Tahkete ainete ultraheli lahustamine vedelikes
Lahuste valmistamine on oluline samm nii laboriproovide kui ka tööstusliku tootmise puhul. Üldiselt tuleb laboriproovid enne analüüsi vedeldada. Ultraheli homogeniseerimine ja lahustamine on kiire ja usaldusväärne vahend igas suuruses proovide ettevalmistamiseks. Tööstuslikus tootmises on homogeensete ja hästi lahustatud lahuste valmistamine sageli oluline tegur, et tagada toote püsivad omadused ja ühtlane kvaliteet. Ultraheli lahustid on saadaval nii kompaktsete laboriseadmete kui ka täielikult tööstusliku lahustina.
Ultraheli lahustajad: kasutamine ja rakendused
Ultraheli on tuntud ja usaldusväärne vahend proovide ettevalmistamiseks laboris. Tavalised rakendused hõlmavad homogeniseerimist, emulgeerimist, dispersiooni, ekstraheerimist, degaseerimist ja sonokeemilisi ravimeetodeid.
Analüüsiseadmetega (nt HPLC, aatommõõtur jne) tehtavate mõõtmiste jaoks tuleb enamik proove üldiselt vedeldada. See tähendab, et proov peab olema kas homogeenses lahuse olekus või, kui tegemist on heterogeense seguga, tuleb see üle viia kolloidi, suspensiooni, dispersiooni või emulsiooni. Võimas ultraheli on väga tõhus vahend nii homogeensete kui ka heterogeensete segude valmistamiseks.
Kui olete huvitatud heterogeensete suspensioonide valmistamisest, klõpsake siin: Ultraheli emulgeerimine ja ultraheli hajutamine!
Homogeensete segude genereerimiseks ultraheli lahustamise teel jätkake lugemist allpool!
200W võimas ultrasonikaator UP200St on võimas ja väga jõuline tööüksus labori- ja väiksemate lavastuste jaoks.
Ultraheli kavitatsioon lahustamiseks
Kui proov on lahustuv, võib lahustunud aine (nt sukraloos, soolad, nt pulbri või tableti kujul) lahustada lahustis (nt vesi, vesilahustid, orgaanilised lahustid jne), mille tulemuseks on homogeenne segu, mis koosneb ainult ühest faasist. Lahustamisprotsessi võib läbi viia käsitsi või mehaaniliselt segades, mis on aeganõudev ja ebaefektiivne. Seotud probleemid on proovide kaod, mis on tingitud manipuleerimisest või reprodutseeritavuse puudumisest juhuslike vigade ja ebaühtlase segamise tõttu.
Ultraheli kasutatakse sageli proovide tõhusa ja kiire lahustumise edendamiseks. Ultraheli abil lahustamine põhineb ultraheli lainete sisestamisest vedelikesse põhjustatud kavitatsiooniefektide mehaanilisel segamisel. Ultraheli energia sisend hõlbustab ja kiirendab proovi eeltöötlemist, näiteks lahustumist ja leostumist enne analüüsi.
Lahuse ultraheli abil valmistamise abil on võimalik lahustunud aineid lahustada kõrge kontsentratsiooniga ja luua tõhusalt ja kiiresti kontsentreeritud või küllastunud (ja üleküllastunud) lahus.
Kui suure võimsusega / madala sagedusega ultraheli viiakse vedelasse keskkonda, loob saadud akustiline kavitatsioon ainulaadsed tingimused. Ultraheliuuringul on tõhustatud vedeliku-vedeliku ja tahke-vedela proovi eeltöötlus (nt seedimine, solubiliseerimine ja ekstraheerimine), mida tavaliselt rakendatakse enne analüütilist avastamist ja mõõtmist.
Lahustumiskiirus kvantifitseerib lahustumisprotsessi kiiruse. Lahustumiskiirust mõjutavad erinevad tegurid:
- materjal: lahusti ja lahustunud aine
- temperatuur + rõhk
- (ala)küllastumise aste
- lahustamise ja segamise tõhusus ja mõju
- interfaasi pindala
- inhibiitorite olemasolu (nt osakestele sadestunud / faasipiiril blokeeruvad ained)
Solvatsiooniprotsessi ja lahustumiskiiruse kiirendamiseks on vaja võimsaid homogenisaatoreid, mis tagavad piisava mehaanilise mõju. Ultraheli homogenisaatorite kavitatsiooniline lahustumis- ja segamisvõimsus on hästi tuntud ja seega tavaline ja usaldusväärne vahend proovide ettevalmistamiseks laborites.
Meloksikaami suspensiooni mikroskoopilised kujutised:
Vasakul: töötlemata meloksikaami suspensioon; Paremal: ultraheliga saadud meloksikaami nanosuspensioon UP100H-ga 45 minutit 100% amplituudiga ja 1. tsükliga.
(uuring ja pilt: ©Iurian et al., 2015)
Laboriproovide ultraheli lahustamine
Ultraheli abil lahustamist proovi ettevalmistamiseks kasutatakse laborites enne analüütilisi mõõtmisi.
Analüütiliste instrumentide loetelu, mis vajavad (sageli) veeldatud proove:
- HPLC – Kõrgefektiivne vedelikkromatograafia
- FTIR – Fourier' teisenduse infrapunaspektroskoopia
- GC – Gaasikromatograafia
- Aatomispektroskoopia
- ATR – Nõrgestatud täielik peegeldus
- Laserdifraktsiooni osakeste suurus
- dünaamiline valguse hajumine
Ultraheli proovide ettevalmistamise seadmega SonoStep saab eelanalüüsi proovide töötlemist kasutada täiesti inline: Ultraheli proovide ettevalmistamise seadmel on integreeritud segaja ja pump, nii et proovid töötavad pidevalt ja pidevalt läbi suletud süsteemi. Seega on tagatud ühtlane ja usaldusväärne ultrahelitöötlus ilma ristsaastumise ja proovide võltsimise või proovi kadumise ohuta.
Loe lähemalt kõik-ühes ultraheli proovi ettevalmistusüksuse SonoStep kohta!
Ultraheli lahustamine tööstuslikuks tootmiseks
Tööstuslikes tootmisliinides on integreeritud suure võimsusega ultraheli, et lahustada ja homogeniseerida tahke vedeliku segusid, et moodustada ühtlane ja stabiilne toode.
Allpool leiate mõned näited erinevate tööstusharude kohta:
- farmaatsiatööstus: ravimikomponentide, nt soolade, polümeeride lahustamine
- Toidu- ja joogitööstus: koostisosade, nt suhkru, soola, siirupi, maitseainete lahustamine
- Värvid & Katted: polümeeride lahustamine
- Keemiaüleküllastunud lahuse valmistamine enne sademete reaktsioonid
Ultraheli lahustaja UIP6000hdT suure läbilaskevõimega lahenduste tööstuslikul tootmisel
Ultraheli protsessorid rakenduste lahustamiseks mis tahes skaalal
Hielscher Ultrasonics pakub ideaalset lahendust teie lahustava ja niisutava rakenduse jaoks. Kui teil on vaja valmistada laboris analüütilisi proove või toota suures koguses lahuseid või soolvett pideva läbivoolu režiimis – Hielscher Ultrasonicsil on teie protsessi jaoks ideaalne ultraheli lahustaja!
Ultrasonikaatoritega mis tahes võimsusreitinguga ja nii partii kui ka inline töötlemiseks soovitame teile kõige sobivamat ultrasonikaatorit teie töötlemise eesmärkide saavutamiseks!
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
| mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid rakenduste segamiseks, hajutamiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboris, piloot- ja tööstuslikus mastaabis.
Kirjandus / Viited
- Welna, Maja; Szymczycha-Madeja, Anna; Pohl, Pawel: Quality of the Trace Element Analysis: Sample Preparation Steps. In: InTechOpen.
- Castro, Luque de; Capote, Priego F. (ed.) (2007): Analytical Applications of Ultrasound. Elservier Science, 2007.
- del Bosque, A.; Sánchez-Romate, X.F.; Sánchez, M.; Ureña, A. (2022): Easy-Scalable Flexible Sensors Made of Carbon Nanotube-Doped Polydimethylsiloxane: Analysis of Manufacturing Conditions and Proof of Concept. Sensors 2022, 22, 5147.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates Lab kuni tööstuslik suurus.