MultiPhaseCavitator Insert (InsertMPC48) je určen pro zlepšení ultrazvukové zpracování kapalina / kapalina nebo kapalina / plyn směsí. 48 velmi jemné kanyly vstřikování kapaliny nebo plynu do kapalné fáze přímo v kavitační zóně. To vytváří velmi malý suspendované kapičky nebo plynových bublinek, čímž se získá velmi vysoký specifický povrch.

Tato vložka je zvláště užitečné pro emulzní chemii, jako je například fázovým přenosem reakce, Phase-transfer-Catalysis (PTC) nebo kapalina-kapalina, extrakce. Další zajímavou oblastí použití je srážení částic ze dvou kapalných prekurzorů nebo sono-krystalizace. Tato vložka je určena pro reaktory Hielscher toku buněk a umožňuje dávkové nebo kontinuální zpracování.

Jeden a 48 vstřikovacích otvorů

Ultrazvuk je účinným prostředkem pro emulgaci a míchání. Různé od tradičního uspořádání, kde jsou kombinovány separátní fáze předtím, než vstupují do průtokové buňky a kavitace, tato vložka průtokové buňky zlepšuje kombinaci obou fází. Když je kapalina vstřikována přes 48 jemných kanyly, vstupuje do průtokové komory ve velmi úzkých pramenech. Vložka používá 48 jemných lékařských kanyly s vnitřním průměrem od 0,3 mm do 1,2 mm. Tyto kanyly lze snadno vyměnit a jsou levné (sterilní, cca 2 ct / ks). Ultrazvuková kavitace (při 20 kHz) rozděluje 48 příchozích kapalných pramenů na malé kapičky, když vstupují do kapalné fáze v průtokové buňce.
Konstrukce se týká stejného přítlaku z jedné dodávky do všech 48 kanyly za vyrovnáním tok mezi kanyl.

48 vstupních otvorů do ultrazvukové reaktoru pro reakce kapalina-kapalina

Použití a aplikace

Hielscher ultrazvukové reaktory jsou často používány k emulgaci, ke zlepšení přenosu fáze procesu kinetiku nebo rychlosti rozpouštění v systémech kapalina-kapalina fáze. Příklady takových postupů jsou oxidační odsíření s peroxidem vodíku a následnou extrakcí rozpouštědlem, nebo bazicky katalyzovanou transesterifikací triglyceridů.
Omezená rozpustnost jedné reakční fáze v jiné reakční fázi je významným problémem v chemii procesu emulze, protože obě fáze vzájemně reagují pouze v mezifázi. Bez ultrazvukového systému to má za následek nízké reakční rychlosti a pomalou kinetiku konverze v dvoufázových systémech.
Použití vložky s ultrazvukovým reaktoru kavitační vyrábí vysoce hydraulické smyku a rozbije vstřikovaného fáze do submikronové a nanorozměrových kapiček. Jako specifické plochy povrchu fázového rozhraní je vliv na chemickou rychlost reakce této významné snížení průměru kapek zlepšuje kinetiku reakce a může snížit nebo eliminovat potřebu fázového přenosu látek. Procento objemu vstřikovaného fáze může být snížena, protože jemnější emulze je třeba menší objem poskytovat stejné kontaktní povrch s druhou reagenční fáze.
Použití této vložky může snížit požadované množství amfifilní emulze katalyzátorů nebo katalyzátory fázového přenosu (PTC), Jako například kvarterní amoniové soli s jejich unikátní schopnost rozpustit ve vodných a organických kapalin.

Vylepšená Mass-Přenos pro chemické reakce

Když se dva reagenční fáze reagují na fázové rozhraní, reakční produkty se hromadí na povrchu kapky a blokovat fází reagenční před interakcí na rozhraní. Hydraulické nůžky způsobené ultrazvukových výsledky kavitační v turbulentního proudění a transportu materiálu z a kapička povrchy a vede k opakovanému shlukování a následné vytvoření nových kapiček. Jak reakce postupuje v průběhu času, sonikace maximalizuje expozici a interakci činidel.
Tento efekt se používá v mnoha procesech, jako je například transesterifikací rostlinných olejů na bionaftu, nebo syntézu polyesterů transesterifikací diesterů s dioly za vzniku makromolekuly.

Emulgátor / emulgace

Tento tok buňka vložka zlepšuje emulgování při míchání nemísitelné kapaliny. To vede k menší velikosti kapek a užší distribuci velikosti – klíčovým faktorem pro stabilitu emulze. Díky této konstrukci lze aplikovat a emulgovat s nízkou a střední viskozitou kapaliny do ještě vyšších kapaliny viskozity, jako je například těžké topné oleje (HFOs), polymery nebo gely. Některé přípravky mohou vyžadovat emulgátory nebo stabilizátory, které se doplňují. V tomto případě pomáhá smíchat emulgátor jednotně. Přizpůsobené návrhy injekci více než jedné fázi ačkoli kanyl jsou k dispozici na vyžádání.

Extrakce kapalina-kapalina

Tato vložka zvyšuje procesy extrakce kapalina-kapalina, tím, že jemné velikosti turbulentní emulze, např. z rozpouštědlové fáze v olejové fázi. Opět platí, že se tím zvyšuje kontaktní plochu fáze a vede k lepší extrakci a nižší spotřebu rozpouštědla.

Aqua-Paliva pro čistší spalování

Low grade topné oleje, jako je například těžký topný olej používané na námořních plavidel, nebo pro výrobu elektrické energie může být emulgován vodou. To má za následek efektivnější spalování a k výraznému snížení NO_X emisí a sazí.
Další informace o ultrazvukové emulzi Aqua-paliv (emulze-palivo)!

Srážení / Sono-Krystalizace

Pigmenty nebo nano-částice mohou být generovány zdola nahoru srážením kapalin. V tomto případě přesycená směs začíná vytvářet z vysoce koncentrovaného materiálu pevné částice nebo krystaly. Tyto částice rostou do určitého bodu a nakonec se vysráží. Pro kontrolu velikosti a morfologie částic / krystalů je nezbytné kontrolovat směšování prekurzoru / činidla.
Obecně platí, že proces srážení zahrnuje: smísení, přesycení, nukleaci, růst částic a aglomeraci. Ten je zabránit nízkou koncentraci pevných nebo stabilizačních činidel. Míchání je důležité; jako pro většinu srážek procesy rychlost reakce je velmi vysoká. InsertMPC48 kombinuje rychlé úzkých vstřikované paprsky se silným ultrazvukové kavitačné smyku. Tím se maximalizuje rychlost míchání a provedením vytvořit více menších částic.

Z laboratorních testů na Pilot Scale a výrobu

Hielscher Ultrazvuk nabízí vybavení pro testování, ověřování a využívat tuto technologii v jakémkoli měřítku. Tento koncept je snadno začlenit do stávajících procesů.

1. Krmivo fáze A do kapaliny vstupním otvorem v dolní části průtokové kyvety
2. Krmivo fáze B na menší kapaliny vstupním otvorem (y) na straně průtokové komůrky. Toto krmivo se vstříkne do kavitačné oblasti prostřednictvím 48 jemné trubkami
3. Nastavte tlak v reaktoru za použití zpětného ventilu ve výstupním otvoru průtokové buňky

V bench-top-level UIP1000hd (1kW) může zpracovávat průtoky od 100 do 1000l / h (25 až 250 gal / h) pro procesní demonstraci a pro optimalizaci parametrů ultrazvuku. Hielscher ultrazvukové procesory jsou navrženy pro lineární scale-up do větších objemech zpracování v pilotním nebo průmyslovém měřítku. Níže uvedená tabulka uvádí zpracování objemů a doporučených velikostí zařízení.