અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રાન્સએસ્ટેરિફિકેશન દ્વારા પોલિઓલ સિન્થેસિસ

પોલિઓલ્સ એ કૃત્રિમ એસ્ટર્સ છે જે મુખ્યત્વે વનસ્પતિ તેલ અથવા પ્રાણીની ચરબીમાંથી ટ્રાઇગ્લિસરાઈડ્સના ટ્રાન્સસ્ટેરિફિકેશન દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. આ પોલીયોલ્સ પોલીયુરેથેન્સ, બાયોલુબ્રિકન્ટ્સ અને અન્ય સેમિકલ્સના ઉત્પાદન માટે કાચો માલ છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ તીવ્ર શીયર ફોર્સ અને થર્મલ એનર્જીનો ઉપયોગ કરીને ટ્રાન્સસ્ટેરિફિકેશન પ્રતિક્રિયાઓને વધારવા માટે થાય છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અને તેની સોનોકેમિકલ અસરો પ્રતિક્રિયા ઊર્જા પૂરી પાડે છે અને સામૂહિક ટ્રાન્સફર મર્યાદાઓને દૂર કરવામાં મદદ કરે છે. આમ, sonication નોંધપાત્ર રીતે transesterification ઝડપ, ઉપજ, અને એકંદર કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-આસિસ્ટેડ ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન

ટ્રાન્સસ્ટેરિફિકેશન પ્રતિક્રિયાઓ સૌથી મહત્વપૂર્ણ સંશ્લેષણ માર્ગો પૈકી એક છે અને વનસ્પતિ તેલને પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદનોના અવેજીમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે અસરકારક તકનીક તરીકે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. સોનો-સિન્થેસિસ (સોનોકેમિકલ સિન્થેસિસ પણ છે, જે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દ્વારા પ્રમોટ કરાયેલ રાસાયણિક સંશ્લેષણ છે), તે ટ્રાન્સસ્ટેરિફિકેશન તેમજ અન્ય રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ પર તેની ફાયદાકારક અસરો માટે જાણીતું છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરીને વનસ્પતિ તેલમાંથી ટકાઉ પોલિઓલ સંશ્લેષણ

છોડમાંથી મેળવેલા ફેટી એસિડ્સ, એટલે કે વનસ્પતિ તેલ, વ્યાપકપણે ઉપલબ્ધ અને નવીનીકરણીય કાચો માલ છે અને તેનો ઉપયોગ બાયોબેઝ્ડ પોલિઓલ અને પોલીયુરેથેન્સની તૈયારી માટે થઈ શકે છે. પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ સાનુકૂળ સોનોકેમિકલ અસરો બનાવે છે, જે ટ્રાન્સએસ્ટેરિફિકેશનની ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાને નોંધપાત્ર રીતે વેગ આપે છે. વધુમાં, સોનિકેશન સિન્થેસાઇઝ્ડ પોલિઓલ્સની ઉપજને વધારે છે કારણ કે એકોસ્ટિક પોલાણની તીવ્ર મિશ્રણ ઊર્જા સમૂહ ટ્રાન્સફર મર્યાદાને દૂર કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રાન્સએસ્ટેરિફિકેશન પ્રતિક્રિયાઓ પરંપરાગત ટ્રાંસસ્ટેરિફિકેશન પ્રતિક્રિયાઓ તરીકે ઓછા આલ્કોહોલ અને ઉત્પ્રેરક સાથે અસરકારક રીતે ચલાવવા માટે જાણીતી છે. આ અલ્ટ્રાસોનિકેશન દ્વારા સુધારેલ એકંદર કાર્યક્ષમતા તરફ દોરી જાય છે.

પેન્ટેરીથ્રિટોલ એસ્ટર-આધારિત બાયોલુબ્રિકન્ટનું અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ

અરુમુગમની સંશોધન ટીમ દ્વારા દર્શાવ્યા મુજબ પેન્ટેરીથ્રીટોલ એસ્ટરને બે-પગલાંની સોનોકેમિકલ પ્રક્રિયા દ્વારા રેપસીડ તેલમાંથી અસરકારક રીતે સંશ્લેષણ કરી શકાય છે. તેમના ઓપ્ટિમાઇઝેશન અભ્યાસમાં, સંશોધકોએ Hielscher ultrasonicator UP400St નો ઉપયોગ કર્યો (ડાબે ચિત્ર જુઓ). સૌપ્રથમ સોનોકેમિકલી પ્રમોટેડ ટ્રાન્સએસ્ટેરિફિકેશનમાં, રેપસીડ ઓઇલને મિથેનોલ સાથે મિથાઈલ એસ્ટર સાથે પ્રતિક્રિયા આપવામાં આવે છે. બીજા ટ્રાન્સએસ્ટેરિફિકેશન સ્ટેપમાં, મિથાઈલ એસ્ટર ઝાયલીન અને પેન્ટેરીથ્રીટોલ એસ્ટર સાથે ઉત્પ્રેરક સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. સંશોધકે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ હેઠળ પેન્ટેરીથ્રીટોલ એસ્ટર સંશ્લેષણની ઉપજ અને એકંદર કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા પરિમાણોના ઑપ્ટિમાઇઝેશન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું. 15 સે.ના અલ્ટ્રાસોનિક પલ્સ, 60% ના અલ્ટ્રાસોનિક કંપનવિસ્તાર, 1.5 wt% ની ઉત્પ્રેરક સાંદ્રતા અને 100°C ના પ્રતિક્રિયા તાપમાન સાથે 81.4% પેન્ટેરીથ્રીટોલ એસ્ટરની સુધારેલી ઉપજ પ્રાપ્ત થઈ હતી. ગુણવત્તા નિયંત્રણ માટે, સોનોકેમિકલ રીતે સંશ્લેષિત પેન્ટેરીથ્રીટોલ એસ્ટરની સરખામણી સિન્થેટીક ગ્રેડ કોમ્પ્રેસર તેલ સાથે કરવામાં આવી હતી. નિષ્કર્ષમાં, અભ્યાસ સૂચવે છે કે અલ્ટ્રાસોનિકલી-પ્રમોટેડ ક્રમિક ટ્રાન્સએસ્ટેરિફિકેશન પ્રક્રિયા એ પેન્ટેરીથ્રિટોલ એસ્ટર-આધારિત બાયોલુબ્રિકન્ટના સંશ્લેષણ માટે પરંપરાગત ક્રમિક ટ્રાન્સસ્ટેરિફિકેશન પ્રક્રિયાને બદલવાની એક કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ છે. અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રાંસસ્ટેરિફિકેશન પ્રક્રિયાના મુખ્ય ફાયદાઓ પેન્ટેરીથ્રીટોલ એસ્ટરની ઉપજમાં વધારો, પ્રતિક્રિયા સમય ટૂંકાવી અને નોંધપાત્ર રીતે નીચું પ્રતિક્રિયા તાપમાન છે. (cf. અરુમુગમ એટ અલ., 2019)

પેન્ટેરીથ્રીટોલ એસ્ટરમાં રેપસીડ તેલનું અલ્ટ્રાસોનિકલી બે-તબક્કાના ટ્રાન્સસ્ટેરિફિકેશનને તીવ્ર બનાવ્યું.
(અરુમુગમ એટ અલ., 2019 માંથી અનુકૂલિત)

અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ દ્વારા પેન્ટેનલ-ડેરિવ્ડ એસીટલ એસ્ટર્સ

કુર્નિયાવાનની સંશોધન ટીમે લીલા રસાયણશાસ્ત્રના સિદ્ધાંતોનો ઉપયોગ કરતી સોનોકેમિકલ પદ્ધતિ દ્વારા ત્રણ પેન્ટેનલ-ઉત્પન્ન એસિટલ એસ્ટર્સનું સંશ્લેષણ કર્યું. સોનિકેશનનો ઉપયોગ બે રાસાયણિક પગલાંને પ્રોત્સાહન આપવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો:

1. 9,10-ડાઇહાઇડ્રોક્સિઓક્ટેડેકેનોઇક એસિડનું એસ્ટરિફિકેશન
2. આલ્કિલ 9,10-ડાઇહાઇડ્રોક્સયોક્ટેડેકાનોએટનું એસિટાલાઇઝેશન

આલ્કાઈલ 9,10- ડાયહાઈડ્રોક્સીસ્ટેરેટના એસ્ટર્સનું ઉત્પાદન કરવા માટે બે પગલાંની જરૂર છે અને 67-85% ની ઉપજ પ્રાપ્ત થઈ છે. કાર્યક્ષમતા મૂલ્યાંકન માટે, સોનોકેમિકલ પદ્ધતિની તુલના પરંપરાગત રિફ્લક્સ તકનીક સાથે કરવામાં આવી હતી. તદુપરાંત, સજાતીય અને ઘન એસિડ ઉત્પ્રેરકો, જેમ કે સલ્ફ્યુરિક એસિડ (H2SO4), કુદરતી બેન્ટોનાઈટ અને એચ-બેન્ટોનાઈટનો ઉપયોગ વિવિધ ઉત્પ્રેરકોના પ્રભાવ અને કાર્યક્ષમતા નક્કી કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. એવું જાણવા મળ્યું હતું કે એચ-બેન્ટોનાઈટ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત એસિડનું સોનોકેમિકલ એસ્ટરિફિકેશન રિફ્લક્સ પદ્ધતિ કરતાં 3 ગણા ઓછા પ્રતિક્રિયા સમયમાં ઉત્પાદનોને 70% સુધી ઉપજ આપે છે, જે નોંધપાત્ર છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને એચ-બેન્ટોનાઇટની હાજરીમાં n-પેન્ટનાલ સાથેના અંતિમ એસિટલાઈઝેશન સ્ટેપમાં 69-85% ઉપજમાં ત્રણ પેન્ટાનાલ-ડેરિવેટિવ ડાયોક્સોલેન ડેરિવેટિવ્સ પરવડે છે, જે પરંપરાગત પદ્ધતિ કરતાં વધુ છે. રિફ્લક્સ પદ્ધતિને સોનોકેમિકલ પદ્ધતિ કરતાં વધુ લાંબી પ્રતિક્રિયા સમયની જરૂર છે કારણ કે અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ માટે માત્ર 10-30 મિનિટની જરૂર છે. સોનિકેશન હેઠળ નોંધપાત્ર રીતે ટૂંકા પ્રતિક્રિયા સમય ઉપરાંત, સોનોકેમિકલ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને દરેક એસ્ટરની નોંધપાત્ર ઉપજ મેળવવામાં આવી હતી.
સંશોધકે એ પણ ગણતરી કરી કે સોનોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાની ઉર્જા જરૂરિયાતો આશરે છે. પરંપરાગત પદ્ધતિ કરતાં 62-ગણું ઓછું. આ ખર્ચ ઘટાડે છે અને પર્યાવરણને અનુકૂળ છે.
દરેક ઉત્પાદનના ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મોની તપાસમાં જાણવા મળ્યું કે મિથાઈલ 8-(2-બ્યુટીલ-5-ઓક્ટીલ-1,3-ડિયોક્સોલન-4-yl)ઓક્ટોનોએટ એ સામાન્ય લુબ્રિકન્ટને બદલે કાર્યક્ષમતા સાથે સંભવિત નવલકથા બાયોલુબ્રિકન્ટ છે. (cf. કુર્નિયાવાન એટ અલ., 2021)

અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરીને પેન્ટેરીથ્રિલ એસ્ટરનું ટ્રાન્સસ્ટેરિફિકેશન

પેન્ટેરીથ્રીલ એસ્ટર્સ વનસ્પતિ તેલ જેવા કે સૂર્યમુખી, અળસી અને જાટ્રોફા તેલમાંથી મેળવી શકાય છે. હાશેમની સંશોધન ટીમે બે ટ્રાંસસ્ટેરિફિકેશન સ્ટેપ્સને સમાવતા ક્રમિક બેઝ-કેટાલાઈઝ્ડ ટ્રાંસસ્ટેરિફિકેશન દ્વારા બાયોબેઝ્ડ લુબ્રિકન્ટના સંશ્લેષણનું નિદર્શન કર્યું. તેઓએ સૂર્યમુખી, અળસી અને જાટ્રોફા તેલનો ઉપયોગ કરીને સંશ્લેષણની શક્યતા દર્શાવી. પ્રથમ પગલામાં, તેલને અનુરૂપ મિથાઈલ એસ્ટરમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવ્યા હતા. બીજી પ્રક્રિયામાં, નીચેની યોજનામાં બતાવ્યા પ્રમાણે પેન્ટેરીથ્રીટોલની ક્રિયા દ્વારા મિથાઈલ એસ્ટરને પેન્ટેરીથ્રીલ એસ્ટરમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવ્યા હતા: (cf. Hashem et al., 2013)

વનસ્પતિ તેલના મિથાઈલ એસ્ટરમાં ટ્રાન્સએસ્ટેરિફિકેશન કર્યા પછી, ઉપરની યોજનામાં બતાવ્યા પ્રમાણે મિથાઈલ એસ્ટર્સ પેન્ટેરીથ્રીટોલની ક્રિયા દ્વારા પેન્ટેરીથ્રીલ એસ્ટરમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
(cf. હાશેમ એટ અલ., 2013)

ટ્રાન્સએસ્ટેરિફિકેશન પર અલ્ટ્રાસોનિકેશનની નોંધપાત્ર રીતે પ્રતિક્રિયા વધારતી અસરો વૈજ્ઞાનિક રીતે સાબિત થઈ છે અને દાયકાઓથી ઔદ્યોગિક રીતે અપનાવવામાં આવી છે. અલ્ટ્રાસોનિકલી સુધારેલ ટ્રાંસ્ટેરિફિકેશન માટેનું સૌથી અગ્રણી ઉદાહરણ તેલ અને ચરબીનું ફેટી એસિડ મિથાઈલ એસ્ટર (FAME) માં રૂપાંતર છે, જેને બાયોડીઝલ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
બાયોડીઝલમાં (કચરો) તેલ અને ચરબીના અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-આસિસ્ટેડ ટ્રાન્સસ્ટેરિફિકેશન વિશે વધુ વાંચો!

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ અને ટ્રાન્સસ્ટેરિફિકેશન અને અન્ય રાસાયણિક સંશ્લેષણ માટે રિએક્ટર

સોનોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ માટે અત્યાધુનિક ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની વાત આવે ત્યારે Hielscher Ultrasonics તમારા નિષ્ણાત છે. Hielscher હાઇ-પાવર અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ અને એસેસરીઝ જેમ કે પ્રોબ્સ (સોનોટ્રોડ્સ), રિએક્ટર અને ફ્લો સેલને કોઈપણ કદમાં ડિઝાઇન કરે છે, તેનું ઉત્પાદન કરે છે અને તેનું વિતરણ કરે છે અને ઔદ્યોગિક ધોરણે રાસાયણિક પ્રયોગશાળાઓ તેમજ રાસાયણિક ઉત્પાદન સુવિધાઓ સપ્લાય કરે છે. કોમ્પેક્ટ લેબ અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોથી લઈને ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ અને રિએક્ટર સુધી, Hielscher તમારી પ્રક્રિયા માટે આદર્શ અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ ધરાવે છે. સોનો-કેટાલિસિસ અને સોનો-સિન્થેસિસ જેવી એપ્લિકેશન્સમાં લાંબા સમયના અનુભવ સાથે, અમારા સારી રીતે પ્રશિક્ષિત સ્ટાફ તમને તમારી જરૂરિયાતો માટે સૌથી યોગ્ય સેટઅપની ભલામણ કરશે.
Hielscher Ultrasonics ખૂબ જ ઊંચી મજબૂતાઈની ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ્સનું ઉત્પાદન કરે છે અને તીવ્ર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો પહોંચાડવા માટે સક્ષમ છે કારણ કે તમામ Hielscher ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ સતત કામગીરીમાં ખૂબ ઊંચા કંપનવિસ્તાર પહોંચાડી શકે છે (24/7). મજબૂત અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સિસ્ટમને લગભગ કોઈ જાળવણીની જરૂર નથી અને તે ચલાવવા માટે બનાવવામાં આવી છે. આ Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક સાધનોને માંગની શરતો હેઠળ હેવી-ડ્યુટી એપ્લિકેશન્સ માટે વિશ્વસનીય બનાવે છે. ઉચ્ચ-તાપમાન અથવા અત્યંત કઠોર રસાયણ માટે ખાસ સોનોટ્રોડ્સ પણ ઉપલબ્ધ છે.
સર્વોચ્ચ ગુણવત્તા – જર્મનીમાં ડિઝાઇન અને બનાવેલ: બધા ઉપકરણો જર્મનીમાં અમારા મુખ્ય મથકમાં ડિઝાઇન અને ઉત્પાદિત છે. ગ્રાહકને ડિલિવરી કરતા પહેલા, દરેક અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણનું સંપૂર્ણ લોડ હેઠળ કાળજીપૂર્વક પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. અમે ગ્રાહકોના સંતોષ માટે પ્રયત્નશીલ છીએ અને અમારું ઉત્પાદન ઉચ્ચ ગુણવત્તાની ખાતરી (દા.ત., ISO પ્રમાણપત્ર)ને પરિપૂર્ણ કરવા માટે રચાયેલ છે.

નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે: