MultiPhaseCavitator – अल्ट्रासोनिक प्रवाह सेल के लिए Insert MPC48

MultiPhaseCavitator इंसर्ट (Insert MPC48) को द्रव/द्रव या द्रव/गैस मिश्रणों के अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण में सुधार के लिए डिज़ाइन किया गया है। 48 अत्यंत बारीक कैनुलाएँ द्रव या गैस को सीधे कैविटेशन क्षेत्र में एक द्रव प्रावस्था में इंजेक्ट करती हैं। इससे अत्यंत छोटी निलंबित बूँदें या गैस के बुलबुले बनते हैं, जिनसे बहुत अधिक विशिष्ट पृष्ठीय क्षेत्रफल प्राप्त होता है।

यह इंसर्ट विशेष रूप से इमल्शन रसायन विज्ञान में उपयोगी है, जैसे प्रावस्था-अंतरण अभिक्रियाएँ, प्रावस्था-अंतरण उत्प्रेरण (PTC) या द्रव-द्रव निष्कर्षण। अनुप्रयोग का एक अन्य रोचक क्षेत्र दो द्रव पूर्वगामियों से कणों का अवक्षेपण या सोनो-क्रिस्टलीकरण है। यह इंसर्ट Hielscher प्रवाह सेल रिएक्टरों के लिए डिज़ाइन किया गया है और बैच या सतत प्रसंस्करण की सुविधा देता है।

एक और 48 इंजेक्शन पोर्ट

अल्ट्रासोनिकेशन इमल्सीकरण और मिश्रण का एक प्रभावी साधन है। पारंपरिक व्यवस्था में अलग-अलग प्रावस्थाओं को प्रवाह सेल और कैविटेशन क्षेत्र में प्रवेश करने से पहले मिलाया जाता है; इसकी तुलना में यह प्रवाह सेल इंसर्ट दोनों प्रावस्थाओं के संयोजन में सुधार करता है। जब किसी द्रव को 48 बारीक कैनुलाओं से इंजेक्ट किया जाता है, तो वह अत्यंत पतली धाराओं के रूप में प्रवाह सेल में प्रवेश करता है। इस इंसर्ट में 48 अत्यंत बारीक चिकित्सकीय कैनुलाओं का उपयोग होता है, जिनका आंतरिक व्यास 0.3mm से 1.2mm तक होता है। इन कैनुलाओं को आसानी से बदला जा सकता है और ये कम लागत वाली उपभोग्य सामग्री हैं (रोगाणुरहित, लगभग 2ct/pc)। जब आने वाली 48 द्रव धाराएँ प्रवाह सेल की द्रव प्रावस्था में प्रवेश करती हैं, तो अल्ट्रासोनिक कैविटेशन (20kHz पर) उन्हें छोटी बूँदों में काट देता है।
यह डिज़ाइन कैनुलाओं के बीच प्रवाह को समान करने के लिए एक ही आपूर्ति से सभी 48 कैनुलाओं पर समान फीड दबाव लागू करता है।

द्रव-द्रव अभिक्रियाओं के लिए अल्ट्रासोनिक रिएक्टर में 48 प्रवेश पोर्ट

उपयोग और अनुप्रयोग

Hielscher अल्ट्रासोनिक रिएक्टरों का उपयोग अक्सर इमल्सीकरण के लिए तथा द्रव-द्रव प्रावस्था प्रणालियों में प्रावस्था-अंतरण प्रक्रिया की गतिकी या घुलने की दरों में सुधार के लिए किया जाता है। ऐसी प्रक्रियाओं के उदाहरण हैं हाइड्रोजन पेरॉक्साइड से ऑक्सीकारक विगंधकीकरण और उसके बाद विलायक निष्कर्षण, या ट्राइग्लिसराइडों का क्षार-उत्प्रेरित ट्रांसएस्टरीकरण।
इमल्शन रसायन विज्ञान की प्रक्रियाओं में एक अभिकर्मक प्रावस्था की दूसरी अभिकर्मक प्रावस्था में सीमित विलेयता एक महत्वपूर्ण समस्या है, क्योंकि दोनों प्रावस्थाएँ केवल अंतरापृष्ठ पर एक-दूसरे से अभिक्रिया करती हैं। अल्ट्रासोनिक्स के बिना, इसके परिणामस्वरूप द्वि-प्रावस्था प्रणालियों में अभिक्रिया दरें कम और रूपांतरण गतिकी धीमी होती है।
अल्ट्रासोनिक रिएक्टर के साथ इस इंसर्ट का उपयोग करने पर कैविटेशन उच्च हाइड्रॉलिक अपरूपण उत्पन्न करता है और इंजेक्ट की गई प्रावस्था को उप-माइक्रोन तथा नैनो आकार की बूँदों में तोड़ देता है। चूँकि प्रावस्था सीमा का विशिष्ट पृष्ठीय क्षेत्रफल रासायनिक अभिक्रिया की दर को प्रभावित करता है, इसलिए बूँदों के व्यास में यह उल्लेखनीय कमी अभिक्रिया गतिकी में सुधार करती है और प्रावस्था-अंतरण कारकों की आवश्यकता को कम या समाप्त कर सकती है। इंजेक्ट की गई प्रावस्था का आयतन प्रतिशत कम किया जा सकता है, क्योंकि अधिक महीन इमल्शन को दूसरी अभिकर्मक प्रावस्था के साथ समान संपर्क सतह प्रदान करने के लिए कम आयतन की आवश्यकता होती है।
इस इंसर्ट के उपयोग से उभयरागी इमल्शन उत्प्रेरकों या प्रावस्था-अंतरण उत्प्रेरकों (PTC), जैसे जलीय और कार्बनिक दोनों प्रकार के द्रवों में घुलने की अनूठी क्षमता वाले चतुष्क अमोनियम लवणों, की आवश्यक मात्रा कम हो सकती है।

रासायनिक अभिक्रियाओं के लिए बेहतर द्रव्यमान अंतरण

जब दो अभिकर्मक प्रावस्थाएँ किसी प्रावस्था सीमा पर अभिक्रिया करती हैं, तो अभिक्रिया उत्पाद बूँद की सतह पर जमा हो जाते हैं और अभिकर्मक प्रावस्थाओं को अंतरापृष्ठ पर परस्पर क्रिया करने से रोकते हैं। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन से उत्पन्न द्रवचालित अपरूपण के कारण विक्षुब्ध प्रवाह और बूँदों की सतहों से तथा उनकी ओर पदार्थ का परिवहन होता है, जिससे बूँदें बार-बार आपस में मिलती हैं और उसके बाद नई बूँदें बनती हैं। समय के साथ अभिक्रिया आगे बढ़ने पर, सोनिकेशन अभिकर्मकों के संपर्क में आने और उनकी परस्पर क्रिया को अधिकतम करता है।
इस प्रभाव का उपयोग कई प्रक्रियाओं में किया जाता है, जैसे वनस्पति तेलों का ट्रांसएस्टरीकरण करके बायोडीज़ल बनाना या डाइएस्टरों का डाइऑलों के साथ ट्रांसएस्टरीकरण करके बृहदणु बनाने के माध्यम से पॉलिएस्टरों का संश्लेषण करना।

इमल्शन बनाना / पायसीकरण

यह प्रवाह सेल इंसर्ट अमिश्रणीय द्रवों को मिलाते समय पायसीकरण में सुधार करता है। इससे बूँदों का आकार छोटा होता है और आकार वितरण अधिक संकीर्ण होता है – जो इमल्शन की स्थिरता का एक प्रमुख कारक है। इस डिज़ाइन से आप कम और मध्यम श्यानता वाले द्रवों को उच्च श्यानता वाले द्रवों, जैसे भारी ईंधन तेलों (HFOs), पॉलिमरों या जेलों में भी इंजेक्ट करके उनका पायसीकरण कर सकते हैं। कुछ फ़ॉर्मूलेशनों में पायसीकारक या स्थिरकारी मिलाने की आवश्यकता हो सकती है। ऐसी स्थिति में यह पायसीकारक को समान रूप से मिलाने में मदद करता है। कैनुलाओं के माध्यम से एक से अधिक प्रावस्थाओं के इंजेक्शन के लिए अनुकूलित डिज़ाइन अनुरोध पर उपलब्ध हैं।

द्रव-द्रव निष्कर्षण

यह इंसर्ट सूक्ष्म बूँदों वाला विक्षुब्ध इमल्शन बनाकर द्रव-द्रव निष्कर्षण प्रक्रियाओं को बेहतर बनाता है, उदाहरण के लिए तेल प्रावस्था में विलायक प्रावस्था का इमल्शन। इससे भी प्रावस्थाओं के बीच संपर्क सतह बढ़ती है, जिससे बेहतर निष्कर्षण होता है और विलायक का उपयोग घटता है।

अधिक स्वच्छ दहन के लिए जल-मिश्रित ईंधन

निम्न श्रेणी के ईंधन तेलों, जैसे समुद्री जहाज़ों या विद्युत उत्पादन में प्रयुक्त भारी ईंधन तेल, का पानी के साथ पायसीकरण किया जा सकता है। इससे दहन अधिक कुशल होता है और NO_x के उत्सर्जन और कालिख में उल्लेखनीय कमी आती है।
जल-मिश्रित ईंधनों (इमल्शन ईंधनों) के अल्ट्रासोनिक पायसीकरण के बारे में और पढ़ें!

अवक्षेपण / सोनो-क्रिस्टलीकरण

द्रवों में अवक्षेपण द्वारा वर्णक या नैनोकण छोटे घटकों से निर्मित किए जा सकते हैं। इस स्थिति में, एक अतिसंतृप्त मिश्रण अत्यधिक सांद्रित पदार्थ से ठोस कण या क्रिस्टल बनाना शुरू करता है। ये कण एक निश्चित बिंदु तक बढ़ते हैं और अंततः अवक्षेपित हो जाते हैं। कणों/क्रिस्टलों के आकार और आकारिकी को नियंत्रित करने के लिए पूर्वगामी पदार्थ/अभिकर्मक के मिश्रण को नियंत्रित करना आवश्यक है।
सामान्यतः अवक्षेपण प्रक्रिया में मिश्रण, अतिसंतृप्ति, नाभिकन, कण वृद्धि और समुच्चयन शामिल होते हैं। समुच्चयन को ठोस की कम सांद्रता या स्थिरकारी पदार्थों द्वारा रोका जाता है। मिश्रण अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि अधिकांश अवक्षेपण प्रक्रियाओं में अभिक्रिया की गति बहुत अधिक होती है। InsertMPC48 तेज़, संकीर्ण इंजेक्ट की गई धाराओं को प्रबल अल्ट्रासोनिक कैविटेशन-जनित अपरूपण के साथ जोड़ता है। इससे मिश्रण की गति और कार्यक्षमता अधिकतम होती है तथा अधिक संख्या में और छोटे कण बनते हैं।

प्रयोगशाला परीक्षण से पायलट पैमाने और उत्पादन तक

Hielscher Ultrasonics किसी भी पैमाने पर इस तकनीक का परीक्षण, सत्यापन और उपयोग करने के लिए उपकरण प्रदान करता है। इस अवधारणा को मौजूदा प्रक्रियाओं में आसानी से शामिल किया जा सकता है।

1. प्रावस्था A को प्रवाह सेल के निचले भाग में स्थित द्रव प्रवेश पोर्ट में प्रविष्ट कराएँ
2. प्रावस्था B को प्रवाह सेल के किनारे स्थित छोटे द्रव प्रवेश पोर्ट या पोर्टों में प्रविष्ट कराएँ। यह फ़ीड 48 महीन नलियों के माध्यम से कैविटेशन क्षेत्र में इंजेक्ट की जाएगी
3. प्रवाह सेल के निकास पोर्ट पर बैक-प्रेशर वाल्व का उपयोग करके रिएक्टर का दाब समायोजित करें

बेंच-टॉप स्तर पर 1kW सोनिकेटर UIP1000hdT प्रक्रिया के प्रदर्शन और सोनिकेशन मापदंडों के अनुकूलन के लिए 100 से 1000L/hr (25 से 250 gal/hr) तक की प्रवाह दरों पर प्रसंस्करण कर सकता है। Hielscher अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर पायलट या उत्पादन पैमाने पर अधिक प्रसंस्करण आयतन तक रैखिक रूप से पैमाना बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। नीचे दी गई तालिका में प्रसंस्करण आयतन और अनुशंसित उपकरण आकार दिए गए हैं।