Hielscher Ultralydsteknologi

Ultralydassisteret katalytisk ekstraktion

Hielscher ultralyds-reaktorer anvendes i mange industrier til at bistå og forbedre den katalytiske udvinding forarbejdning (CEP) eller såkaldt fase-transfer ekstraktion (PTE). Katalytisk ekstraktion involverer et heterogent blandbare fase system, såsom væske-væske eller væske-faststof. Ultrasonic høj forskydning og kavitationskræfter forbedre opløsende satser af opløste stoffer signifikant fører til en hurtigere og mere fuldstændig ekstraktion. Yderligere kan denne virkning anvendes til at reducere mængden af ​​opløsningsmiddel eller syre. Som en gennemprøvet teknik, er ultralyd bistået ekstraktion anvendes i stigende på grund af en stigende efterspørgsel efter miljøvenlige ekstraktionsteknikker med afkortet ekstraktionstid og reduceret organisk forbrug af opløsningsmidler.

Katalytisk Extraction / Phase Transfer Extraction - Fundamentals

Begrebet “Katalytisk Ekstraktion Processing (CEP) eller Phase Transfer Extraction (PTE) beskriver væske-væske eller faststof-væske fordeling, når ekstraktion og fjernelse af analytter er fokuseret. Derfor er den flydende eller fast fortyndingsmiddel har skal dispergeres / emulgeres i opløsningsmidlet (væskefase). Ved udtrykket “ekstraktionsmiddel” kun det aktive stof i opløsningsmidlet er beskrevet (dvs. den homogene ’organiske fase’ som omfatter ekstraktionsmidlet, fortynderen og / eller det modificerende middel), som primært er ansvarlig for overførsel af opløst stof fra den ’vandige’ til ’organiske’ fase. [IUPAC]. Målstoffet, som er udvundet betegnes ekstrakt.
Traditionelle ekstraktionsmetoder såsom soxhlet ekstraktion, udblødning, mikrobølgeovn, nedsivning, ekstraktion under tilbagesvaling og dampdestillation, eller turbo-ekstraktion er ofte langsomme og ineffektive og / eller kræver en høj mængde af farlige opløsningsmidler resulterer i en omkostningskrævende og tidskrævende proces der er skadeligt for miljøet.
Ultralyd en gennemprøvet alternativ til konventionelle ekstraktionsmetoder giver en hurtigere og mere fuldstændig ekstraktion med mindre eller ingen skadelige opløsningsmidler! Ultralyd er en kraftfuld teknik til grøn, miljoepolitik-venlig behandling.

Princippet om ultralyd Assisted Katalytisk Extraction

Til ekstraktion af et stof, skal de ikke-blandbare faser blandes, således at stoffet, der skal ekstraheres kan opløses fra bærerfasen i opløsningsmiddelfasen. Mest almindeligt fase-transfer ekstraktioner udføres fra en dispers fase i en kontinuerlig fase, hvilket betyder dråber og partikler skal dispergeres homogent i opløsningsmidlet.
Power ultralyd er en velkendt blanding og udvinding teknologi, der har flere positive virkninger på udvinding proces:

  • Forbedrede reaktionskinetik
  • Fine blanding af bærestoffer (sorbens) og opløsningsmiddel
  • Øget grænsefladespændingen mellem de to faser
  • øget masseoverføring
  • Fjernelse af passiverende lag fra partikeloverfladen
  • celle forstyrrelser & disintegration
  • Mere fuldstændig ekstraktion resulterer i højere udbytter
  • Enkel & spare drift
  • Grøn Proces: Miljøvenlig

Working Princippet om ultralyd kavitation

De ovenfor nævnte fordele ved ultralyd på ekstraktionsprocesser er effekter af ultralyd kavitation. Når kraftige ultralydbølger kobles til et flydende medium, skaber bølgerne højtryks- / lavtrykscyklusser. Under lavtrykscyklusserne opstår små bobler eller hulrum i den sonikerede væske. Disse bobler vokser over flere lavtrykscyklusser, indtil de ikke kan absorbere mere energi. Når boblerne har opnået et stadium af maksimal energiabsorption, falder de voldsomt under en højtrykscyklus. Bubble implosion skaber lokalt meget ekstreme forhold som meget høj temperatur (ca. 5.000K), meget høje tryk (ca. 2.000atm), meget høje kølehastigheder og flydende stråler med hastigheder på op til 280m / s (ca. 630mph) . Dette fænomen er betegnet kavitation. Disse ekstreme forhold gør ultrasonication til en kraftfuld og alsidig metode til væskebehandling.
Til ekstraktionsformål blandes to faser intensivt i ultralydkavitationsområdet. Dråber og partikler nedbrydes til submikron- og nano-størrelser. Dette udvikler forstørrede overflader til en forbedret masseoverførsel fra en fase til den anden. Den forøgede grænseflade mellem de to faser resulterer i forstørret kontaktoverfladeareal til ekstraktionen, så massoverførslen forbedres på grund af fjernelsen af ​​stillestående flydende lag ved fasegrænsen. Massoverførslen øges yderligere på grund af fjernelse af passiverende lag fra partikeloverfladen. Til udvinding af biologisk materiale fra celler og væv øges masseoverførslen med ultralydcelleforstyrrelsen. Alle disse virkninger fører til en mere fuldstændig ekstraktion, hvilket resulterer i højere udbytter.

Fordele ved ultralydsekstraktion:

  • bryde grænselag
  • kommer på van-der-Waals-kræfter
  • flytte umættet væske til at kontakte overfladen
  • reducere eller eliminiate behov for overførselsmidler
  • reducere tid, temperatur og / eller koncentration
  • mindre overskud sammenlignet med volumen, der kræves til fuld mætning
  • mindre volumen, der skal raffineres (fx ved destillation, fordampning, tørring)
  • ingen kontinuerligt omrørte reaktorer (CSR)
  • spare på strømmen
  • ingen batching men inline behandling
  • bruge mindre sur eller billigere opløsningsmiddel
  • undgå opløsningsmidler, bruge vandig stedet
  • proces høje faststofkoncentrationer eller viskositetsmodificerende opslæmninger høje
  • grøn forarbejdning: miljøvenlige
  • anvende organiske syrer, såsom æblesyre eller citronsyre
  • undgå flertrins ekstraktionsprocesser
Ultralyd med høj effekt er en gennemprøvet teknik til ekstraktion af komponenter, hvilket resulterer i højere udbytte og hurtigere behandling (Klik for større billede!)

Hurtig og effektiv ekstraktion ved sonikering

Ultrasonic Ekstraktion til:

  • Biologi
  • Kemi
  • Mad & Pharma
  • analyse
  • nukleare behandling
  • applikationer minedrift
  • afsvovling
  • organiske forbindelser
  • geokemi
  • oprensning

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Væske-væske ekstraktion

Konventionel proces: Væske-væske-ekstraktion er en partitionering metode til at udvinde stoffer fra en væskefase til en anden flydende fase på basis stoffernes relative opløseligheder i de to forskellige ublandbare væskefaser. Anvendelsen af ​​ultralyd forbedrer den hastighed, hvormed det opløste stof overføres mellem de to faser ved højtydende blanding, emulgerende, og opløsning!
Væske-væske-ekstraktion er en separationsteknik at isolere og koncentrere værdifulde komponenter fra en vandig opløsning ved anvendelse af et organisk opløsningsmiddel. Væske-væske-ekstraktion anvendes ofte, når en anden separationsteknikker (fx destillation) er ineffektive. Væske-væske-ekstraktion anvendes i den farmaceutiske & kosmetiske (aktive forbindelser, API, duftstoffer), samt fødevarer og landbruget, til organisk og uorganisk kemi, petrokemiske industri, og hydrometallurgiske.

Problem: Et almindeligt problem er ublandbarheden af ​​de flydende faser (opløsningsmiddel og fortyndingsmiddel er ikke blandbar), således at en passende blandingsmetode er påkrævet. Da en jævn blanding af begge flydende faser fremmer faseoverførslen mellem diluent og opløsningsmiddel, er en pålidelig dispergerings- eller emulgeringsmetode afgørende. Jo finere blandingen og jo højere kontaktområdet mellem begge faser er, desto bedre kan opløsningsmidlet rejse fra en flydende fase til en anden væskefase. Konventionelle udvindingsprocesser mangler stort set i fremme af masseoverførsel, så udvindingsprocessen er langsom og ofte ufuldstændig. For at forbedre ekstraktionen anvendes der ofte ofte store mængder opløsningsmiddel, hvilket gør processen dyr og miljømæssigt forurenende.

Løsning: Ultrasonic væske-væskeekstraktion udmærker traditionelle væske-væske ekstraktionsteknikker på forskellige punkter:
Power ultralyd blander to eller flere flydende faser pålidelige og let sammen. Ved ultralydsbehandling, kan dråber reduceres til nano-størrelse, så fint mikro- og nano-emulsioner Der opnås. Derved de genererede kavitationskræfter fremme massetransporten mellem væskefaserne. Som lydbehandling kan køres i et kontinuert inline-systemet, store mængder og højviskose væsker kan håndteres uden problemer.
Men også micro ekstraktion, f.eks til analyseformål, kan forbedres ved lydbehandling, også (fx ionisk væske-baserede mikro-ekstraktion med ultralyd emulgering).

Kraftige ultralydskræfter er en velkendt og pålidelig teknik til udvinding (Klik for større billede!)

Ultralyd kavitation i flydende

Fordele ved ultralydsekstraktion:
Stærke ultrasoniske kræfter – frembragt ved lav frekvens / høj effekt ultralyd – hjælper til at

  • omforme dråber
  • undgå emulsion overførselsmidler eller amfifile katalysatorer
  • undgå brug af rengøringsmidler eller overfladeaktive stoffer
  • undgå amfifile catalsts, rengøringsmidler eller overfladeaktive stoffer
  • generere turbulente ustabile emulsioner uden overfladeaktive lag

Faststof-væske-ekstraktion

Målet med faststof-væske-ekstraktion eller fastfaseekstraktion (SPE) er det at adskille analytter, som er opløst eller suspenderet i en flydende blanding, og at isolere dem fra en matrix ifølge deres fysiske og kemiske egenskaber. Derfor er det isolat elueret fra sorbens med hjælp af et passende opløsningsmiddel. Den ekstraherede stof hedder eluerer.
Konventionelle SPE teknikker er udblødning, soxhlet ekstraktion, nedsivning, kombination af tilbagesvaling og dampdestillation, eller højhastigheds blande / turbo-ekstraktion. Faststof-væske-ekstraktion er en almindelig procedure til at adskille forbindelser i biologi, kemi samt i fødevarer, farmaceutiske og kosmetiske industri. Udvinding af metaller er også kendt som udvaskning.
Problem: Konventionelle SPE teknikker er kendt som tidskrævende og kræver relativt store mængder af opløsningsmidler, som er hovedsagelig miljøfarlige og forurenende. Høj procestemperaturer kan endda føre til ødelæggelse af termiske følsomme ekstrakter.
Løsning: Med en ultrasonisk assisteret faststof-væske-ekstraktion kan de fælles problemer med traditionel SPE være normalt overvindes. Som lydbehandling giver en fin fordeling af de faste stoffer i opløsningsmiddelfasen, en større grænseflade-grænse er tilgængelig, således at masseoverførslen af ​​målsubstansen i opløsningsmidlet forbedres. Dette resulterer i en hurtigere og mere fuldstændig ekstraktion mens anvendelsen opløsningsmiddel formindskes eller helt undgås (brug vand som væskefase i stedet). Ved anvendelse af magt ultralyd, kan den fastfaseekstraktion udføres mere effektiv, økonomisk og environmetal med børn. På grund af reduktion eller undgåelse af forurenende eller farlige opløsningsmidler, kan ultralydsekstraktion betragtes som miljøvenlige grøn proces. Økonomisk, er omkostningerne processen reduceret på grund af de energibesparelser, opløsningsmiddel og tid.

opløsningsmiddelekstraktion

I tilfælde af en opløsningsmiddelekstraktion, er et opløsningsmiddel (fx et organisk opløsningsmiddel) anvendes til at opløse og separere en forbindelse fra en anden væske (for eksempel en vandig fase). Generelt, de mere polære opløste stoffer opløses i den mere polære opløsningsmiddel og de mindre polære opløste stoffer i den mindre polære opløsningsmiddel. Ekstraktion med opløsningsmiddel, er det muligt at adskille oxiderede thiophener (sulfoxider, sulfoner) fra en oliefase ved anvendelse acetonitril eller andre polære opløsningsmidler. Opløsningsmiddelekstraktion er også brugt til at ekstrahere materialer, såsom uran, plutonium eller thorium fra syreopløsninger i organophosphat tri-Nbutylphosphat (PUREX processen).
Reducer din brug opløsningsmiddel: Anvendelsen af ​​ultralyd minimerer anvendelse af opløsningsmidler i processen og optimerer produktlastningsstationen i opløsningsmidlet. Det fører også til en hurtigere og mere komplet udtrækning.
Klik her for at læse mere om ultralyd-Assisted Oxidativ Afsvovling!

Ultralyd Assisted Soxhlet ekstraktion

Soxhlet-ekstraktion er en faststof-væske-ekstraktion teknik ofte anvendes syntetiske og analyselaboratorier. Soxhlet-ekstraktion anvendes hovedsagelig, når et stof kun har en begrænset opløselighed i et opløsningsmiddel og urenheden er uopløselig i dette opløsningsmiddel.
Ultralyd kan meget succes kombineret med Soxhlet ekstraktion resulterer i øgede udbytter og kortere ekstraktionstid.
Klik her for at lære mere om ultralyd bistået Soxhlet-ekstraktion!

Udvinding i Smelter

Væske-væske ekstraktioner kan udføres i blandinger, hvor enten den ene eller begge væskefaser smelter, såsom smeltede salte eller smeltede metaller, såsom kviksølv. Kraftig inline sonikering i ultralyds flowcellereaktorer giver mulighed for behandling af selv væsker med høje viskositeter som smelter.

udvaskning

Udvaskning beskriver anvendelsen af ​​syrer, opløsningsmidler eller varmt vand til selektivt opløse et opløst stof fra en indifferent uopløselig fast bærer. Udvaskning anvendes ofte i minedrift til at udvinde metaller fra malme.
Fordele ved ultralyd Udvaskning:

  • vaske små åbninger af porøse materialer
  • overvinde selektiviteter af membraner
  • ødelægge faste stoffer, delaminere og deagglomerere faste stoffer
  • fjerne af passive lag
  • fjernelse af oxidlag
  • våd alt materialeoverfladen især til høj overfladespænding væsker
  • forskydningsfortynding

Klik her for at lære mere om ultralyd udvaskning!

Hielscher Udstyr til Enhver Scale

Sonikering på lab, bench-top og produktion skala
Alle Hielscher ultralyds udstyr er bygget til at køre 24h / 7d, selv de ultralyd lab homogenisatorer kan behandle betydelige mængder enten i batch eller Gennemstrømningsmetoden. Den bench-top og industrielle ultrasonicators er designet og bygget ved industriel kvalitet, således at store mængder og høje viskositeter kan forarbejdes uden problemer – selv under krævende tilstand, såsom høje tryk og høje temperaturer (fx i kombination med superkritisk CO2For ekstruderingsprocesser etc.). Hielscher robuste ultrasonicators er i stand til at håndtere opløsningsmidler, slibende væsker og ætsende. Egnede tilbehør gør det muligt at tilpasse den ultrasoniske systemet optimalt til kravene udvinding proces. Til installation i farlige miljøer, ATEX eller FM bedømt eksplosionssikre ultralydssystemer er ledig.
Derved, Hielscher robuste og kraftfulde ultralyd systemer og den brede vifte af tilbehør muliggør lydbehandling materialer såsom varmt vand / væsker, acidics, metal smelter, salt smelter, opløsningsmidler (fx methanol, hexan, organiske, polære opløsningsmidler fx acetonitril).

Ultralyds faseoverfø ekstraktion eller katalytisk ekstraktion kan realiseres, så simpelt totrinsproces

Flowchart: Stadier i ultralyds faseoverførings- ekstraktion

Litteratur / Referencer

  • Bendicho, C .; De La Calle, jeg .; Pena, F .; Costas, M .; Cabaleiro, N .; Lavilla, I. (2012): Ultralyd-assisteret forbehandling af faste prøver i forbindelse med grønne analytisk kemi. Trends in Analytical Chemistry, Vol. 31, 2012. 50-60.
  • IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (det “Guld bog”). Udarbejdet af A. D. McNaught og A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML online korrigeret udgave: http://goldbook.iupac.org (2006) skabt af M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; opdateringer udarbejdet af A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8.
  • Oluseyi, T .; Olayinka, K .; Alo, B .; Smith, R. M. (2011): Sammenligning af ekstraktion og oprydning teknikker til bestemmelse af polycykliske aromatiske kulbrinter i forurenet jordprøver. African Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
  • Petigny, L .; Périno-Issartier, S .; Wajsman, J .; Chemat, F. (2013): Batch og kontinuerlig ultralydassisteret ekstraktion af Boldo blade (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
  • Wang, L .; Weller, C. L. (2006): Nylige fremskridt i udvinding af nutraceuticals fra planter. Tendenser i Fødevarevidenskab & Teknologi 17, 2006. 300-312.

Kontakt os / bede om flere oplysninger

Tal med os om dine forarbejdning krav. Vi vil anbefale de bedst egnede setup og procesparametre til dit projekt.





Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.




Fakta Værd at vide

Ultrasonic flydende forarbejdning omtales ofte som lydbehandling, ultralydbehandling, lydbehandling, insonation, ultralydsbestråling, eller anvendelsen af ​​akustiske felter. Drejer det koblingen af ​​høj effekt ultralydsbølger i et flydende medium for at opnå ultralyd

Som Power ultralyd er sådan en alsidig behandling teknik, ultralydsenheder er kendt under forskellige vilkår såsom Probe sonicator, Sonic lyser, ultralyd disruptor, ultralyd Grinder, SONO-ruptor, sonikator, Sonic dismembrator, celle disrupter, ultralyd dispergerings eller afløser.