MultiPhaseCavitator-Indsæt til ultralyd flow Cell

Den MultiPhaseCavitator Insert (InsertMPC48) er designet til at forbedre den ultrasoniske behandling af væske / væske eller væske / gas blandinger. 48 meget fine kanyler injicere væske eller gas til en flydende fase ret i kavitation zone. Dette skaber meget lille svævende dråber eller gasbobler, hvilket giver en meget stor specifik overflade.

Dette insert er særlig anvendelig til emulsion kemi, såsom Phase-Transfer-Reactions, Fase-Transfer-Catalysis (PTC) eller væske-væske-ekstraktion. Et andet interessant anvendelsesområde er udfældningen af ​​partikler fra to flydende forstadier eller sono-krystallisation. Dette insert er designet til Hielscher flow-celle reaktorer og muliggør portionsvis eller kontinuerlig bearbejdning.

Én og 48 Injection Porte

Ultralydning er et effektivt middel til emulgering og blanding. Forskellige fra den konventionelle opsætning, hvor separate faser kombineres før de går ind i flowcellen og kavitationen, forbedrer denne flowcelleindsats kombinationen af ​​de to faser. Når en væske injiceres gennem de 48 fine kanyler, går den ind i flowcellen i meget smalle tråde. Indsatsen bruger meget 48 fine medicinske kanyler med indre diametre fra 0,3 mm til 1,2 mm. Disse kanyler kan nemt udskiftes og er lavprisforbrugsstoffer (sterile, ca. 2ct / pc). Ultralydkavitationen (ved 20 kHz) skærer de 48 indkommende flydende tråde i små dråber, når de kommer ind i væskefasen i strømningscellen.
Designet anvender samme fødetryk fra en forsyning til alle 48 kanyler at nivellere strømning mellem kanylerne.

48 indgangsporte i ultralydsreaktoren for væske-væske-reaktioner

Anvendelser og applikationer

Hielscher ultralyds-reaktorer anvendes ofte til emulgering, til at forbedre fase-transfer proceskinetik eller opløsende satser i fasesystemer væske-væske. Eksempler på sådanne processer er den oxidative afsvovling med hydrogenperoxid og efterfølgende ekstraktionsmidlet eller basekatalyserede omestring af triglycerider.
Begrænset opløselighed af en reagensfase i en anden reagensfase er et signifikant problem i procesemulsionskemien, da begge faser kun reagerer med hinanden ved interfasen. Uden ultralyd resulterer dette i lave reaktionshastigheder og en langsom konverteringskinetik i tofasesystemer.
Brug af indsatsen med en ultrasonisk reaktor kavitation producerer høj hydraulisk forskydning og bryder det injicerede fase i sub-micron og nanostørrelse dråber. Som det specifikke overfladeareal af fasegrænsen er betydningsfuld for den kemiske reaktionshastighed denne signifikant reduktion i dråbediameteren forbedrer reaktionskinetikken og kan reducere eller eliminere behovet for faseoverføringsmidler. Den procentdel af den injicerede fase volumen kan sænkes, fordi finere emulsioner brug for mindre volumen for at tilvejebringe den samme kontaktflade med andet reagens fase.
Anvendelsen af ​​denne insert kan sænke den nødvendige mængde af amfifile emulsionssystemer katalysatorer eller faseovergangskatalysatorer (PTC), Såsom kvaternære ammoniumsalte med deres unikke evne til at opløses i både vandige og organiske væsker.

Forbedret Masse-Transfer til kemiske reaktioner

Når to reagens faser reagere ved en fasegrænse, reaktionsprodukterne akkumuleres ved dråben overflade og blokere reagensbeholderne faser i at interagere ved grænsefladen. Den hydrauliske forskydning forårsaget af ultralyd kavitation resulterer i turbulent strømning og materiale transport fra og til dråbe overflader og fører til den gentagne sammensmeltning og efterfølgende dannelse af nye dråber. Efterhånden som reaktionen skrider frem over tid, lydbehandling maksimerer eksponeringen og interaktionen af ​​reagenserne.
Denne effekt anvendes i mange processer, såsom transesterificering af vegetabilske olier til biodiesel eller syntesen af ​​polyestere ved transesterificering af diestere med dioler til dannelse makromolekyler.

Emulgerende / Emulgering

Denne gennemstrømningscelle insert forbedrer emulgering ved blanding blandbare væsker. Dette fører til mindre dråbestørrelser og en smallere fordeling størrelse – afgørende faktor for stabiliteten af ​​en emulsion. Med dette design kan du injicere og emulgere lav og medium væsker viskositet i endnu højviskose væsker, såsom fuelolie (HFO'er), polymerer eller geler. Nogle formuleringer kan kræve emulgatorer eller stabilisatorer, der skal tilsættes. I dette tilfælde hjælper det at blande emulgator ensartet. Tilpassede designs til injektion af mere end én fase, selvom de kanyler er tilgængelige på anmodning.

Væske-væske ekstraktion

Dette insert øger væske-væske ekstraktionsprocesser ved at lave en fin størrelse turbulent emulsion, f.eks af et opløsningsmiddel fase i en oliefase. Igen, dette forøger fase kontaktflade og resulterer i bedre ekstraktion og reduceret anvendelse af opløsningsmidler.

Aqua-Brændstoffer til renere forbrænding

Lav kvalitet brændselsolier, såsom fuelolie, der anvendes på marine fartøjer eller til elproduktion kan emulgeret med vand. Dette resulterer i en mere effektiv forbrænding og en betydelig reduktion af NO_X emissioner og sod.
Læs mere om ultralyd emulgering af Aqua-brændstoffer (emulsion-brændstoffer)!

Udfældning / Sono-Krystallisation

Pigmenter eller nanopartikler kan genereres bottom-up ved udfældning i væsker. I dette tilfælde begynder en overmættet blanding at danne faste partikler eller krystaller ud af det stærkt koncentrerede materiale. Disse partikler vokser til et bestemt punkt og falder til sidst. For at styre partikel / krystalstørrelse og morfologi er styring af forløber / reagensblandingen afgørende.
Generelt præcipitationsprocessen indebærer: Blanding, overmætning, kimdannelse, vækst partikel, og agglomerering. Sidstnævnte kan undgås ved en lav fast koncentration eller ved stabiliseringsmidler. Blandingen er kritisk; som for de fleste præcipitationsprocesser hastigheden af ​​reaktionen er meget høj. Den InsertMPC48 kombinerer hurtige smalle injicerede jetfly med stærk ultralyds cavitational forskydning. Dette maksimerer blandingshastigheden og ydeevne skabe flere og mindre partikler.

Fra laboratorietestning til pilotskala og produktion

Hielscher Ultralyd tilbyder udstyr til at teste, kontrollere og udnytte denne teknologi i enhver skala. Konceptet er let at integrere i eksisterende processer.

1. Fodre fase A i flydende indgangsport ved bunden af ​​strømningscellen
2. Fodre fase B i mindre flydende entry port (e) på siden af ​​flowcellen. Dette feed vil blive injiceret i cavitational område gennem 48 fine rør
3. Justere reaktor tryk ved anvendelse af en modtryksregulator ventil i flow-celle udløbsport

Ved bench-top niveau en UIP1000hd (1kW) kan behandle flowhastigheder fra 100 til 1000L / time (25 til 250 gal / time) for fremgangsmåde demonstration og til optimering af sonikeringen parametre. Hielscher ultralyds processorer er designet til lineær opskalering til større behandling mængder på pilot- eller produktionsskala. Tabellen nedenfor viser forarbejder mængder og anbefalede udstyr størrelser.