MultiPhaseCavitator-Insert untuk Sel Aliran Ultrasonik

Sisipan MultiPhaseCavitator (InsertMPC48) dirancang untuk memperbaiki pemrosesan ultrasonik campuran cair / cairan atau cairan / gas. 48 cannulas sangat halus menyuntikkan cairan atau gas ke dalam fasa cair tepat di zona kavitasi. Hal ini menciptakan tetesan tertunda yang sangat kecil atau gelembung gas yang menghasilkan area permukaan spesifik yang sangat tinggi.

Penyisipan ini sangat berguna untuk emulsi kimia, seperti Phase-Transfer-Reactions, Phase-Transfer-Catalysis (PTC) atau Liquid-Liquid-Extraction. Bidang aplikasi lain yang menarik adalah pengendapan partikel dari dua prekursor cair atau sono kristalisasi. Insert ini dirancang untuk reaktor sel aliran Hielscher dan memungkinkan pemrosesan batch atau kontinyu.

Satu dan 48 Port Injeksi

Ultrasonikasi adalah cara efektif untuk emulsifikasi dan pencampuran. Berbeda dengan pengaturan konvensional, di mana fase terpisah digabungkan sebelum masuk ke sel aliran dan kavitasi, sel sisipan aliran ini meningkatkan kombinasi dua fase. Ketika cairan disuntikkan melalui 48 cannual halus, serta memasukkan sel aliran dalam untaian yang sangat sempit. Sisanya menggunakan 48 cannual medis dengan diameter dalam dari 0,3 mm sampai 1,2 mm. Cannual ini bisa dengan mudah diganti dan harganya murah (steril, sekitar 2ct / pc). Kavitasi ultrasonik (pada 20 kHz) memotong 48 cairan standar yang masuk menjadi tetesan kecil saat mereka memasuki fase cair di flow cell/ sel aliran.
Desain berlaku tekanan pakan yang sama dari satu pasokan untuk semua 48 cannulas untuk tingkat aliran antara cannulas.

48/entry port ke reaktor ultrasonik untuk reaksi cair-cair

Penggunaan dan Aplikasi

Reaktor ultrasonik Hielscher sering digunakan untuk mengemulsi, memperbaiki kinetika proses transfer tahap atau tingkat pelarutan dalam sistem fase cair-cair. Contoh untuk proses tersebut adalah desulfurisasi oksidatif dengan hidrogen peroksida dan ekstraksi pelarut berikutnya atau transesterifikasi katalis yang dikatalisis oleh dasar trigliserida.
Kelarutan terbatas dari satu fase reagen pada fase pereaksi lain adalah masalah yang signifikan dalam proses kimia emulsi karena kedua fase bereaksi satu sama lain hanya pada interphase. Tanpa ultrasonik, ini menghasilkan laju reaksi rendah dan kinetika konversi yang lambat dalam sistem dua fasa.
Dengan menggunakan insert dengan reaktor ultrasonik, kavitasi menghasilkan shear hidrolik yang tinggi dan memecahkan fase yang disuntikkan ke tetesan mikron dan tetesan. Karena luas permukaan spesifik dari batas fasa berpengaruh terhadap laju reaksi kimia, penurunan diameter droplet yang signifikan ini meningkatkan kinetika reaksi dan dapat mengurangi atau menghilangkan kebutuhan agen transfer fasa. Persentase volume fase yang disuntikkan dapat diturunkan, karena emulsi yang lebih halus membutuhkan volume yang lebih sedikit untuk menyediakan permukaan kontak yang sama dengan fase pereaksi lainnya.
Penggunaan insert ini dapat menurunkan jumlah yang diperlukan dari katalis emulsi amphiphilic atau fase transfer katalis (PTC), seperti garam amonium kuarter dengan kemampuan uniknya untuk larut dalam cairan berair dan organik.

Peningkatan Massa-Transfer untuk Reaksi Kimia

Ketika dua fase reagen bereaksi pada batas fase, produk reaksi menumpuk di permukaan tetesan dan menghalangi fase reagen untuk berinteraksi pada interface. Shear hidrolik yang disebabkan oleh hasil kavitasi ultrasonik dalam aliran turbulen dan pengangkutan material dari dan ke permukaan tetesan dan menyebabkan koalesensi berulang dan pembentukan tetesan baru berikutnya. Seiring reaksi berlangsung dengan berjalannya waktu, sonikasi memaksimalkan eksposur dan interaksi reagen.
Efek ini digunakan dalam banyak proses, seperti transesterifikasi minyak nabati menjadi biodiesel atau sintesis poliester oleh transesterifikasi diester dengan diol untuk membentuk makromolekul.

Emulsi / Emulsifikasi

Penyisipan sel insert ini meningkatkan emulsifikasi saat mencampur cairan yang tidak bercampur. Hal ini menyebabkan ukuran tetesan yang lebih kecil dan distribusi ukuran yang lebih sempit – faktor kunci untuk stabilitas emulsi. Dengan disain ini Anda bisa menyuntikkan dan mengemulsi cairan viskositas rendah dan menengah ke dalam cairan viskositas tinggi sekalipun, seperti bahan heavy fuel oil (HFO), polimer atau gel. Beberapa formulasi mungkin memerlukan pengemulsi atau zat penstabil untuk ditambahkan. Dalam hal ini membantu untuk mencampur pengemulsi secara seragam. Desain yang disesuaikan untuk injeksi lebih dari satu fase meskipun cannula yang tersedia berdasarkan permintaan.

Ekstraksi Cair-Cair

Insert ini meningkatkan proses ekstraksi cair-cair dengan membuat emulsi bergolak halus, misalnya dari fase pelarut dalam fase minyak. Sekali lagi, ini meningkatkan permukaan kontak fasa dan menghasilkan ekstraksi yang lebih baik dan mengurangi penggunaan pelarut.

Aqua-Fuels untuk Cleaner Combustion

Bahan bakar minyak kelas rendah, seperti bahan bakar minyak berat yang digunakan pada kapal laut atau untuk pembangkit listrik dapat diemulsi dengan air. Hal ini menghasilkan pembakaran yang lebih efisien dan pengurangan NO yang signifikan_x emisi dan jelaga.
Baca lebih lanjut tentang emulsifikasi ultrasonik bahan bakar air (bahan bakar emulsi)!

Presipitasi / Sono-kristalisasi

Pigmen atau nano-partikel dapat dihasilkan dari atas ke bawah dengan presipitasi dalam cairan. Dalam kasus ini, campuran supersaturated mulai membentuk partikel padat atau kristal dari bahan yang sangat terkonsentrasi. Partikel ini akan tumbuh sampai titik tertentu dan akhirnya mengendap. Untuk mengendalikan ukuran / partikel / ukuran kristal dan morphology, mengendalikan prekursor / pencampuran reagen sangat penting.
Secara umum, proses curah hujan melibatkan: pencampuran, supersaturasi, pembentukan inti, partikel pertumbuhan, dan aglomerasi. Yang terakhir ini dihindari dengan konsentrasi padat rendah atau dengan zat penstabil. Pencampuran ini kritis; seperti kebanyakan proses presipitasi, kecepatan reaksi sangat tinggi. InsertMPC48 menggabungkan jet injeksi cepat yang sempit dengan shear kavitasi ultrasonik yang kuat. Ini memaksimalkan kecepatan dan kinerja pencampuran yang menciptakan partikel yang lebih banyak dan lebih kecil.

Dari Lab Pengujian untuk Skala Pilot dan Produksi

Hielscher Ultrasonics menawarkan peralatan untuk menguji, memverifikasi dan memanfaatkan teknologi ini pada skala apapun. Konsepnya mudah dimasukkan ke dalam proses yang ada.

1. Feed tahap A ke dalam liquid entry port di bagian bawah flow cell/sel aliran
2. Feed tahap B ke dalam smaller liquid entry port(s) di sisi sel aliran. Feed ini akan disuntikkan ke daerah kavitasional melalui 48 pipa halus
3. Menyesuaikan tekanan reaktor dengan menggunakan katup tekanan balik pada port outlet sel aliran

Tingkat bench-top UIP1000hd (1kW) dapat memproses laju aliran dari 100 sampai 1000L / jam (25 sampai 250 gal / jam) untuk demonstrasi proses dan untuk optimalisasi parameter sonication. Prosesor ultrasonik Hielscher dirancang untuk skala linier hingga volume pemrosesan yang lebih besar pada skala pilot atau produksi. Tabel di bawah ini berisi daftar volume pemrosesan dan ukuran peralatan yang direkomendasikan.