سنتز پلی ال از طریق ترانس استریفیکاسیون اولتراسونیک

پلی ال ها استرهای مصنوعی هستند که عمدتا از طریق ترانس استریفیکاسیون تری گلیسیرید از روغن های گیاهی یا چربی های حیوانی تولید می شوند. این پلی ال ها ماده اولیه تولید پلی اورتان ها ، روان کننده های زیستی و سایر سمیکال ها هستند. امواج فراصوت استفاده می شود برای افزایش واکنش های ترانس استریفیکاسیون با استفاده از نیروهای برشی شدید و انرژی حرارتی. سونوگرافی و اثرات سونوشیمیایی آن انرژی واکنش را تامین می کند و به غلبه بر محدودیت های انتقال جرم کمک می کند. در نتیجه ، فراصوت به طور قابل توجهی سرعت ترانس استریفیکاسیون ، عملکرد و بهره وری کلی را بهبود می بخشد.

ترانس استریفیکاسیون به کمک سونوگرافی

واکنش های ترانس استریفیکاسیون یکی از مهم ترین مسیرهای سنتز هستند و به طور گسترده ای به عنوان یک روش موثر برای تبدیل روغن های گیاهی به جایگزین های فرآورده های نفتی مورد استفاده قرار می گیرند. سونو سنتز (همچنین سنتز سونوشیمیایی, که سنتز شیمیایی ترویج از طریق سونوگرافی با کارایی بالا), به خوبی برای اثرات مفید آن بر ترانس استریفیکاسیون و همچنین سایر فرآیندهای شیمیایی شناخته شده.

سنتز پلی ال پایدار از روغن های گیاهی با استفاده از سونوگرافی

اسیدهای چرب مشتق شده از گیاهان، یعنی روغن های گیاهی، یک ماده اولیه به طور گسترده در دسترس و تجدید پذیر هستند و می توانند برای تهیه پلی ال ها و پلی اورتان های زیستی استفاده شوند. استفاده از سونوگرافی قدرت اثرات سونوشیمیایی مطلوبی ایجاد می کند که به طور قابل توجهی واکنش کاتالیزوری ترانس استریفیکاسیون را تسریع می کند. علاوه بر این، فراصوت افزایش عملکرد پلی ال سنتز به عنوان انرژی اختلاط شدید حفره صوتی غلبه بر محدودیت انتقال جرم. واکنش های ترانس استریفیکاسیون اولتراسونیک به خوبی شناخته شده است که به طور موثر با الکل پایین تر و کاتالیزور به عنوان واکنش های ترانس استریفیکاسیون معمولی اجرا می شود. این منجر به بهبود بهره وری کلی توسط اولتراسونیکاسیون می شود.

سنتز التراسونیک یک روانکننده زیستی مبتنی بر استر پنتااریتریتول

استر پنتااریتریتول را می توان به طور موثر از روغن کلزا از طریق فرآیند سونوشیمیایی دو مرحله ای سنتز کرد، همانطور که توسط تیم تحقیقاتی آروموگام نشان داده شده است. در مطالعه بهینه سازی خود, محققان با استفاده از اولتراسونیک Hielscher UP400St (نگاه کنید به تصویر سمت چپ). در اولین ترانس استریفیکاسیون سونوشیمیایی، روغن کلزا با متانول به متیل استر واکنش نشان می دهد. در مرحله دوم ترانس استریفیکاسیون، متیل استر با زایلن و یک کاتالیزور به استر پنتا اریتریتول واکنش می دهد. محقق بر بهینه سازی پارامترهای فرآیند اولتراسونیک به منظور افزایش عملکرد و کارایی کلی سنتز استر پنتا اریتریتول تحت سونوگرافی متمرکز شد. بازده بهبود یافته 81.4 درصد استر پنتا اریتریتول با پالس اولتراسونیک 15 ثانیه، دامنه اولتراسونیک 60 درصد، غلظت کاتالیزور 1.5 درصد وزنی و دمای واکنش 100 درجه سانتی گراد انجام شد. برای کنترل کیفیت، استر پنتاری تریتول سنتز شده به صورت سونوشیمیایی با روغن کمپرسور درجه مصنوعی مقایسه شد. در نتیجه، این مطالعه نشان می دهد که فرآیند ترانس استریفیکاسیون متوالی با فراصوت ترویج یک روش کارآمد برای جایگزینی فرآیند ترانس استریفیکاسیون متوالی معمولی برای سنتز بیولوبریکانت مبتنی بر استر پنتااریتریتول است. مزایای عمده ای از فرایند ترانس استریفیکاسیون مافوق صوت افزایش بازده استر پنتااریتریتول, زمان واکنش کوتاه و دمای واکنش به طور قابل توجهی پایین تر. (رجوع کنید به آروموگام و همکاران، 2019)

التراسونیک تشدید ترانس استریفیکاسیون دو مرحله ای روغن کلزا به استر پنتاریتوریتول.(اقتباس از Arumugam و همکاران، 2019)

استرهای استال مشتق شده از Pentanal از طریق سنتز اولتراسونیک

تیم تحقیقاتی کورنیاوان سه استر استال مشتق شده از پنتانال را به روش سونوشیمیایی با استفاده از اصول شیمی سبز سنتز کردند. فراصوت برای ترویج دو مرحله شیمیایی استفاده شد:

1. استریفیکاسیون اسید 9،10-دی هیدروکسی اکتادکانوئیک
2. استالیز آلکیل 9،10-دی هیدروکسی اکتادکانوات

به منظور تولید استرهای آلکیل 9،10- دی هیدروکسی استئارات دو مرحله مورد نیاز است و بازده 67 تا 85 درصد به دست آمد. برای ارزیابی کارایی، روش سونوشیمیایی با روش رفلکس مرسوم مقایسه شد. علاوه بر این، از کاتالیست های اسیدی همگن و جامد یعنی اسید سولفوریک (H2SO4)، بنتونیت طبیعی و بنتونیت H برای تعیین تأثیر و کارایی کاتالیزورهای مختلف استفاده شد. مشخص شد که استریفیکاسیون سونوشیمیایی کاتالیز شده با اسید توسط بنتونیت H، محصولاتی را تا 70 درصد بازده در 3 برابر زمان واکنش کوتاه تر نسبت به روش رفلکس ارائه می دهد که قابل توجه است. مرحله نهایی استالیزاسیون با n-پنتانال در حضور بنتونیت H با استفاده از امواج فراصوت سه مشتق دیوکسولان مشتق شده از پنتانال در بازده 69-85٪ ارائه داد که بالاتر از روش مرسوم است. روش رفلاکس زمان واکنش طولانی تری نسبت به روش سونوشیمیایی مورد نیاز از سنتز اولتراسونیک تنها 10-30 دقیقه. علاوه بر این به زمان واکنش به طور قابل توجهی کوتاه تر تحت فراصوت, عملکرد قابل توجهی از هر استر با استفاده از روش سونوشیمیایی به دست آمد.
محقق همچنین محاسبه کرد که انرژی مورد نیاز واکنش سونوشیمیایی تقریبا 62 برابر کمتر از روش معمولی است. این امر هزینه ها را کاهش می دهد و سازگار با محیط زیست است.
بررسی ویژگی های فیزیکوشیمیایی هر محصول نشان داد که اکتانوات متیل 8-(2-بوتیل-5-اکتیل-1،3-دیوکسولان-4-ایل) اکتانوات یک روان کننده زیستی بالقوه جدید با عملکردهایی برای جایگزینی روان کننده های رایج است. (رجوع کنید به کورنیاوان و همکاران، 2021)

ترانس استریفیکاسیون استرهای پنتاریتریل با استفاده از سونوگرافی

استرهای پنتااریتریل را می توان از روغن های گیاهی مانند آفتابگردان، بذر کتان و روغن جاتروفا به دست آورد. تیم تحقیقاتی هاشم سنتز روان کننده های زیست پایه را از طریق یک ترانس استریفیکاسیون کاتالیز شده با پایه متوالی شامل دو مرحله ترانس استریفیکاسیون نشان دادند. آنها امکان سنجی سنتز را با استفاده از روغن آفتابگردان، بذر کتان و جاتروفا نشان دادند. در مرحله اول، روغن ها به متیل استرهای مربوطه تبدیل شدند. در فرآیند دوم، متیل استرها با عملکرد پنتا اریتریتول همانطور که در طرح زیر نشان داده شده است، به استرهای پنتااریتریل تبدیل شدند: (رجوع کنید به هاشم و همکاران، 2013)

پس از ترانس استریفیکاسیون روغن نباتی به متیل استر ، همانطور که در طرح بالا نشان داده شده است ، متیل استرها با عملکرد پنتا اریتریتول به استرهای پنتا اریتریل تبدیل می شوند.
(رجوع کنید به هاشم و همکاران، 2013)

اثرات قابل توجهی افزایش واکنش امواج فراصوت در ترانس استریفیکاسیون از نظر علمی ثابت شده است و در حال حاضر از دهه ها صنعتی به تصویب رسید. برجسته ترین مثال برای tranesterification التراسونیک بهبود تبدیل روغن و چربی به اسید چرب متیل استر (FAME), شناخته شده به عنوان بیودیزل.
اطلاعات بیشتر در مورد ترانس استریفیکاسیون به کمک سونوگرافی (زباله) روغن ها و چربی ها به بیودیزل!

پروب های التراسونیک و راکتورها برای ترانس استریفیکاسیون و سایر سنتزهای شیمیایی

Hielscher مافوق صوت متخصص خود را که آن را به مافوق صوت پیچیده با کارایی بالا برای واکنش های سونوشیمیایی می آید. Hielscher طراحی، تولید، و توزیع ultrasonicators با قدرت بالا و لوازم جانبی مانند پروب (sonotrodes)، راکتورها، و سلول های جریان در هر اندازه و تامین آزمایشگاه های شیمیایی و همچنین امکانات تولید مواد شیمیایی در مقیاس صنعتی. از دستگاه های اولتراسونیک آزمایشگاه جمع و جور به پروب اولتراسونیک صنعتی و راکتورها، Hielscher دارای سیستم مافوق صوت ایده آل برای فرآیند شما. با تجربه طولانی مدت در کاربردهایی مانند سونوکاتالیز و سنتز سونو، کارکنان آموزش دیده ما مناسب ترین تنظیمات را برای نیازهای شما به شما توصیه می کنند.
Hielscher مافوق صوت تولید سیستم های اولتراسونیک با کارایی بالا از استحکام بسیار بالا و قادر به ارائه امواج اولتراسوند شدید از همه مافوق صوت صنعتی Hielscher می تواند دامنه های بسیار بالایی را در عملیات مداوم ارائه (24/7). سیستم های سونوگرافی قوی تقریبا نیازی به تعمیر و نگهداری ندارند و برای اجرا ساخته شده اند. این باعث می شود تجهیزات اولتراسونیک Hielscher قابل اعتماد برای کاربردهای سنگین تحت شرایط خواستار. سونوترودهای ویژه برای مواد شیمیایی با درجه حرارت بالا یا بسیار خشن نیز در دسترس هستند.
بالاترین کیفیت – طراحی و ساخت آلمان: کلیه تجهیزات در دفتر مرکزی ما در آلمان طراحی و ساخته می شود. قبل از تحویل به مشتری، هر دستگاه اولتراسونیک با دقت تحت بار کامل آزمایش می شود. ما برای رضایت مشتری تلاش می کنیم و تولید ما به گونه ای طراحی شده است که بالاترین تضمین کیفیت (به عنوان مثال، گواهینامه ISO) را برآورده کند.

جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد: