Ultrahanggal segített katalitikus extrakció

A Hielscher ultrahangos reaktorokat számos iparágban használják a katalitikus extrakciós feldolgozás (CEP) vagy az úgynevezett fázistranszfer extrakció (PTE) segítésére és javítására. A katalitikus extrakció heterogén, nem elegyedő fázisrendszert foglal magában, például folyékony-folyadék vagy folyadék-szilárd anyag. Az ultrahangos nagy nyíró- és kavitációs erők jelentősen javítják az oldott anyagok oldódási sebességét, ami gyorsabb és teljesebb extrakcióhoz vezet. Ezenkívül ez a hatás felhasználható a felhasznált oldószer vagy sav mennyiségének csökkentésére. Bevált technikaként az ultrahanggal segített extrakciót egyre inkább használják a környezetbarát extrakciós technikák iránti növekvő igény miatt, rövidebb extrakciós idővel és csökkentett szerves oldószer-fogyasztással.

Katalitikus extrakció / fázistranszfer extrakció – Alapjait

A kifejezés “A katalitikus extrakciós feldolgozás (CEP) vagy fázistranszferes extrakció (PTE) a folyadék-folyadék vagy szilárd-folyadék eloszlást írja le, amikor az analitek extrahálása és eltávolítása összpontosít. Ezért a folyékony vagy szilárd hígítószert diszpergálni / emulgeálni kell az oldószerbe (folyékony fázis). A kifejezés szerint “Extraháló” Csak az oldószerben lévő hatóanyagot írják le (azaz a homogén "szerves fázist"’ amely magában foglalja az extrahálószert, a hígítószert és/vagy a módosítót), amely elsődlegesen felelős az oldott anyag vizes’ az "ökológiai’ fázis. [IUPAC]. A kivont célanyagot kivonatnak nevezzük.
A hagyományos extrakciós módszerek, mint például a soxhlet extrakció, macerálás, mikrohullámú sütő, perkoláció, reflux és vízgőzdesztilláció alatti extrakció vagy a turbóextrakció gyakran lassúak és nem hatékonyak és/vagy nagy mennyiségű veszélyes oldószert igényelnek, ami költséges és időigényes, környezetre káros folyamatot eredményez.
Az ultrahang bevált alternatívája a hagyományos extrakciós módszereknek, amely gyorsabb és teljesebb extrakciót biztosít kevesebb veszélyes oldószerrel vagy anélkül! Az ultrahang hatékony technika a zöld, evironmentális-barát feldolgozáshoz.

Az ultrahanggal segített katalitikus extrakció elve

Egy anyag extrahálásához a nem elegyedő fázisokat úgy kell összekeverni, hogy az extrahálandó anyag feloldódhasson a vivőfázisból az oldószeres fázisba. Leggyakrabban fázistranszferes extrakciókat végeznek diszpergált fázisból folyamatos fázisba, ami azt jelenti, hogy a cseppeket és részecskéket homogén módon kell diszpergálni az oldószerbe.
A teljesítmény ultrahang egy jól ismert keverési és extrakciós technológia, amely számos pozitív hatással van az extrakciós folyamatra:

Az ultrahangos extrakció előnyei:

• határfóliák áttörése
• legyőzni van-der-Waals erőit
• mozgassa a telítetlen folyadékot az érintkezési felületre
• csökkenti vagy megszünteti a transzferügynökök iránti igényt
• csökkenti az időt, a hőmérsékletet és/vagy a koncentrációt
• kevesebb felesleg a teljes telítettséghez szükséges térfogathoz képest
• kevesebb finomítandó térfogat (pl. desztillációval, párologtatással, szárítással)
• nincsenek folyamatosan kevert reaktorok (CSR)
• energiatakarékosság
• Nincs kötegelés, csak gyártósori feldolgozás
• használjon kevésbé savas vagy olcsóbb oldószert
• Kerülje az oldószereket, használjon inkább vizes anyagot
• nagy szilárdanyag-koncentrációk vagy nagy viszkozitású iszapok feldolgozása
• Zöld feldolgozás: környezetbarát
• használjon szerves savakat, például almasavat vagy citromsavat
• kerülje a többlépcsős extrakciós folyamatokat

folyadék-folyadék extrakció

Hagyományos folyamat: A folyadék-folyadék extrakció olyan megoszlási módszer, amellyel az anyagokat az egyik folyadékfázisból egy másik folyékony fázisba vonják ki, az anyagoknak a két különböző, nem elegyedő folyadékfázisban való relatív oldhatósága alapján. Az ultrahang használata javítja azt a sebességet, amellyel az oldott anyag nagy teljesítményű, a két fázis között átkerül keverés, Emulgeálószerés Feloldására!
A folyadék-folyadék extrakció olyan elválasztási technika, amely szerves oldószer segítségével izolálja és koncentrálja az értékes komponenseket egy vizes oldatból. A folyadék-folyadék extrakciót gyakran akkor alkalmazzák, ha más elválasztási technikák (pl. desztilláció) hatástalanok. A gyógyszeriparban folyékony-folyadék extrakciót használnak & kozmetikai (hatóanyagok, API-k, illatanyagok), valamint élelmiszer- és mezőgazdasági ipar szerves és szervetlen kémia, petrolkémiai ipar és hidrometallurgia számára.

Probléma: Gyakori probléma a folyékony fázisok elegyedhetetlensége (az oldószer és a hígítószer nem elegyedik), ezért megfelelő keverési módszerre van szükség. Mivel a két folyadékfázis egyenletes keverése elősegíti a hígítószer és az oldószer közötti fázisátadást, a megbízható diszpergáló vagy emulgeáló módszer döntő fontosságú. Minél finomabb a keverék és minél nagyobb az érintkezési felület a két fázis között, annál jobban tud az oldó az egyik folyadékfázisból a másikba jutni. A hagyományos extrakciós eljárásokból többnyire hiányzik a tömegátadás elősegítése, így az extrakciós folyamat lassú és gyakran hiányos. Az extrakció javítása érdekében gyakran túlzott mennyiségű oldószert használnak, ami drága és környezetszennyezővé teszi a folyamatot.
 

 
Megoldás: Az ultrahangos folyadék-folyadék extrakció kiemelkedik a hagyományos folyékony-folyadék extrakciós technikák különböző pontokon:
A teljesítmény ultrahang két vagy több folyadékfázist megbízhatóan és könnyen összekever. Ultrahangos kezeléssel a cseppek nanoméretre csökkenthetők, így finom mikro- és nanoemulziók kapunk. Ezáltal a generált kavitációs erők elősegítik a folyadékfázisok közötti tömegátadást. Mivel az szonikáció folyamatos inline rendszerben futtatható, nagy mennyiségek és Nagy viszkozitású folyadékok problémamentesen kezelhető.
De a mikroextrakció, pl. analitikai célokra, szonikálással is javítható (pl. Ionos folyadék alapú mikroextrakció ultrahangos emulgeálással).

Az ultrahangos extrakció előnyei:
Erőteljes ultrahangos erők – alacsony frekvenciájú / nagy teljesítményű ultrahanggal generálva – segít

• cseppek átformálása
• kerülje az emulziós transzferszereket vagy az amfihillikus katalizátorokat
• kerülje a mosó- és tisztítószerek vagy felületaktív anyagok használatát
• kerülje az amfihillikus katalsztokat, mosószereket vagy felületaktív anyagokat
• turbulens instabil emulziókat generál felületaktív rétegek nélkül

Szilárd-folyadék extrakció javított ultrahanggal

A szilárd-folyadék extrakció vagy szilárdfázisú extrakció (SPE) célja a folyékony keverékben oldott vagy szuszpendált analitek elkülönítése és mátrixból történő elkülönítése fizikai és kémiai tulajdonságaik szerint. Ezért az izolátumot megfelelő oldószer segítségével eluáljuk a szorbenekből. Az extrahált anyagot eluáljuk.
A hagyományos SPE technikák a macerálás, a soxhlet extrakció, a perkoláció, a reflux és a gőzdesztilláció kombinációja, vagy a nagy sebességű keverés / turbóextrakció. A szilárd-folyékony extrakció általános eljárás a vegyületek szétválasztására a biológiában, a kémiában, valamint az élelmiszeriparban, a gyógyszeriparban és a kozmetikai iparban. A fémek kivonását kimosódásnak is nevezik.
Probléma: A hagyományos SPE technikák időigényesek, és viszonylag nagy mennyiségű oldószert igényelnek, amelyek többnyire környezetveszélyesek és szennyezőek. A magas technológiai hőmérséklet akár a hőérzékeny kivonatok megsemmisítéséhez is vezethet.
Megoldás: Az ultrahanggal segített szilárd-folyadék extrakcióval a hagyományos SPE gyakori problémái általában leküzdhetők. Mivel az ultrahangos kezelés biztosítja a szilárd anyagok finom eloszlását az oldószer fázisában, nagyobb határfelületi határ áll rendelkezésre, hogy javuljon a célanyag tömegátadása az oldószerbe. Ez gyorsabb és teljesebb extrakciót eredményez, miközben az oldószerhasználat csökken vagy teljesen elkerülhető (helyette vizet használjon folyékony fázisként). A teljesítmény ultrahang alkalmazásával a szilárd fázisú extrakció hatékonyabb, gazdaságosabb és környezetkímélőbb. A szennyező vagy veszélyes oldószerek csökkentése vagy elkerülése miatt az ultrahangos extrakció környezetbarátnak tekinthető Zöld folyamat. Gazdasági szempontból a folyamat költségei csökkennek az energia-, oldószer- és időmegtakarításnak köszönhetően.

ultrahangos oldószeres extrakció

Oldószeres extrakció esetén oldószert (pl. szerves oldószert) használnak egy vegyület feloldására és elválasztására egy másik folyadéktól (pl. vizes fázis). Általában minél több poláris oldott anyag oldódik a polárisabb oldószerben, és annál kevesebb poláris oldott anyag a kevésbé poláris oldószerben. Oldószeres extrakcióval az oxidált tioféneket (szulfoxidokat, szulfonokat) acetonitril vagy más poláris oldószerek segítségével elválaszthatjuk az olajfázisból. Az oldószeres extrakciót olyan anyagok, mint az urán, plutónium vagy tórium savas oldatokból szerves foszfát-tri-N-butil-foszfát (PUREX-eljárás).
Csökkentse az oldószer-felhasználást: Az ultrahang használata minimalizálja az oldószerek használatát a folyamatban, és optimalizálja a termék terhelését az oldószerben. Ez gyorsabb és teljesebb extrakcióhoz is vezet.
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni az ultrahanggal segített oxidatív kéntelenítésről!

Ultrahanggal segített Soxhlet extrakció

A Soxhlet extrakció szilárd-folyadék extrakciós technika, amelyet gyakran használnak szintetikus és analitikai laboratóriumokban. A Soxhlet extrakciót főként akkor alkalmazzák, ha az anyag oldószerben csak korlátozottan oldódik, és a szennyeződés abban az oldószerben nem oldódik.
Az ultrahang nagyon sikeresen kombinálható a Soxhlet extrakcióval, ami megnövekedett hozamot és rövidebb extrakciós időt eredményez.
Kérjük, kattintson ide, ha többet szeretne megtudni az ultrahanggal segített Soxhlet extrakcióról!

Extrakció olvadékokban szonikálással

A folyadék-folyadék extrakciók olyan keverékekben végezhetők, ahol az egyik vagy mindkét folyadékfázis olvadék, például olvadt sók vagy olvadt fémek, például higany. Erőteljes inline szonikálás ultrahangos lehetővé teszi még a nagy viszkozitású folyadékok, például olvadék feldolgozását is.

Ultrahanggal segített kioldódás

A kioldódás savak, oldószerek vagy forró víz használatát jelenti az oldott anyag szelektív feloldására inert oldhatatlan szilárd hordozóból. A kioldódást gyakran használják a bányászatban a fémek ércekből történő kivonására.
Az ultrahangos kimosódás előnyei:

• mossa le a porózus anyagok kis nyílásait
• leküzdje a membránok szelektivitását
• szilárd anyagok elpusztítása, laminálás megszüntetése és szilárd anyagok agglomerátummentesítése
• passzív rétegek eltávolítása
• oxidrétegek eltávolítása
• nedvesítse meg az anyag teljes felületét, különösen a nagy felületi feszültségű folyadékok esetében
• nyírási hígítás

Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni az ultrahangos kimosódásról!

Hielscher szonikátorok bármilyen termelési mennyiséghez

Sonication laboratóriumban, padon és gyártási skálán: Minden Hielscher ultrahangos készülék 24h / 7d futtatására épül, még az ultrahangos laboratóriumi homogenizátorok is jelentős mennyiségeket dolgozhatnak fel kötegelt vagy átfolyó üzemmódban. Az asztali és ipari ultrahangos készülékeket ipari minőségben tervezték és építették, hogy nagy mennyiségek és nagy viszkozitások problémamentesen feldolgozhatók legyenek – még nagy igénybevételt jelentő körülmények között is, például nagy nyomás és magas hőmérséklet esetén (pl. szuperkritikus CO2-vel kombinálva, extrudálási folyamatokhoz stb.). A Hielscher robusztus ultrahangos készülékei képesek oldószerek, csiszolófolyadékok és maró anyagok kezelésére. A megfelelő tartozékok lehetővé teszik az ultrahangos rendszer optimális adaptálását az extrakciós folyamat követelményeihez. Veszélyes környezetbe történő telepítéshez, ATEX vagy FM besorolás robbanásbiztos ultrahangos rendszerek rendelkezésre állnak.
Ezáltal a Hielscher robusztus és erőteljes szonikátorok és a tartozékok széles választéka lehetővé teszi az olyan anyagok szonikálását, mint a forró víz / folyadékok, savak, fémolvadékok, sóolvadékok, oldószerek (pl. Metanol, hexán; szerves, poláris oldószerek, pl. acetonitril).

Folyamatábra: Az ultrahangos fázistranszfer extrakció szakaszai