سنتز پلیول از طریق Transesterification مافوق صوت

پلیول ها استرهای مصنوعی هستند که عمدتاً از طریق ترانس استریفیکاسیون تریگلیسیرید از روغن های گیاهی یا چربی های حیوانی تولید می شوند. این پلیول ها مواد اولیه برای تولید پلی اورتان ها، بیولوبریکانت ها و دیگر سمیک ها هستند. امواج فراصوت استفاده می شود به منظور افزایش واکنش های transesterification با استفاده از نیروهای برشی شدید و انرژی حرارتی. سونوگرافی و اثرات سونوشیمیایی آن تامین انرژی واکنش و کمک به غلبه بر محدودیت های انتقال جرم. در نتیجه، فراصوت به طور قابل توجهی سرعت ترانس استرافیکاسیون، عملکرد، و کارایی کلی را بهبود می بخشد.

سونوگرافی به کمک Transesterification

واکنش های Transesterification یکی از مسیرهای سنتز مهم هستند و به طور گسترده ای به عنوان یک تکنیک موثر برای تبدیل روغن های گیاهی به جایگزین محصولات نفتی استفاده می شود. سونو-سنتز (همچنین سنتز سونوشیمیایی، که سنتز شیمیایی ترویج شده از طریق سونوگرافی با کارایی بالا است)، به خوبی برای اثرات مفید آن بر ترانس استریفیکاسیون و همچنین دیگر فرایندهای شیمیایی شناخته شده است.

سنتز پایدار پلیول از روغن های گیاهی با استفاده از سونوگرافی

اسیدهای چرب مشتق از گیاه، به نام روغن های گیاهی، یک ماده اولیه به طور گسترده در دسترس و تجدید پذیر هستند و می توانند برای تهیه پلیول های زیست پایه و پلی اورتان ها مورد استفاده قرار گیرند. کاربرد سونوگرافی قدرت اثرات سونوشیمیایی مساعدی ایجاد می کند که واکنش کاتالیزوری ترانس استریفیکاسیون را به طور قابل توجهی تسریع می کند. علاوه بر این, فراصوت افزایش عملکرد پلیول سنتز به عنوان انرژی مخلوط شدید حفره صوتی غلبه بر محدودیت انتقال جرم. واکنش های ترانس استرافیکاسیون مافوق صوت به خوبی شناخته شده برای اجرا کارآمد با الکل پایین تر و کاتالیزور به عنوان واکنش های ترانس استرافیکاسیون معمولی. این منجر به بهبود بهره وری کلی توسط امواج فراصوت.

سنتز مافوق صوت پنتارتریتول استر مبتنی بر بیولوبریکن

پنتریتریتول استر را می توان به طور کارآمد از روغن کلزا از طریق فرایند سونوشیمیایی دو مرحله ای به عنوان تیم تحقیقاتی آروموگام نشان داد سنتز. در مطالعه بهینه سازی خود، محققان با استفاده از سونوگرافی Hielscher UP400St (نگاه کنید به تصویر سمت چپ). در اولین ترانس استریفیکاسیون ترویج شده سونوشیمیایی، روغن کلزا با اتانول به متیل استر واکنش نشان می دهد. در مرحله دوم ترانس استریفیکاسیون، متیل استر با زیلن و یک کاتالیزور به پنتارتریتول استر واکنش می دهد. محقق در بهینه سازی پارامترهای فرایند مافوق صوت به منظور افزایش عملکرد و بهره وری کلی از سنتز استر پنتریتریتول تحت سونوگرافی متمرکز شده است. بهبود عملکرد 81.4٪ از استر پنتریتریتول با نبض مافوق صوت از 15 s انجام شد, دامنه مافوق صوت از 60٪, غلظت کاتالیزور 1.5 wt٪, و دمای واکنش 100 درجه سانتی گراد. برای کنترل کیفیت، استر پنتریتریتول سنتز شده از نظر سونوشیمیایی با روغن کمپرسور گرید مصنوعی مقایسه شد. در نتیجه، مطالعه نشان می دهد که فرایند ترانس استریفیکاسیون متوالی با ترویج مافوق صوت یک روش کارآمد برای جایگزینی فرایند ترانس استریفیکاسیون متوالی معمولی برای سنتز بیولوبریکنت مبتنی بر پنتریتریتول استر است. مزایای عمده فرایند ترانس استریفیکاسیون مافوق صوت افزایش عملکرد استر پنتریتریتول، زمان واکنش کوتاه شده و درجه حرارت واکنش به طور قابل توجهی پایین تر است. (cf. Arumugam et al., 2019)

سونوگرافی تشدید دو مرحله transesterification روغن کلزا به استر پنتریتریتول.
(اقتباس از آروموگام و همکاران، ۲۰۱۹)

استرس استال مشتق از پنتانال از طریق سنتز مافوق صوت

تیم تحقیقاتی کورنیاوان سه استار استال مشتق از پنتانال را از طریق روش سونوشیمیایی با استفاده از اصول شیمی سبز سنتز کردند. فراصوت برای ترویج دو مرحله شیمیایی مورد استفاده قرار گرفت:

1. استریفیکاسیون ۹٬۱۰-دی هیدروکسیوکتادکانوئیک اسید
2. استالیزاسیون آلکیل ۹٬۱۰-دی هدروکسیوکتادکانوت

به منظور تولید استرها آلکیل 9,10- دی هدروکسی استرات دو مرحله مورد نیاز و عملکرد 67-85٪ به دست آمد. برای ارزیابی کارایی، روش سونوشیمیایی با تکنیک رفلاکس معمولی مقایسه شد. علاوه بر این، کاتالیزورهای اسید همگن و جامد، یعنی اسید sulfuric (H2SO4)، بنتونیت طبیعی، و H-بنتونیت، برای تعیین تأثیر و کارایی کاتالیزورهای مختلف مورد استفاده قرار گرفت. مشخص شد که استریت سونوشیمیایی اسید کاتالیز شده توسط H-بنتونیت محصولاتی را تا ۷۰٪ عملکرد در ۳ برابر زمان واکنش کوتاه تر از روش ریفلاکس داد که قابل توجه است. مرحله نهایی استالیزاسیون با n پنتانال در حضور H بنتونیت با استفاده از امواج فراصوت استطاعت سه مشتقات دیوکسولان مشتق از پنتانال در 69–85٪ عملکرد، که بالاتر از روش مرسوم است. روش رفلاکس نیاز به زمان واکنش طولانی تر از روش سونوشیمیایی از سنتز مافوق صوت تنها 10-30min مورد نیاز است. 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.
این محقق همچنین محاسبه کرد که انرژی مورد نیاز واکنش سونوشیمیایی تقریباً ۶۲ برابر پایین تر از انرژی روش متعارف است. این امر هزینه ها را کاهش می دهد و سازگار با محیط زیست است.
بررسی خواص فیزیکوشیمیایی هر محصول نشان داد که متیل 8-(2-بوتیل-5-اکتیل-1،3-دی اکسولان-4-yl)اکتانوات یک بیولوبریکن بالقوه رمان با قابلیت های جایگزین روان کننده های مشترک است. (cf. Kurniawan et al., 2021)

تعويضای استرس پنتريتریل با استفاده از سونوگرافی

استرها پنتارتریل را می توان از روغن های گیاهی مانند آفتابگردان، دانه لینزی، و روغن جاتروفا به دست آورد. تیم تحقیقاتی هاشم سنتز روان کننده های زیست پایه را از طریق ترانس استریکاسیون های پی در پی پایه کاتالیز شده که شامل دو مرحله ترانس استریکاسیون بود، نشان دادند. آن ها امکان سنجی سنتز را با استفاده از آفتابگردان، دانه لینزی، و روغن جاتروفا نشان دادند. در مرحله اول روغن ها به متیل استرها مربوطه تبدیل شدند. در فرایند دوم، متیل استرها با عمل پنتارتریتریتول همان طور که در طرح زیر نشان داده شده بود به استرس پنتارتریتریل تبدیل شدند: (cf. هاشم و همکاران، ۲۰۱۳)

پس از انتقال روغن نباتی به متیل استر، متیل استرها با عمل پنتریتریتول همان طور که در طرح بالا نشان داده شده است، به استرها پنتریتریتریل تبدیل می شوند.
(cf. Hashem et al., 2013)

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

کاوشگرها و راکتورهای مافوق صوت برای Transesterification و دیگر سنتز های شیمیایی

Hielscher مافوق صوت متخصص خود را هنگامی که آن را به سونوگرافی با عملکرد بالا پیچیده برای واکنش های سونوشیمیایی می آید. Hielscher طراحی، تولید، و توزیع مافوق صوت 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 شیمیایی در مقیاس صنعتی است. از دستگاه های اولتراسونیک آزمایشگاه جمع و جور به پروب های مافوق صوت صنعتی و راکتور, Hielscher تا به سیستم مافوق صوت ایده آل برای فرایند خود را. با تجربه طولانی مدت در برنامه های کاربردی مانند sono کاتالیزور و sono سنتز، کارکنان به خوبی آموزش دیده ما به شما راه اندازی مناسب ترین برای الزامات خود را توصیه می کند.
Hielscher مافوق صوت تولید سیستم های مافوق صوت با عملکرد بالا از استحکام بسیار بالا و قادر به ارائه امواج سونوگرافی شدید از همه Hielscher صنعتی ultrasonicators می تواند دامنه های بسیار بالا در عمل مداوم ارائه (24/7). سیستم های سونوگرافی قوی نیاز به تقریبا هیچ تعمیر و نگهداری و ساخته شده برای اجرا. این باعث می شود Hielscher تجهیزات مافوق صوت قابل اعتماد برای برنامه های کاربردی سنگین تحت شرایط خواستار. sonotrodes ویژه ای برای درجه حرارت بالا و یا مواد شیمیایی بسیار خشن در دسترس هستند بیش از حد.
بالاترین کیفیت – طراحی و ساخت آلمان: تمام تجهیزات در مقر ما در آلمان طراحی و ساخته شده است. قبل از تحویل به مشتری، هر دستگاه مافوق صوت با دقت تحت بار کامل آزمایش می شود. ما برای رضایت مشتری تلاش می کنیم و تولید ما برای انجام بالاترین تضمین کیفیت (به عنوان مانند گواهینامه ایزو) ساختار یافته است.

جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما: