Technologie des ultrasons Hielscher

Extraction Catalytique Assistée par Ultrasons

réacteurs à ultrasons Hielscher sont utilisés dans de nombreuses industries pour aider et améliorer le traitement d'extraction catalytique (CEP) ou que l'on appelle l'extraction de transfert de phase (SDT). extraction catalytique comprend un système de phase immiscible hétérogène, tel que le liquide-liquide ou liquide-solide. cisaillement à ultrasons et les forces de cavitationnels améliorer les taux de dissolution des solutés conduisant de manière significative à une extraction plus rapide et plus complète. De plus, cet effet peut être utilisé pour réduire la quantité de solvant ou de l'acide utilisé. En tant que technique éprouvée, l'extraction assistée par ultrasons est utilisé de plus en plus en raison d'une demande croissante de techniques d'extraction respectueuses de l'environnement avec le temps d'extraction raccourcie et une réduction de la consommation de solvant organique.

Extraction catalytique / phase de transfert Extraction - Principes de base

Le terme “Traitement catalytique Extraction (CEP) ou de l'extraction de transfert de phase (PTE) décrit la distribution liquide-liquide ou solide-liquide lors de l'extraction et l'élimination des analytes est focalisé. Par conséquent, le diluant liquide ou solide doit être dispersé / émulsionné dans le solvant (phase liquide). Par le terme “extrayant” seule la substance active dans le solvant est décrit (à savoir la « phase organique homogène’ qui comprend l'agent d'extraction, le diluant et / ou le modificateur), qui est principalement responsable du transfert du soluté à partir de la « solution aqueuse’ à la « organique’ phase. [IUPAC]. La matière cible, qui est extraite est appelée extrait.
des procédés d'extraction classiques tels que l'extraction au Soxhlet, macération, micro-ondes, la percolation, l'extraction sous reflux et distillation à la vapeur, ou turbo-extraction sont souvent lents et inefficaces et / ou nécessitent une grande quantité de solvants dangereux résultant dans un procédé de coûteux et fastidieux qui est nocif pour l'environnement.
L'échographie est une alternative éprouvée aux méthodes classiques d'extraction fournit une extraction plus rapide et plus complète avec moins ou pas de solvants dangereux! L'échographie est une technique puissante pour le vert, le traitement de evironmental convivial.

Principe de l'extraction assistée par ultrasons catalytique

Pour l'extraction d'une substance, les phases non miscibles doivent être mélangés de sorte que la substance à extraire peut être dissous à partir de la phase de porteuse dans la phase solvant. Le plus souvent, les extractions de transfert de phase sont réalisés à partir d'une phase dispersée dans une phase continue, ce qui signifie que les gouttelettes et les particules doivent être dispersées de manière homogène dans le solvant.
ultrasons de puissance est une technologie de mélange et d'extraction bien connu qui a plusieurs effets positifs sur le processus d'extraction:

  • L'amélioration cinétique de la réaction
  • mélange fine de support (sorbens) et le solvant
  • interfaciale accrue entre les deux phases
  • augmentation de transfert de masse
  • Enlèvement des couches de passivation de la surface des particules
  • broyage cellulaire & Désintégration
  • extraction plus complète entraînant des rendements plus élevés
  • Simple & opération de sauvegarde
  • Processus vert: Respect de l'environnement

Principe de fonctionnement des ultrasons Cavitation

Les avantages ci-dessus nommés des ultrasons sur les processus d'extraction sont des effets de ultrasons cavitation. Lorsque de puissantes ondes ultrasonores sont couplées dans un milieu liquide, les ondes créent des cycles haute pression / basse pression. Pendant les cycles de basse pression, de petites bulles ou des vides apparaissent dans le liquide traité aux ultrasons. Ces bulles poussent sur plusieurs cycles à basse pression jusqu'à ce qu'elles ne puissent plus absorber d'énergie. Lorsque les bulles ont atteint le stade d'absorption d'énergie maximale, elles s'effondrent violemment pendant un cycle à haute pression. L'implosion des bulles crée localement des conditions très extrêmes telles que des températures très élevées (environ 5000K), des pressions très élevées (environ 2000atm), des taux de refroidissement très élevés et des jets de liquide pouvant atteindre 280m / s (environ 630mph) . Ce phénomène est appelé cavitation. Ces conditions extrêmes font de l'ultrasonication une méthode puissante et polyvalente pour le traitement des liquides.
Pour l'extraction, deux phases sont intensément mélangées dans le domaine de la cavitation ultrasonique. Les gouttelettes et les particules sont décomposées en tailles submicroniques et nanométriques. Cela développe des surfaces agrandies pour un transfert de masse amélioré d'une phase dans l'autre. L'augmentation de l'interface entre les deux phases entraîne une surface de contact agrandie pour l'extraction de sorte que le transfert de masse est amélioré en raison de l'élimination des couches liquides stagnantes à la limite de phase. Le transfert de masse est encore augmenté en raison de l'élimination des couches de passivation de la surface des particules. Pour l'extraction de la matière biologique des cellules et des tissus, le transfert de masse est augmenté par la perturbation des cellules à ultrasons. Tous ces effets conduisent à une extraction plus complète aboutissant à des rendements plus élevés.

Avantages de l'extraction par ultrasons:

  • briser les couches limites
  • venir sur les forces de van der Waals
  • déplacer le liquide insaturé à la surface de contact
  • réduire ou besoin eliminiate pour les agents de transfert
  • réduire le temps, la température et / ou la concentration
  • moins d'excès par rapport au volume nécessaire à la saturation complète
  • moins de volume à raffiner (par exemple par distillation, évaporation, séchage)
  • réacteurs sans agitation continue (CSR)
  • économiser de l'énergie
  • pas de traitement en ligne, mais batching
  • utiliser moins acide ou moins cher solvant
  • éviter les solvants, utiliser à la place aqueuse
  • traiter des concentrations élevées en matières solides ou de suspensions à viscosité élevée
  • traitement écologique: respectueux de l'environnement
  • utiliser des acides organiques, tels que l'acide malique ou l'acide citrique
  • éviter les procédés d'extraction à plusieurs étages
Haute ultrasons de puissance est une technique éprouvée pour extraire les composants entraînant un rendement plus élevé et un traitement plus rapide (Cliquez pour agrandir!)

extraction rapide et efficace par sonication

Extraction par ultrasons pour:

  • Biologie
  • Chimie
  • Alimentaire & industrie pharmaceutique
  • Une analyse
  • traitement nucléaire
  • applications minières
  • désulfurisation
  • composés organiques
  • géochimie
  • Purification

Demande d'information





Extraction liquide-liquide

Procédé classique: L'extraction liquide-liquide est un procédé de séparation pour extraire les substances d'une phase liquide dans une autre phase liquide sur la base des solubilités relatives des substances différentes dans les deux phases liquides non miscibles. L'utilisation des ultrasons permet d'améliorer la vitesse à laquelle le soluté est transféré entre les deux phases par haute performance mélange, Émulsion, et Dissolution!
L'extraction liquide-liquide est une technique de séparation pour isoler et concentrer les composants de valeur à partir d'une solution aqueuse à l'aide d'un solvant organique. L'extraction liquide-liquide est souvent appliqué lorsqu'un autres techniques de séparation (par exemple de distillation) sont inefficaces. L'extraction liquide-liquide est utilisée dans l'industrie pharmaceutique & cosmétiques (substances actives, des parfums API), ainsi que l'industrie alimentaire et de l'agriculture, de la chimie organique et inorganique, l'industrie pétrochimique et l'hydrométallurgie.

Problème: Un problème commun est l'immiscibilité des phases liquides (le solvant et le diluant sont non miscibles), de sorte qu'une méthode de mélange appropriée est nécessaire. Comme un mélange homogène des deux phases liquides favorise le transfert de phase entre le diluant et le solvant, une méthode fiable de dispersion ou d'émulsification est cruciale. Plus le mélange est fin et plus la surface de contact entre les deux phases est élevée, mieux le solvant peut passer d'une phase liquide à une autre phase liquide. Les procédés d'extraction classiques manquent surtout de promotion du transfert de masse, de sorte que le processus d'extraction est lent et souvent incomplet. Pour améliorer l'extraction, on utilise souvent des quantités excessives de solvant, ce qui rend le procédé coûteux et polluant pour l'environnement.

Solution : Extraction liquide-liquide à ultrasons excelle techniques traditionnelles d'extraction liquide-liquide à divers points:
mélange ultrasons de puissance deux phases liquides ou plus fiables et facilement ensemble. En ultrasonication, les gouttelettes peuvent être réduites à nano-taille de telle sorte que bien micro- et nano-émulsions on obtient. De ce fait, les forces de cavitation produites favorisent le transfert de masse entre les phases liquides. Comme sonication peut être exécuté dans une ligne-système continu, de gros volumes et liquides très visqueux peut être manipulé sans problème.
Mais aussi micro extraction, par exemple, à des fins d'analyse, peut être améliorée par traitement aux ultrasons, aussi (par exemple micro-extraction à base de liquide ionique avec de l'émulsification par ultrasons).

forces puissantes sont à ultrasons technique bien connue et fiable pour l'extraction (Cliquez pour agrandir!)

cavitation à ultrasons dans un liquide

Avantages de l'extraction par ultrasons:
forces puissantes à ultrasons – générée par basse fréquence / haute puissance ultrasons – aide à

  • remodeler gouttelettes
  • éviter les agents de transfert d'émulsion ou de catalyseurs amphiphiles
  • éviter l'utilisation de détergents ou d'agents tensio-actifs
  • éviter amphiphiles catalsts, des détergents ou des agents tensioactifs
  • générer des emulsions instables turbulents sans couches de tensioactif

Extraction solide-liquide

But de l'extraction solide-liquide ou l'extraction en phase solide (SPE) est-il de séparer les analytes qui sont dissoutes ou mises en suspension dans un mélange liquide, et de les isoler à partir d'une matrice en fonction de leurs propriétés physiques et chimiques. Par conséquent, l'isolât est élue de la sorbens avec l'aide d'un solvant approprié. La substance extraite est appelée éluer.
Les techniques classiques sont les SPE macération, extraction Soxhlet, la percolation, la combinaison de reflux et de distillation à la vapeur ou de mélange / turbo-extraction à grande vitesse. L'extraction solide-liquide est une procédure courante pour séparer les composés de la biologie, de la chimie, ainsi que dans l'industrie alimentaire, pharmaceutique et cosmétique. L'extraction des métaux est également connu comme la lixiviation.
Problème: Les techniques classiques SPE sont connus comme temps et nécessitent des quantités relativement importantes de solvants qui sont souvent dangereux pour l'environnement et polluants. Les températures de traitement élevées peuvent même conduire à la destruction d'extraits thermosensibles.
Solution : Avec une extraction solide-liquide assistée par ultrasons, peuvent être surmontés normalement les problèmes communs de SPE traditionnels. Comme sonication fournit une distribution fine des solides dans la phase de solvant, une limite interfaciale plus grande est disponible de sorte que le transfert de masse de la substance cible dans le solvant est améliorée. Il en résulte une plus rapide et plus complète extraction tandis que l'utilisation de solvants est réduite ou complètement évitée (utilisation de l'eau comme phase liquide à la place). Par l'application des ultrasons de puissance, l'extraction en phase solide peut être réalisée plus efficace, économique et environmetal convivial. En raison de la réduction ou l'évitement de solvants polluant ou dangereux, l'extraction par ultrasons peut être considéré comme respectueux de l'environnement processus vert. Sur le plan économique, les coûts de processus sont réduits en raison des économies d'énergie, de solvant et de temps.

extraction par solvant

Dans le cas d'une extraction par solvant, un solvant (par exemple un solvant organique) est utilisée pour dissoudre et séparer un composé d'un autre liquide (par exemple une phase aqueuse). En général, les solutés polaires se dissolvent dans le solvant le plus polaire, et les solutés moins polaires dans le solvant moins polaire. Utilisation de l'extraction au solvant, il est possible de séparer les thiophènes oxydées (sulfoxydes, sulfones) à partir d'une phase huileuse à l'aide d'acétonitrile ou d'autres solvants polaires. L'extraction par solvant est également utilisé pour extraire des matériaux, tels que l'uranium, le plutonium, le thorium ou à partir de solutions acides dans tri- organophosphorénphosphate-butyle (procédé PUREX).
Réduisez votre utilisation de solvants: L'utilisation d'ultrasons minimise l'utilisation de solvants dans le procédé et permet d'optimiser la charge de produit dans le solvant. Elle conduit également à une extraction plus rapide et plus complète.
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Extraction assistée par ultrasons Soxhlet

extraction Soxhlet est une technique d'extraction solide-liquide fréquemment utilisé laboratoires d'analyse et de synthèse. L'extraction Soxhlet est principalement appliqué lorsqu'une substance n'a qu'une solubilité limitée dans un solvant, et l'impureté est insoluble dans ce solvant.
L'échographie peut être combiné avec beaucoup de succès à l'extraction Soxhlet entraînant une augmentation des rendements et la réduction des temps d'extraction.
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Extraction dans Fondants

Les extractions liquide-liquide peuvent être effectuées dans des mélanges où l'une ou les deux phases liquides sont fondues, comme les sels fondus ou les métaux fondus, comme le mercure. La sonication en ligne puissante dans les réacteurs à ultrasons permet de traiter même des liquides à haute viscosité tels que les produits fondus.

lessivage

Lixiviation décrit l'utilisation d'acides, de solvants ou de l'eau chaude pour dissoudre sélectivement un soluté à partir d'un support solide insoluble inerte. Lixiviation est souvent utilisé dans les mines pour extraire les métaux à partir de minerais.
Avantages de ultrasons: Lixiviation

  • laver les petits orifices de matériaux poreux
  • surmonter sélectivités des membranes
  • détruire les solides, et délaminer désagréger solides
  • enlever des couches passives
  • enlèvement des couches d'oxyde
  • mouiller toute la surface du matériau, en particulier pour des liquides de tension superficielle élevée
  • fluidification

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Équipement Hielscher pour toute échelle

Sonication au laboratoire, banc-Top et l'échelle de production
Tous les appareils à ultrasons Hielscher sont conçus pour fonctionner 24h / 7d, même les homogénéisateurs de laboratoire à ultrasons peuvent traiter des volumes considérables, soit en mode discontinu ou accréditive. Le banc haut et ultrasonicators industriels sont conçus et fabriqués à la classe industrielle de sorte que des volumes élevés et des viscosités élevées peuvent être traitées sans problèmes – même dans des conditions exigeantes, telles que des pressions élevées et des températures élevées (par exemple en combinaison avec du CO supercritique2, Pour les procédés d'extrusion, etc.). ultrasonicators robustes de Hielscher sont capables de manipuler des solvants, des liquides abrasifs et corrosifs. accessoires appropriés permettent d'adapter le système à ultrasons de manière optimale aux exigences du processus d'extraction. Pour l'installation dans des environnements dangereux, ATEX ou FM notés systèmes à ultrasons antidéflagrants sont disponibles.
De ce fait, les systèmes à ultrasons robustes et puissants de Hielscher et la vaste gamme de Accessoires permet de sonication matériaux tels que l'eau chaude / liquides, acidics, des masses fondues métalliques, sels fondus, des solvants (par exemple le methanol, l'hexane, des solvants organiques polaires, par exemple l'acétonitrile).

extraction de transfert de phase à ultrasons ou l'extraction catalytique peut être réalisée aussi simple processus en deux étapes

Organigramme: Les étapes de l'extraction de transfert de phase à ultrasons

Littérature / Références

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  • IUPAC. Recueil de terminologie chimique, 2e éd. (la “livre d'or”). Compilé par A. D. McNaught et A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML version en ligne corrigée: http://goldbook.iupac.org (2006) créé par M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; mises à jour compilées par A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8.
  • Oluseyi, T .; Olayinka, K .; Alo, B .; Smith, R. M. (2011): Comparaison de l'extraction et les techniques de nettoyage pour la détermination des hydrocarbures aromatiques polycycliques dans les échantillons de sol contaminés. African Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
  • Petigny, L .; Périno-Issartier, S .; Wajsman, J .; Chemat, F. (2013): Batch et extraction assistée par ultrasons en continu de Boldo feuilles (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
  • Wang, L .; Weller, C. L. (2006): Les progrès récents dans l'extraction des nutraceutiques de plantes. Tendances en matière de science alimentaire & Technologie 17, 2006. 300-312.

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Qu'il faut savoir

traitement de liquide à ultrasons est souvent désigné comme la sonication, ultrasonication, sonification, insonation, irradiation par ultrasons, ou l'application de champs acoustiques. Tous ces termes décrivent le couplage des ondes ultrasonores de forte puissance dans un milieu liquide pour réaliser ultrasons

Les ultrasons de puissance étant une technique de traitement polyvalente, les appareils à ultrasons sont connus sous différents termes tels que sonicator à sonde, lyser sonique, perturbateur ultrasonore, broyeur ultrasonique, sono-ruptor, sonificateur, démembrateur sonique, disrupteur cellulaire, disperseur ultrasonique ou dissolver.