılmış və bərpa olunan xammaldır və bioəsaslı poliolların və poliuretanların hazırlanmasında istifadə oluna bilər. Güc ultrasəsinin tətbiqi transesterifikasiyanın katalitik reaksiyasını əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirən əlverişli sonokimyəvi təsirlər yaradır. Bundan əlavə, sonikasiya sintez edilmiş poliolların məhsuldarlığını artırır, çünki akustik kavitasiyanın intensiv qarışdırma enerjisi kütlə ötürmə məhdudiyyətini dəf edir. Ultrasonik transesterifikasiya reaksiyalarının adi transesterifikasiya reaksiyaları kimi aşağı spirt və katalizatorla effektiv işləməsi yaxşı məlumdur. Bu, ultrasəslə ümumi səmərəliliyin artmasına səbəb olur.

Pentaeritritol Ester əsaslı biolubrikantın ultrasəs sintezi

Pentaerythritol esteri Arumugam tədqiqat qrupu tərəfindən nümayiş etdirildiyi kimi iki addımlı sonokimyəvi proses vasitəsilə kolza yağından səmərəli şəkildə sintez edilə bilər. Optimallaşdırma tədqiqatında tədqiqatçılar Hielscher ultrasəs cihazı UP400St-dən istifadə etdilər (soldakı şəklə bax). İlk sonokimyəvi transesterifikasiyada kolza yağı metanol ilə metil esterinə reaksiya verir. İkinci transesterifikasiya mərhələsində metil efiri ksilen və katalizatorla pentaeritritol esterinə reaksiya verir. Tədqiqatçı ultrasəs altında pentaeritritol ester sintezinin məhsuldarlığını və ümumi səmərəliliyini artırmaq üçün ultrasəs proses parametrlərinin optimallaşdırılmasına diqqət yetirdi. Pentaeritritol esterinin 81,4% təkmilləşdirilmiş məhsuldarlığı 15 s ultrasəs nəbzi, 60% ultrasəs amplitudası, 1,5 ağırlıq% katalizator konsentrasiyası və 100 ° C reaksiya temperaturu ilə həyata keçirilmişdir. Keyfiyyətə nəzarət üçün sonokimyəvi şəkildə sintez edilmiş pentaeritritol esteri sintetik dərəcəli kompressor yağı ilə müqayisə edilmişdir. Yekun olaraq, tədqiqat göstərir ki, ultrasəslə təşviq edilən ardıcıl transesterifikasiya prosesi pentaeritritol ester əsaslı biosürtkənin sintezi üçün ənənəvi ardıcıl transesterifikasiya prosesini əvəz etmək üçün səmərəli üsuldur. Ultrasonik transesterifikasiya prosesinin əsas üstünlükləri pentaeritritol esterinin artan məhsuldarlığı, qısaldılmış reaksiya müddəti və əhəmiyyətli dərəcədə aşağı reaksiya temperaturudur. (müq. Arumugam və başqaları, 2019)

Kolza yağının pentaeritritol esterinə ultrasəslə gücləndirilmiş iki mərhələli transesterifikasiyası.
(Arumugam və digərlərindən uyğunlaşdırılmışdır, 2019)

Ultrasəs Sintezi ilə Pentanaldan Alınan Asetal Esterlər

Kurniawan tədqiqat qrupu yaşıl kimya prinsiplərindən istifadə edərək sonokimyəvi üsulla üç pentanal mənşəli asetal esteri sintez etdi. Sonication iki kimyəvi addımı təşviq etmək üçün istifadə edilmişdir:

1. 9,10-dihidroksioktadekanoik turşunun esterləşməsi
2. Alkil 9,10-dihidroksioktadekanoatın asetalizasiyası

Alkil 9,10-dihidroksistearatın efirlərini əldə etmək üçün iki addım tələb olunur və 67-85% məhsul əldə edilir. Səmərəliliyin qiymətləndirilməsi üçün sonokimyəvi üsul adi reflü texnikası ilə müqayisə edilmişdir. Bundan əlavə, müxtəlif katalizatorların təsirini və səmərəliliyini müəyyən etmək üçün homojen və bərk turşu katalizatorlarından, yəni sulfat turşusu (H2SO4), təbii bentonit və H-bentonitdən istifadə edilmişdir. Müəyyən edilmişdir ki, H-bentonitlə turşu-katalizləşdirilən turşunun sonokimyəvi esterifikasiyası, reflüks metodundan 3 dəfə qısa reaksiya müddətində 70%-ə qədər məhsul verir ki, bu da diqqətəlayiqdir. Ultrasəsdən istifadə edərək H-bentonitin iştirakı ilə n-pentanal ilə son asetalizasiya mərhələsi 69-85% məhsuldarlıqda üç pentanal törəmə dioksolan törəməsi əldə etdi ki, bu da ənənəvi metoddan daha yüksəkdir. Ultrasəs sintezi yalnız 10-30 dəqiqə tələb olunduğundan reflü metodu sonokimyəvi metoddan daha uzun reaksiya müddəti tələb edirdi. Sonokimyəvi metoddan istifadə edərək sonikasiya altında əhəmiyyətli dərəcədə qısa reaksiya müddətinə əlavə olaraq, hər bir esterin əla məhsuldarlığı əldə edilmişdir.
Tədqiqatçı həmçinin sonokimyəvi reaksiyanın enerji tələblərinin təqribən olduğunu hesabladı. Ənənəvi metoddan 62 dəfə aşağıdır. Bu, xərcləri azaldır və ekoloji cəhətdən təmizdir.
Hər bir məhsulun fiziki-kimyəvi xassələrinin tədqiqi nəticəsində məlum oldu ki, metil 8-(2-butil-5-oktil-1,3-dioksolan-4-il)oktanoat ümumi sürtkü yağlarını əvəz etmək funksiyalarına malik potensial yeni biosürtküdür. (müq. Kurniawan və başqaları, 2021)

Ultrasəsdən istifadə edərək Pentaerythryl Esterlərin transesterifikasiyası

Pentaerythryl esterləri günəbaxan, kətan toxumu və jatropha yağı kimi bitki yağlarından əldə edilə bilər. Hashem-in tədqiqat qrupu iki transesterifikasiya mərhələsini əhatə edən ardıcıl baza-katalizli transesterifikasiyalar vasitəsilə bioəsaslı sürtkü yağlarının sintezini nümayiş etdirdi. Onlar günəbaxan, kətan toxumu və yatropa yağından istifadə edərək sintezin mümkünlüyünü nümayiş etdirdilər. Birinci mərhələdə yağlar müvafiq metil efirlərinə çevrildi. İkinci prosesdə metil efirləri aşağıdakı sxemdə göstərildiyi kimi pentaeritritolun təsiri ilə pentaeritril efirlərinə çevrildi: (müq. Hashem et al., 2013)

Bitki yağının metil esterinə transesterifikasiyasından sonra yuxarıdakı sxemdə göstərildiyi kimi metil efirləri pentaeritritolun təsiri ilə pentaeritril efirlərinə çevrilir.
(bax. Hashem et al., 2013)

Transesterifikasiyaya ultrasəsləşdirmənin əhəmiyyətli dərəcədə reaksiya artırıcı təsiri elmi olaraq sübut edilmişdir və onilliklər ərzində sənayedə qəbul edilmişdir. Ultrasonik olaraq təkmilləşdirilmiş transesterifikasiya üçün ən görkəmli nümunə yağların və yağların biodizel kimi tanınan yağ turşusu metil esterinə (FAME) çevrilməsidir.
(tullantı) yağların və yağların biodizeldə ultrasəs köməyi ilə transesterifikasiyası haqqında ətraflı oxuyun!

Transesterifikasiya və digər kimyəvi sintezlər üçün ultrasəs probları və reaktorları

Hielscher Ultrasonics, sonokimyəvi reaksiyalar üçün mürəkkəb yüksək performanslı ultrasəs cihazlarına gəldikdə mütəxəssisinizdir. Hielscher istənilən ölçüdə zondlar (sonotrotlar), reaktorlar və axın hüceyrələri kimi yüksək güclü ultrasəs cihazları və aksesuarları dizayn edir, istehsal edir və paylayır və kimyəvi laboratoriyaları, eləcə də sənaye miqyasında kimyəvi istehsal müəssisələrini təmin edir. Kompakt laboratoriya ultrasəs cihazlarından sənaye ultrasəs zondlarına və reaktorlarına qədər, Hielscher prosesiniz üçün ideal ultrasəs sisteminə malikdir. Sono-kataliz və sono-sintez kimi tətbiqlərdə uzunmüddətli təcrübə ilə, bizim yaxşı təlim keçmiş işçilərimiz tələbləriniz üçün sizə ən uyğun quraşdırmanı tövsiyə edəcəklər.
Hielscher Ultrasonics, çox yüksək möhkəmliyə malik və intensiv ultrasəs dalğalarını çatdıra bilən yüksək performanslı ultrasəs sistemləri istehsal edir, çünki bütün Hielscher sənaye ultrasəs cihazları davamlı əməliyyatda (24/7) çox yüksək amplitüdlər təqdim edə bilər. Sağlam ultrasəs sistemləri demək olar ki, heç bir texniki xidmət tələb etmir və işləmək üçün qurulub. Bu, Hielscher ultrasəs avadanlığını tələbkar şərtlərdə ağır yük tətbiqləri üçün etibarlı edir. Yüksək temperatur və ya çox sərt kimyəvi maddələr üçün xüsusi sonotrodlar da mövcuddur.
Ən yüksək keyfiyyət – Almaniyada dizayn edilmiş və istehsal edilmişdir: Bütün avadanlıqlar Almaniyadakı baş ofisimizdə dizayn və istehsal olunur. Müştəriyə çatdırılmazdan əvvəl hər bir ultrasəs cihazı tam yük altında diqqətlə sınaqdan keçirilir. Biz müştəri məmnuniyyəti üçün çalışırıq və istehsalımız ən yüksək keyfiyyət təminatını (məsələn, ISO sertifikatı) yerinə yetirmək üçün qurulmuşdur.

Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir: