Hielscher Ultra ääni tekniikka

Ultraäänellä Assisted Katalyyttinen uuttaminen

Hielscherin ultraäänireaktoreita käytetään monilla teollisuudenaloilla auttamaan ja parantamaan katalyyttistä uuttamisprosessia (CEP) tai ns. Vaiheensiirto-uutetta (PTE). Katalyyttinen uuttaminen käsittää heterogeenisen sekoittumattoman faasijärjestelmän, kuten nestemäisen nesteen tai nestemäisen kiinteän aineen. Ultrasonic-suuret leikkaus- ja kavitaatiovoimat parantavat liukenevien aineiden liukenemista, mikä johtaa merkittävästi nopeampaan ja täydellisempään uuttoon. Lisäksi tätä vaikutusta voidaan käyttää käytetyn liuottimen tai hapon määrän vähentämiseen. Todistettu tekniikka käyttää ultrasonically assistoitua uuttoa, koska yhä kasvava kysyntä ympäristöystävällisiä uuttamistekniikoita lyhentää uuttoaikaa ja vähentää orgaanisen liuottimen kulutusta.

Katalyyttinen uutto / vaiheensiirto - perusteet

Termi “Katalyyttisen uuttamenetelmän (CEP) tai vaiheensiirtokerroin (PTE) kuvaa nestemäistä tai kiinteän nesteen jakautumista, kun analyyttien uuttaminen ja poistaminen on keskittynyt. Sen vuoksi nestemäinen tai kiinteä laimennusaine on dispergoitava / emulgoitava liuottimeen (nestefaasi). Termillä “uuttoaine” kuvataan ainoastaan ​​liuottimen vaikuttava aine (eli homogeeninen "orgaaninen faasi"’ joka käsittää uuttolaitteen, laimennusaineen ja / tai modifioijan), joka pääasiallisesti vastaa liuenneen aineen’ "orgaaniseen"’ vaihe. [IUPAC]. Kohdeai- ne, jota uutetaan, kutsutaan uutteeksi.
Perinteiset uuttamismenetelmät, kuten sshlettien uuttaminen, maserointi, mikroaaltouuni, perkolointi, refluksointihöyryllä tapahtuva uuttaminen ja höyrytislaus tai turbo-uuttaminen ovat usein hitaita ja tehottomia ja / tai vaativat suuren määrän vaarallisia liuottimia, jotka aiheuttavat kustannustehokkaan ja aikaa vievän prosessin joka on haitallista ympäristölle.
Ultrasound on todistettu vaihtoehto tavanomaisille uuttamismenetelmille, jotka mahdollistavat nopeamman ja täydellisemman uuton, jossa on vähemmän tai ei lainkaan vaarallisia liuottimia! Ultrasound on tehokas tekniikka vihreälle, evironmentaaliselle käsittelylle.

Ultrasonically Assisted Catalytic Extractionin periaate

Aineen poistamista varten sekoittumattomat faasit on sekoitettava siten, että uutettava aine voidaan liuottaa kantovaiheesta liuotinfaasiin. Yleisimmin vaiheensiirto-uutteet suoritetaan dispergoidusta faasista jatkuvaan faasiin, mikä tarkoittaa, että pisarat ja hiukkaset on hajotettava homogeenisesti liuottimeen.
Teho-ultraääni on tunnettu sekoitus- ja uuttamenetelmä, jolla on useita myönteisiä vaikutuksia uuttoprosessiin:

  • Parempi reaktiokinetiikka
  • Hieno seos kantoaineesta (sorbeenista) ja liuottimesta
  • Kahden vaiheen välinen rajapinta
  • lisääntynyt massansiirto
  • Passivoivien kerrosten poistaminen hiukkasen pinnalta
  • Solujen häiriö & hajoaminen
  • Täydellisempi uuttaminen johtaa suurempaan saantoon
  • Yksinkertainen & Tallenna toiminto
  • Vihreä prosessi: ympäristöystävällinen

Ultraäänikavitaation työskentelyperiaate

Edellä mainitut ultraäänen edut ekstraktioprosesseissa ovat ultraääni-vaikutuksia kavitaatio. Kun voimakkaat ultraääniaallot kytketään nestemäiseen väliaineeseen, aallot muodostavat korkeapaine / matalapaineiset syklit. Alhaisissa paineissa syklien aikana syntyy pieniä kuplia tai tyhjiä ääniä. Nämä kuplat kasvavat useilla alipaineisilla sykleillä, kunnes ne eivät pysty absorboimaan enemmän energiaa. Kun kuplat ovat saavuttaneet maksimaalisen energian imeytymisen vaiheet, ne törmäävät voimakkaasti korkeapainejakson aikana. Kuplan implosio luo paikal- lisesti hyvin äärimmäisiä olosuhteita, kuten erittäin korkean lämpötilan (n. 5000 K), erittäin suuria paineita (n. 2000 tuumaa), erittäin suuria jäähdytysnopeuksia ja nestesuihkuja, joiden nopeus on jopa 280 m / s (noin 630 m / . Tätä ilmiötä kutsutaan kavitaatio. Nämä äärimmäiset olosuhteet tekevät ultrasonication tehokkaan ja monipuolisen menetelmän nesteenkäsittelyyn.
Uuttoa varten kaksi faasia sekoitetaan voimakkaasti ultraäänikavitaatiokentässä. Piikit ja hiukkaset hajoavat submicron- ja nano-kokoisiin. Tämä kehittää suurennettuja pintoja parantavan massasiirron vaiheesta toiseen. Näiden kahden vaiheen välinen lisääntynyt rajapinta saa aikaan suurennetun kosketuspinta-alan purkamista varten niin, että massansiirto paranee johtuen pysähtyneiden nestekerrosten poistamisesta vaiherajalle. Massansiirto kasvaa edelleen passivoivien kerrosten poistamiseksi hiukkasen pinnalta. Biologisen aineen uuttamiseksi soluista ja kudoksista massansiirto kasvaa ultraäänisolujen hajoamisella. Kaikki nämä vaikutukset johtavat täydellisempään uuttoon, mikä johtaa suurempaan saantoon.

Edut Ultrasonic Extraction:

  • rikkoa rajakerrokset
  • voittaa van-der-Waalsin voimat
  • siirrä tyydyttymätöntä nesteä kosketuspintaan
  • vähentää tai eliminoida siirtovälineiden tarvetta
  • lyhentää aikaa, lämpötilaa ja / tai pitoisuutta
  • pienempi ylimäärä verrattuna täyteen kyllästymiseen tarvittavaan tilavuuteen
  • vähemmän puhdistettavaa tilavuutta (esim. tislaamalla, haihduttamalla, kuivaamalla)
  • ei jatkuvasti sekoitettuja reaktoreita (CSR)
  • säästä energiaa
  • ei annostelua vaan inline-käsittelyä
  • käytä vähemmän happamia tai halvempia liuottimia
  • välttää liuottimia, käytä vesipitoista
  • prosessi korkean kiintoainepitoisuuden tai korkean viskositeetin lietteitä
  • vihreä käsittely: ympäristöystävällinen
  • käyttää orgaanisia happoja, kuten omenahappoa tai sitruunahappoa
  • välttää monivaiheiset uuttoprosessit
Suuritehoinen ultraääni on todistettu tekniikka osien poistamiseksi, mikä johtaa suurempaan saantoon ja nopeampaan käsittelyyn (Click to enlarge!)

Nopea ja tehokas poisto sonikaatiolla

Ultraääni-uutto:

  • Biologia
  • Kemia
  • ruoka & Pharma
  • analyysi
  • ydinprosessointi
  • kaivos-sovelluksia
  • rikinpoisto
  • orgaaniset yhdisteet
  • geokemia
  • puhdistaminen

Informaatio pyyntö




Huomaa, että Tietosuojakäytäntö.


Neste-neste uutto

Perinteinen prosessi: Neste-neste-uutto on ositusmenetelmä nestemäisen faasin uuttamiseksi toiseen nestemäiseen faasiin perustuen aineen suhteellisiin liukoi- suuksiin kahdessa eri sekoittumattomassa nestefaasissa. Ultrasonologian käyttö parantaa nopeutta, jolla liuos siirretään kahden vaiheen välillä suurella teholla sekoittaminen, Emulgointikoeja liuottamalla!
Neste-neste-uutto on erotustekniikka arvokkaiden komponenttien eristämiseksi ja konsentroimiseksi vesiliuoksesta käyttämällä orgaanista liuotinta. Neste-neste-uuttoa käytetään usein, kun muut erotustekniikat (esim. Tislaus) ovat tehottomia. Lääkeaineessa käytetään neste-neste-uuttoa & kosmetiikka (aktiiviset yhdisteet, API, tuoksut) sekä elintarvike- ja maatalousteollisuus, orgaaninen ja epäorgaaninen kemia, petrokemian teollisuus ja hydrometallurgia.

Ongelma: Yleinen ongelma on nestemäisten faasien sekoittumattomuus (liuotin ja laimennusaine ovat sekoittumattomia), joten tarvitaan sopiva sekoitusmenetelmä. Sekä nestemäisten faasien tasaisen sekoittumisen edistäessä laimennusaineen ja liuottimen välistä faasivaihtoa on luotettava dispergointi- tai emulgointimenetelmä ratkaiseva. Mitä hienojakoisempi seos ja sitä suurempi molempien vaiheiden välinen kosketusalue, sitä parempi liuenneeni voi kulkea yhdestä nestefaasista toiseen nestefaasiin. Perinteiset uuttoprosessit eivät yleensä ole massansiirron edistämisessä niin, että uuttoprosessi on hidas ja usein epätäydellinen. Vedonpoiston parantamiseksi käytetään usein liiallisia määriä liuotinta, mikä tekee prosessista kallista ja ympäristöllisesti saastuttavaa.

Ratkaisu: Nestemäinen-nestemäinen ultraäänitöinti eroaa perinteisistä neste-neste-uuttamistekniikoista eri kohdissa:
Teho ultraääni sekoittaa kaksi tai useampia nestemäisiä faaseja luotettavasti ja helposti yhdessä. Ultrasonication avulla pisaroita voidaan vähentää nanokokoiseksi niin, että hieno mikro- ja nanoemulsioita saadaan. Näin syntyneet kavitaatiovoimat edistävät massan siirtymistä nestefaasien välillä. Koska sonikointi voidaan suorittaa jatkuvassa inline-järjestelmässä, suuria määriä ja erittäin viskooseja nesteitä voidaan käsitellä ongelmitta.
Mutta myös mikrosuodatusta, esim. Analyyttisiin tarkoituksiin, voidaan parantaa myös sonikoimalla (esim. Ioni- nen nestemäinen mikrouute ultraäänimulsifikaatiolla).

Tehokas ultraäänivoimat ovat tunnettu ja luotettava tekniikka uuttamiseen (Klikkaa suuremmaksi!)

Ultraääni kavitaatio nesteessä

Edut Ultrasonic Extraction:
Tehokas ultraäänivoimat – joka syntyy alhaisen taajuuden / suuritehoisen ultraäänen avulla – auttaa

  • muokata pisaroita
  • vältä emulsiota siirtäviä aineita tai amfifilisiä katalyyttejä
  • vältä pesuaineiden tai pinta-aktiivisten aineiden käyttöä
  • vältä amfifilisiä katalyyttejä, pesuaineita tai pinta-aktiivisia aineita
  • tuottavat turbulentteja epästabiileja emulsioita ilman pinta-aktiivisia kerroksia

Kiinteä-nestemäinen uuttaminen

Kiinteän neste-uuton tai kiinteän faasin uuttumisen (SPE) tarkoituksena on erottaa analyytit, jotka liuotetaan tai suspensoidaan nestemäiseen seokseen ja eristetään ne matriisista fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksiensa mukaisesti. Siksi isolaatti eluoidaan sorbeeneistä sopivan liuottimen avulla. Uutettua ainetta kutsutaan eluiksi.
Tavanomaiset SPE-tekniikat ovat maceraatio, soxhlet-uutto, perkolaatio, refluksointilämpötilan ja höyryn tislauksen yhdistelmä tai nopea sekoitus / turbo-uutto. Kiinteä-neste-uutto on yleinen menetelmä yhdisteiden erottamiseksi biologiasta, kemiasta sekä elintarvike-, lääke- ja kosmetiikkateollisuudesta. Metallien uuttaminen tunnetaan myös liuotuksena.
Ongelma: Tavanomaiset SPE-tekniikat tunnetaan aikaa vieviksi ja vaativat suhteellisen suuria määriä liuottimia, jotka ovat enimmäkseen ympäristöä vaarallisia ja saastuttavia. Korkeat prosessilämpötilat voivat jopa johtaa lämpöherkkien uutteiden tuhoamiseen.
Ratkaisu: Ultrason avulla avustetun kiinteän nesteen uuttamisen avulla perinteiset SPE: n yhteiset ongelmat voidaan yleensä voittaa. Koska sonikaatio aikaansaa kiinteän aineen hienojakoisen jakautumisen liuotusvaiheessa, on käytettävissä suurempi rajapintaraja, niin että kohdeaineen massan siirtyminen liuottimeen paranee. Tämä johtaa nopeampaan ja täydellisempään uuttoon, kun taas liuottimen käyttöä vähennetään tai vältetään kokonaan (käytä vettä nestemäisenä faasina). Teho-ultraäänen avulla kiinteäfaasiuute voidaan tehdä tehokkaammaksi, taloudellisemmaksi ja ympäristöystävällisemmäksi. Pilaavien tai vaarallisten liuottimien vähentämisen tai välttämisen vuoksi ultraäänidettä voidaan pitää ympäristöystävällisenä vihreä prosessi. Taloudellisesti prosessikustannukset vähenevät energian, liuottimen ja ajan säästön takia.

liuotinuutto

Liuotinuuton tapauksessa liuotinta (esim. Orgaaninen liuotin) käytetään liuottaa ja erottaa yhdiste toisesta nesteestä (esim. Vesifaasi). Yleensä polaarimpiin liuenneita aineita liukenee polaarimpiin liuottimiin ja vähemmän polaarisiin liuennei- hin vähemmän polaarisessa liuottimessa. Liuotinuuton avulla on mahdollista erottaa hapetetut tiofeenit (sulfoksidit, sulfonit) öljyfaasista käyttämällä asetonitriiliä tai muita polaarisia liuottimia. Liuottimen uuttumista käytetään myös materiaalien, kuten uraanin, plutoniumin tai toriumin, uuttamiseen happoliuoksista organofosfaattitri-Nbutyylifosfaatti (PUREX-prosessi).
Vähennä liuottimen käyttöä: Ultrasonin käyttö minimoi liuottimien käytön prosessissa ja optimoi tuotteen kuormituksen liuottimessa. Se johtaa myös nopeampaan ja täydellisempään louhintaan.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja Ultrasonically Assisted Oxidative Desulfurizationista!

Ultrasonically Assisted Soxhlet -uuttaminen

Soxhlet-uutto on kiinteä-neste-uuttamenetelmä, jota käytetään usein synteettisissä ja analyyttisissä laboratorioissa. Soxhlet-uuttoa käytetään pääasiassa, kun aineella on vain liukenematon liuotin ja epäpuhtaus on liukenematon tähän liuottimeen.
Ultrasound voidaan yhdistää erittäin hyvin Soxhlet-uuttoon, mikä johtaa kasvaneeseen saantoon ja lyhyempään uuttoaikaon.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultrasonically assisted Soxhlet uutosta!

Uuttaminen murtumissa

Nestemäisten nesteiden poistot voidaan suorittaa seoksissa, joissa joko toinen tai molemmat nestemäiset faasit ovat sulaa, kuten sulan suolat tai sulatukset, kuten elohopea. Tehokas inline-sonikaatio Ultra ääni virtaus solu reaktoreissa mahdollistaa jopa nesteiden käsittelyn, joilla on korkeat viskositeetit, kuten suot.

huuhtoutumista

Liuotus kuvaa happojen, liuottimien tai kuuman veden käyttämistä liukenevan aineen liuottamiseksi selektiivisesti inertistä liukenemattomasta kiinteästä kantaja-aineesta. Liuotusta käytetään usein kaivosteollisuudessa metallien uuttamiseksi malmista.
Edut ultraääni liuotus:

  • pese huokoisten materiaalien pienet aukot
  • voittaa kalvojen selektiivisyydet
  • tuhotaan kiinteät aineet, delaminoitu ja deagglomeroituu kiinteät aineet
  • poista passiiviset kerrokset
  • oksidikerrosten poisto
  • kostuta kaiken materiaalin pinta erityisesti korkean pintajännityksen nesteille
  • leikkaus harvennus

Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultraääniuutosta!

Hielscherin laitteet mille tahansa asteikolle

Sonication laboratorioissa, penkki-Top ja tuotanto-asteikko
Kaikki Hielscherin ultraäänilaitteet on rakennettu 24 h / 7d, vaikka ultraäänitutkimusten homogenisaattorit voivat käsitellä huomattavia määriä joko panos- tai läpivirtaustilassa. Penkki- ja teollisuuskondensaattorit on suunniteltu ja valmistettu teollisuuskäyttöön siten, että suuret määrät ja korkeat viskositeetit voidaan käsitellä ongelmitta – jopa vaativissa olosuhteissa, kuten korkeissa paineissa ja korkeissa lämpötiloissa (esim. ylikriittisen CO: n kanssa2, ekstruusioprosesseihin jne.). Hielscherin kestävät ultrasonicators pystyvät käsittelemään liuottimia, hankaavia nesteitä ja syövyttäviä aineita. Sopivat lisävarusteet mahdollistavat ultraäänisysteemin optimaalisen sovittamisen uuttoprosessivaatimuksiin. Asennukseen vaarallisissa ympäristöissä, ATEX tai FM mitoitettu räjähdysvaaralliset ultraäänijärjestelmät Ovat saatavilla.
Tämän ansiosta Hielscherin vankat ja voimakkaat ultraäänijärjestelmät ja laaja valikoima Lisätarvikkeet mahdollistaa sellaisten materiaalien, kuten kuuman veden / nesteiden, happojen, metallisten sulatteiden, suolaliuosten, liuottimien (esim. metanolin, heksaanin, orgaanisten, polaaristen liuottimien, esim. asetonitriilin) ​​sonikoimisen.

Ultraäänivaiheen siirron uutto tai katalyyttinen uuttaminen voidaan toteuttaa yksinkertaisena kaksivaiheisena prosessina

Taajuuskaavio: Ultraäänivaiheen siirron uuttamisvaiheet

Kirjallisuus / Viitteet

  • Bendicho, C .; De La Calle, I .; Pena, F .; Costas, M .; Cabaleiro, N .; Lavilla, I. (2012): Kiinteiden näytteiden ultraääni-avusteinen esikäsittely vihreän analyyttisen kemian yhteydessä. Trends in Analytical Chemistry, Voi. 31, 2012. 50-60.
  • IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2. painos. (jäljempänä “Kultakirja”). Käsitellyt AD McNaught ja A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML online corrected versio: http://goldbook.iupac.org (2006), jonka ovat luoneet M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; A. Jenkinsin laatimat päivitykset. ISBN 0-9678550-9-8.
  • Oluseyi, T .; Olayinka, K .; Alo, B .; Smith, RM (2011): Ekstraktio- ja puhdistusmenetelmien vertailu polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen määrittämiseksi saastuneissa maaperänäytteissä. Afrikkalainen Journal of Environmental Science ja Teknologia Vol. 5/7, 2011. 482-493.
  • Petigny, L .; Périno-Issartier, S .; Wajsman, J .; Chemat, F. (2013): Boldo-lehtien erät ja jatkuva ultrasuuntainen avusteinen uuttaminen (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013 5750-5764.
  • Wang, L .; Weller, CL (2006): Viimeaikaiset edistysaskeleet kasviperäisten lääkkeiden uuttamisessa. Elintarviketieteen suuntaukset & Teknologia 17, 2006. 300-312.

Ota yhteyttä / kysy lisätietoja

Kerro meille käsittelyn vaatimuksista. Suosittelemme projektin sopivia asennus- ja käsittelyparametreja.





Huomaathan, että Tietosuojakäytäntö.




Tosiasiat, jotka kannattaa tietää

Ultraääni-nestemäistä käsittelyä kutsutaan usein sonikaatioksi, ultraääni, sonifikaation, insonation, ultraääni säteilytyksen tai akustisten kenttien soveltamiseen. Kaikki nämä termit kuvaavat suuritehoisten ultraääniaaltojen kytkemistä nestemäiseen väliaineeseen ultraäänen aikaansaamiseksi

Koska teho-Ultra ääni on niin monipuolinen käsittely tekniikka, Ultra ääni laitteet tunnetaan eri termejä, kuten sonicator, Sonic lyser, Ultra ääni häiriö, Ultra ääni mylly, Sono-ruptor, sonifier, Sonic dismembrator, solu häiriö, Ultra ääni dispergointin tai Dissolver.