InnoREX - अल्ट्रासोनिक रूप से बेहतर पीएलए एक्सट्रूज़न

अल्ट्रासोनिक मिश्रण, फैलाव और पायसीकरण पॉलीलैक्टिक एसिड (पीएलए) के बाहर निकालना में सुधार करता है। एक्सट्रूज़न लाइनों में अल्ट्रासोनिकेशन को लागू करने से उत्पादित पीएलए की उपज और गुणवत्ता बढ़ जाती है।

पॉलीलैक्टाइड संश्लेषण

पॉलीलैक्टिड एसिड या पॉलीलैक्टाइड (पीएलए) एक थर्माप्लास्टिक एलिफैटिक पॉलिएस्टर है, जिसे लैक्टाइड एसिड और लैक्टाइड मोनोमर्स से संश्लेषित किया जाता है। लैक्टाइड एक चक्रीय डायस्टर है, जो किण्वित पौधे स्टार्च (जैसे मकई स्टार्च, गन्ना) से प्राप्त होता है और प्लास्टिक के लिए पौधे-आधारित विकल्प के रूप में उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, पीएलए संश्लेषण पूरी तरह से हरे रसायन विज्ञान की सीमा में फिट बैठता है। पीएलए ने तेजी से उच्च रुचि प्राप्त की क्योंकि यह पारंपरिक पेट्रो-रसायन आधारित प्लास्टिक के लिए जैव-आधारित, बायोडिग्रेडेबल विकल्प है।
पीएलए पर तथ्य: पीएलए (सी₃H₄O₂)n का घनत्व 1210-1430 kg/m है³, पानी में अघुलनशील है, PTFE से कठिन है और 150degC और 220degC के बीच के तापमान पर पिघल जाता है।

इनोरेक्स – अभिनव पॉलिमराइजेशन प्रक्रिया

पीएलए की वर्तमान उत्पादन प्रक्रिया में लैक्टोन की पोलीमराइजेशन दर में सुधार के लिए धातु युक्त उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है, जो स्वास्थ्य और पर्यावरण के लिए खतरनाक हैं। उत्प्रेरक उपयोग की समस्याग्रस्त प्रकृति और बायोबैज्ड पॉलिमर की बढ़ती मांग के बारे में, InnoREX परियोजना एक पोलीमराइजेशन प्रक्रिया के विकास पर केंद्रित है, जिसमें उत्प्रेरक युक्त पारंपरिक धातु को एक कार्बनिक उत्प्रेरक द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है और उच्च शक्ति अल्ट्रासाउंड, माइक्रोवेव और लेजर के वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों द्वारा सहायता प्रदान की जाती है।

कार्बनिक उत्प्रेरक को लैक्टाइड के पोलीमराइजेशन को कुशलतापूर्वक नियंत्रित करने के लिए दिखाया गया है, लेकिन औद्योगिक मानकों को पूरा करने के लिए उनकी गतिविधि में अभी भी सुधार किया जाना चाहिए। यह वैकल्पिक ऊर्जाओं की शुरूआत से प्राप्त किया जाएगा अल्ट्रासोनिक्स, माइक्रोवेव और लेजर प्रकाश क्योंकि वे उत्प्रेरक गतिविधि को बढ़ाते हैं और प्रतिक्रिया समय के बिना प्रतिक्रिया मिश्रण के केवल छोटे हिस्सों को रोमांचक करके प्रतिक्रिया के सटीक नियंत्रण को सक्षम करते हैं।
इसलिए परियोजना एक उपन्यास रिएक्टर प्रणाली को जोड़ती है, जहां वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों को माध्यम में पेश किया जाता है, एक प्रतिक्रियाशील एक्सट्रूज़न प्रक्रिया में धातु-मुक्त पीएलए प्राप्त करने के लिए एक कार्बनिक उत्प्रेरक के साथ। (चित्र 1 देखें)
इसलिए, InnoREX परियोजना एक जुड़वां पेंच एक्सट्रूडर में उच्च आणविक भार पीएलए के सटीक नियंत्रित और कुशल निरंतर पोलीमराइजेशन को प्राप्त करने के लिए माइक्रोवेव, अल्ट्रासाउंड और लेजर प्रकाश के तेजी से प्रतिक्रिया समय का उपयोग करती है। इसके अतिरिक्त, एक उत्पादन चरण में पोलीमराइजेशन, कंपाउंडिंग और आकार देने के संयोजन से महत्वपूर्ण ऊर्जा बचत प्राप्त की जाएगी।

उच्च शक्ति ultrasonics

तीन वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत - अल्ट्रासाउंड, माइक्रोवेव और लेजर विकिरण - उच्च आणविक भार पोलीमराइजेशन सुनिश्चित करने के लिए रिंग-ओपनिंग पोलीमराइजेशन को प्रेरित करने के लिए संयुक्त हैं। रिएक्टर कक्ष में सीमित निवास समय के दौरान, वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत अत्यधिक लक्षित स्तर पर इनलाइन प्रवाह सेल (चित्र 2 देखें) में आवश्यक प्रतिक्रिया ड्राइविंग प्रभाव का परिचय देते हैं। इस प्रकार, टिन (II) 2-एथिलहेक्सानोएट जैसे धातु युक्त उत्प्रेरक, जो लैक्टोन की पोलीमराइजेशन दर को स्वीकार्य कुशल स्तर तक बढ़ाने के लिए आवश्यक पारंपरिक एक्सट्रूज़न प्रक्रियाओं में हैं, से बचा जा सकता है।
InnoREX पायलट प्लांट सिस्टम के लिए, हाई पावर अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर यूआईपी1000एचडी, जो अल्ट्रासाउंड शक्ति के 1kW प्रदान करने में सक्षम है, को एकीकृत किया गया है। उच्च शक्ति अल्ट्रासाउंड रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर इसके सकारात्मक प्रभावों के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है, जो सोनोकेमिस्ट्री की घटना है। जब उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक तरंगों को एक तरल माध्यम में पेश किया जाता है, तो तरंगें उच्च दबाव (संपीड़न) और कम दबाव (दुर्लभ) चक्र बनाती हैं जिसके परिणामस्वरूप अल्ट्रासाउंड होता है गुहिकायन. Cavitation describes “the formation, growth and implosive collapse of bubbles in a liquid. Cavitational collapse produces intense local heating (~5000K), high pressures (~1000 atm), and enormous heating and cooling rates (>109 हज़ार प्रति सेकंड)” such a s liquid streaming with liquid jets of ~400 km/h. (K.S. Suslick 1998)
अल्ट्रासोनिक रूप से उत्पन्न कैविटेशनल बल गतिज ऊर्जा प्रदान करते हैं, कणों को फैलाते हैं और रासायनिक पोलीमराइजेशन प्रतिक्रिया का समर्थन करने वाले रेडिकल बनाते हैं।
पोलीमराइजेशन प्रतिक्रिया के दौरान सोनिकेशन के सामान्य सकारात्मक प्रभाव हैं:

• सोनोकेमिकल रूप से निर्मित रेडिकल (पोलीमराइजेशन कैनेटीक्स) के कारण पोलीमराइजेशन की शुरुआत
• पोलीमराइजेशन दर का त्वरण
• संकीर्ण पॉली-फैलाव, लेकिन पॉलिमर के उच्च आणविक भार
• अधिक सजातीय प्रतिक्रिया और इसलिए श्रृंखला लंबाई का कम वितरण

साहित्य/संदर्भ

• केएस सुस्लिक (1998): किर्क-ओथमर एनसाइक्लोपीडिया ऑफ केमिकल टेक्नोलॉजी; चौथा संस्करण जे विली & संस: न्यूयॉर्क, 1998, वॉल्यूम।