التراسونیک کمک استخراج کاتالیزوری
راکتورهای اولتراسونیک Hielscher در بسیاری از صنایع برای کمک به و بهبود پردازش استخراج کاتالیزوری (CEP) یا به اصطلاح استخراج انتقال فاز (PTE) استفاده می شود. استخراج کاتالیزوری شامل یک سیستم فاز غیرقابل اختلاط ناهمگن مانند مایع-مایع یا مایع-جامد است. نیروهای برشی و حفره ای بالا مافوق صوت بهبود نرخ انحلال املاح به طور قابل توجهی منجر به استخراج سریع تر و کامل تر. علاوه بر این، از این اثر می توان برای کاهش میزان حلال یا اسید مورد استفاده استفاده کرد. به عنوان یک تکنیک اثبات شده، استخراج به کمک اولتراسونیک به طور فزاینده ای به دلیل تقاضای رو به رشد برای تکنیک های استخراج سازگار با محیط زیست با زمان استخراج کوتاه و کاهش مصرف حلال آلی استفاده می شود.
استخراج کاتالیزوری/استخراج انتقال فاز – اصول
اصطلاح “پردازش استخراج کاتالیزوری (CEP) یا استخراج انتقال فاز (PTE) توزیع مایع-مایع یا جامد-مایع را زمانی که استخراج و حذف آنالیت ها متمرکز می شود، توصیف می کند. بنابراین ، رقیق کننده مایع یا جامد باید در حلال (فاز مایع) پراکنده / امولسیون شود. با اصطلاح “استخراج کننده” فقط ماده فعال موجود در حلال توصیف می شود (یعنی فاز آلی همگن’ که شامل استخراج کننده، رقیق کننده و/یا اصلاح کننده است) که در درجه اول مسئول انتقال املاح از "آبی" است’ به ارگانیک’ فاز. [IUPAC]. ماده هدف که استخراج می شود، عصاره نامیده می شود.
روش های استخراج سنتی مانند استخراج سوکسله ، خیساندن ، مایکروویو ، نفوذ ، استخراج تحت رفلاکس و تقطیر بخار یا استخراج توربو اغلب کند و ناکارآمد هستند و یا به مقدار زیادی حلال خطرناک نیاز دارند و در نتیجه فرآیندی پرهزینه و زمان بر ایجاد می کنند که برای محیط زیست مضر است.
سونوگرافی یک جایگزین اثبات شده برای روش های استخراج معمولی است که استخراج سریعتر و کامل تر را با حلال های کمتر یا بدون حلال های خطرناک ارائه می دهد! سونوگرافی یک تکنیک قدرتمند برای پردازش سبز و سازگار با محیط زیست است.
Sonicator UP400ST از سونوگرافی قدرت برای بهبود استخراج کاتالیزوری استفاده می کند
اصل استخراج کاتالیزوری به کمک اولتراسونیک
برای استخراج یک ماده ، فازهای غیر قابل اختلاط باید مخلوط شوند تا ماده استخراج شده از فاز حامل به فاز حلال حل شود. معمولا استخراج انتقال فاز از یک فاز پراکنده به یک فاز پیوسته انجام می شود، به این معنی که قطرات و ذرات باید به طور همگن در حلال پراکنده شوند.
سونوگرافی قدرت یک فناوری مخلوط کردن و استخراج شناخته شده است که دارای اثرات مثبت متعددی بر روند استخراج است:
- سینتیک واکنش بهبود یافته
- مخلوط ریز حامل (سوربن) و حلال
- افزایش بین سطحی بین دو فاز
- افزایش انتقال جرم
- حذف لایه های غیرفعال از سطح ذرات
- اختلال سلولی & فروپاشی
- استخراج کامل تر که منجر به بازده بالاتر می شود
- ساده & عملیات را ذخیره کنید
- فرآیند سبز: سازگار با محیط زیست
اصل کار کاویتاسیون اولتراسونیک و اثرات آن بر استخراج کاتالیزوری
برای اهداف استخراج، دو فاز به شدت در زمینه حفره مافوق صوت مخلوط. قطرات و ذرات به اندازه های زیر میکرون و نانو تجزیه می شوند. این سطوح بزرگ شده را برای انتقال جرم بهبود یافته از یک فاز به فاز دیگر ایجاد می کند. افزایش سطح بین دو فاز منجر به بزرگ شدن سطح تماس برای استخراج می شود به طوری که به دلیل حذف لایه های مایع راکد در مرز فاز، انتقال جرم افزایش می یابد. انتقال جرم به دلیل حذف لایه های غیرفعال از سطح ذرات بیشتر می شود. برای استخراج مواد بیولوژیکی از سلول ها و بافت ها، انتقال جرم با اختلال سلول های مافوق صوت افزایش می یابد. همه این اثرات منجر به استخراج کامل تر و در نتیجه بازده بالاتر می شود.
مزایای استخراج اولتراسونیک:
- شکستن لایه های مرزی
- غلبه بر نیروهای واندروال
- مایع اشباع نشده را به سطح تماس منتقل کنید
- کاهش یا از بین بردن نیاز به عوامل انتقال
- زمان ، دما و / یا غلظت را کاهش دهید
- مازاد کمتر در مقایسه با حجم مورد نیاز برای اشباع کامل
- حجم کمتری برای تصفیه (به عنوان مثال با تقطیر، تبخیر، خشک کردن)
- بدون راکتور به طور مداوم هم زده (CSR)
- صرفه جویی در مصرف برق
- بدون دسته بندی اما پردازش درون خطی
- از حلال اسیدی یا ارزان تر کمتر استفاده کنید
- از حلال ها خودداری کنید، به جای آن از آب استفاده کنید
- غلظت مواد جامد بالا یا دوغاب های ویسکوزیته بالا را پردازش کنید
- پردازش سبز: سازگار با محیط زیست
- از اسیدهای آلی مانند اسید مالیک یا اسید سیتریک استفاده کنید
- از فرآیندهای استخراج چند مرحله ای خودداری کنید
MultiSonoReactor سرعت واکنش و بازده فرآیندهای استخراج کاتالیزوری را بهبود می بخشد
- زیست شناسی
- شیمی
- غذایی & داروسازی
- تحلیل
- پردازش هسته ای
- کاربردهای معدن
- گوگردزدایی
- ترکیبات آلی
- ژئوشیمی
- تصفیه
استخراج مایع-مایع
فرآیند متعارف: استخراج مایع-مایع روشی تقسیم بندی است که مواد را از یک فاز مایع به فاز مایع دیگر بر اساس مواد استخراج می کند’ حلالیت نسبی در دو فاز مایع غیرقابل اختلاط مختلف. استفاده از اولتراسونیک سرعت انتقال محلول بین دو فاز را به دلیل عملکرد بالا بهبود می بخشد مخلوط کردن، امولسیون کنندهو حل!
استخراج مایع-مایع یک روش جداسازی برای جداسازی و تغلیظ اجزای ارزشمند از محلول آبی با استفاده از یک حلال آلی است. استخراج مایع-مایع اغلب زمانی اعمال می شود که سایر تکنیک های جداسازی (به عنوان مثال تقطیر) بی اثر باشند. استخراج مایع مایع در داروسازی استفاده می شود & لوازم آرایشی و بهداشتی (ترکیبات فعال، API ها، عطرها)، و همچنین صنایع غذایی و کشاورزی، برای شیمی آلی و معدنی، صنایع پتروشیمی و هیدرومتالورژی.
مشکل: یک مشکل رایج اختلاط ناپذیری فازهای مایع است (حلال و رقیق کننده غیرقابل اختلاط هستند) ، به طوری که یک روش اختلاط مناسب مورد نیاز است. از آنجایی که اختلاط یکنواخت هر دو فاز مایع باعث انتقال فاز بین رقیق کننده و حلال می شود، یک روش پراکندگی یا امولسیون قابل اعتماد بسیار مهم است. هرچه مخلوط ظریف تر باشد و سطح تماس بین هر دو فاز بیشتر باشد ، محلول بهتر می تواند از یک فاز مایع به فاز مایع دیگر حرکت کند. فرآیندهای استخراج متداول عمدتا فاقد ترویج انتقال جرم هستند، به طوری که فرآیند استخراج کند و اغلب ناقص است. برای بهبود استخراج، اغلب از مقادیر بیش از حد حلال استفاده می شود که این فرآیند را گران و آلوده کننده به محیط زیست می کند.
راه حل: استخراج مایع مایع التراسونیک برتری تکنیک های استخراج مایع مایع سنتی در نقاط مختلف:
سونوگرافی قدرت دو یا چند فاز مایع قابل اعتماد و به راحتی را با هم مخلوط می کند. با امواج فراصوت ، قطرات را می توان به اندازه نانو کاهش داد تا خوب باشد میکرو و نانو امولسیون ها به دست می آیند. در نتیجه ، نیروهای حفره ای تولید شده انتقال جرم بین فازهای مایع را تقویت می کنند. به عنوان فراصوت را می توان در یک سیستم درون خطی مداوم اجرا می شود، حجم های بزرگ . مایعات بسیار چسبناک بدون مشکل قابل رسیدگی است.
اما همچنین استخراج میکرو، به عنوان مثال برای اهداف تحلیلی، می تواند با فراصوت بهبود یابد، بیش از حد (به عنوان مثال میکرو استخراج مبتنی بر مایع یونی با امولسیون مافوق صوت).
مزایای استخراج اولتراسونیک:
نیروهای اولتراسونیک قدرتمند – تولید شده توسط فرکانس پایین / سونوگرافی با قدرت بالا – به
- تغییر شکل قطرات
- از عوامل انتقال امولسیون یا کاتالیزورهای آمفیفیلیک خودداری کنید
- از استفاده از مواد شوینده یا سورفکتانت خودداری کنید
- از کاتالست های آمفیفیلیک، مواد شوینده یا سورفکتانت ها خودداری کنید
- تولید امولسیون های ناپایدار آشفته بدون لایه های سورفکتانت
نیروهای کاویتاسیون و سونوشیمیایی استخراج کاتالیزوری ترکیبات از جامدات را بهبود می بخشند.
استخراج جامد مایع بهبود یافته توسط مافوق صوت
هدف از استخراج جامد-مایع یا استخراج فاز جامد (SPE) جداسازی آنالیت هایی است که در مخلوط مایع حل یا معلق می شوند و با توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی آنها از ماتریس جدا می شود. بنابراین، ایزوله با کمک یک حلال مناسب از سوربن ها شسته می شود. ماده استخراج شده را الوتیت می نامند.
تکنیک های متداول SPE عبارتند از: خیساندن ، استخراج سوکسله ، نفوذ ، ترکیبی از رفلاکس و تقطیر بخار ، یا اختلاط با سرعت بالا / استخراج توربو. استخراج جامد-مایع یک روش رایج برای جداسازی ترکیبات در زیست شناسی ، شیمی و همچنین در صنایع غذایی ، دارویی و آرایشی است. استخراج فلزات به عنوان شستشو نیز شناخته می شود.
مشکل: تکنیک های متداول SPE به عنوان زمان بر شناخته می شوند و به مقادیر نسبتا زیادی حلال نیاز دارند که عمدتا برای محیط زیست خطرناک و آلاینده هستند. دمای بالای فرآیند حتی می تواند منجر به تخریب عصاره های حساس به حرارت شود.
راه حل: با استخراج جامد مایع با کمک اولتراسون، مشکلات رایج SPE سنتی را می توان به طور معمول غلبه کرد. به عنوان فراصوت فراهم می کند توزیع خوب از مواد جامد در فاز حلال، یک مرز بین سطحی بزرگتر در دسترس است به طوری که انتقال جرم از ماده هدف به حلال بهبود یافته است. این منجر به استخراج سریعتر و کامل تر می شود در حالی که استفاده از حلال کاهش می یابد یا به طور کامل اجتناب می شود (به جای آن از آب به عنوان فاز مایع استفاده کنید). با استفاده از سونوگرافی قدرت، استخراج فاز جامد را می توان کارآمدتر، اقتصادی تر و سازگار با محیط زیست انجام داد. با توجه به کاهش یا اجتناب از آلاینده یا حلال های خطرناک، استخراج التراسونیک را می توان به عنوان سازگار با محیط زیست در نظر گرفت فرآیند سبز. از نظر اقتصادی، هزینه های فرآیند به دلیل صرفه جویی در انرژی، حلال و زمان کاهش می یابد.
استخراج حلال التراسونیک
در مورد استخراج حلال، از یک حلال (به عنوان مثال یک حلال آلی) برای حل کردن و جداسازی یک ترکیب از مایع دیگر (به عنوان مثال یک فاز آبی) استفاده می شود. به طور کلی، املاح قطبی بیشتر در حلال قطبی بیشتر حل می شوند و املاح قطبی کمتری در حلال قطبی کمتر حل می شوند. با استفاده از استخراج حلال ، می توان تیوفن های اکسید شده (سولفوکسیدها ، سولفون) را از فاز روغن با استفاده از استونیتریل یا سایر حلال های قطبی جدا کرد. استخراج حلال همچنین برای استخراج موادی مانند اورانیوم، پلوتونیوم یا توریم از محلول های اسیدی به ارگانوفسفره تری استفاده می شود.N-بوتیل فسفات (فرآیند PUREX).
استفاده از حلال خود را کاهش دهید: استفاده از اولتراسونیک استفاده از حلال ها را در فرآیند به حداقل می رساند و بار محصول را در حلال بهینه می کند. همچنین منجر به استخراج سریعتر و کامل تر می شود.
اینجا را کلیک کنید برای مطالعه بیشتر در مورد التراسونیک کمک اکسیداتیو گوگردزدایی!
التراسونیک کمک استخراج Soxhlet
استخراج سوکسله یک روش استخراج جامد-مایع است که اغلب از آزمایشگاه های مصنوعی و تحلیلی استفاده می شود. استخراج Soxhlet عمدتا زمانی اعمال می شود که یک ماده فقط حلالیت محدودی در یک حلال داشته باشد و ناخالصی در آن حلال نامحلول باشد.
سونوگرافی را می توان با موفقیت با استخراج Soxhlet ترکیب کرد و در نتیجه بازده را افزایش داد و زمان استخراج کوتاه تر می شود.
لطفا اینجا را کلیک کنید برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد استخراج Soxhlet به کمک اولتراسونیک
استخراج در مذاب ها با استفاده از فراصوت
استخراج مایع-مایع را می توان در مخلوط هایی انجام داد که یک یا هر دو فاز مایع ذوب شده اند، مانند نمک های مذاب یا فلزات مذاب مانند جیوه. فراصوت درون خطی قدرتمند در راکتورهای سلول جریان مافوق صوت اجازه می دهد تا برای پردازش حتی مایعات با ویسکوزیته بالا مانند مذاب.
التراسونیک کمک شستشو
شستشوی استفاده از اسیدها ، حلال ها یا آب گرم را برای حل انتخابی املاح از یک حامل جامد نامحلول بی اثر توصیف می کند. شستشو اغلب در معدن برای استخراج فلزات از سنگ معدن استفاده می شود.
مزایای شستشوی اولتراسونیک:
- روزنه های کوچک مواد متخلخل را بشویید
- غلبه بر گزینش غشاها
- مواد جامد را از بین ببرید ، مواد جامد را از بین ببرید و از بین ببرید
- حذف لایه های غیرفعال
- حذف لایه های اکسیدی
- تمام سطح مواد را به ویژه برای مایعات کشش سطحی بالا مرطوب کنید
- نازک شدن برشی
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد شستشوی اولتراسونیک اینجا را کلیک کنید!
Hielscher Sonicators برای هر حجم تولید
فراصوت در آزمایشگاه, نیمکت بالا و مقیاس تولید: تمام دستگاه های مافوق صوت Hielscher ساخته شده برای اجرای 24h / 7d, حتی هموژنایزرهای آزمایشگاه مافوق صوت می تواند حجم قابل توجهی یا در دسته ای و یا جریان از طریق حالت پردازش. نیمکت بالا و مافوق صوت صنعتی طراحی و ساخته شده در درجه صنعتی به طوری که حجم بالا و ویسکوزیته بالا را می توان بدون مشکل پردازش – حتی در شرایط سخت مانند فشارهای بالا و دماهای بالا (به عنوان مثال در ترکیب با CO2 فوق بحرانی، برای فرآیندهای اکستروژن و غیره). مافوق صوت های قوی Hielscher را قادر به رسیدگی به حلال، مایعات ساینده، و خورنده هستند. لوازم جانبی مناسب این امکان را فراهم می کند که سیستم اولتراسونیک را به طور بهینه با نیازهای فرآیند استخراج تطبیق دهید. برای نصب در محیط های خطرناک، ATEX یا FM دارای رتبه بندی شده است سیستم های اولتراسونیک ضد انفجار در دسترس هستند.
بدین ترتیب، Hielscher قوی و قدرتمند فراصوت و طیف گسترده ای از لوازم جانبی را قادر می سازد به فراصوت مواد مانند آب گرم / مایعات، اسیدها، ذوب فلزات، ذوب نمک، حلال ها (به عنوان مثال،. متانول، هگزان؛ آلی، حلال های قطبی به عنوان مثال استونیتریس).
فلوچارت: مراحل استخراج انتقال فاز اولتراسونیک
- مخلوط کردن
- امولسیون کننده
- دیسپرس (Dispersing)
- deagglomeration
- آسیاب مرطوب
- گاز زدایی
- حل
- استخراج
- همگن سازی بافت
- سونو تکه تکه شدن
- تخمیر
- تصفیه
- سونو سنتز
- سونو کاتالیز
- بارش
- سونو لیچینگ
- تخریب
ادبیات / منابع
- Ekaterina V. Rokhina, Eveliina Repo, Jurate Virkutyte (2010): Comparative kinetic analysis of silent and ultrasound-assisted catalytic wet peroxide oxidation of phenol. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 17, Issue 3, 2010. 541-546.
- Bendicho, C.; De La Calle, I.; Pena, F.; Costas, M.; Cabaleiro, N.; Lavilla, I. (2012): Ultrasound-assisted pretreatment of solid samples in the context of green analytical chemistry. Trends in Analytical Chemistry, Vol. 31, 2012. 50-60.
- Shayegan, Z.; Razzaghi, M.; Niaei, A.; Salari, D.; Tabar, M.T.S.; Akbari, A.N. (2013): Sulfur removal of gas oil using ultrasound-assisted catalytic oxidative process and study of its optimum conditions. Korean J. Chem. Eng., 30(9), 2013. 1751-1759.
- Oluseyi, T.; Olayinka, K.; Alo, B.; Smith, R. M. (2011): Comparison of extraction and clean-up techniques for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in contaminated soil samples. African Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
- Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
حقایقی که ارزش دانستن دارند
پردازش مایع اولتراسونیک است که اغلب به عنوان فراصوت، فراصوت، فراصوتی، فراصوتی، insonation، تابش اولتراسونیک، و یا استفاده از زمینه های صوتی اشاره. همه این اصطلاحات اتصال امواج اولتراسوند با قدرت بالا را به یک محیط مایع برای دستیابی به اولتراسونیک توصیف می کنند
- مخلوط کردن & ترکیب،
- همگن،
- امولسیون سازی،
- دیسپرس (Dispersing) & deagglomeration،
- کاهش اندازه ذرات (فرز & آسیاب کردن)،
- حل،
- مرطوب & خیس کردن،
- لیز & اختلال سلولی،
- استخراج،
- همگن سازی بافت،
- پراکندگی،
- گاز زدایی & کف زدایی،
- نازک شدن برشی و
- واکنش سونوشیمیایی.
به عنوان سونوگرافی قدرت چنین یک تکنیک پردازش همه کاره است، دستگاه های مافوق صوت تحت شرایط مختلف مانند سونیکاتور پروب، لیزر صوتی، مختل کننده اولتراسوند، آسیاب اولتراسونیک، سونو پارچه، فراسونیایر، dismembrator صوتی، مختل کننده سلول، پراکنده کننده اولتراسونیک و یا حل کننده شناخته شده.