Ultrasonically Assisted Catalytic Extraction

Hielscher 초음파 반응기는 촉매 추출 처리 (CEP) 또는 소위 위상 전달 추출 (PTE)을 지원하고 개선하기 위해 많은 산업 분야에서 사용됩니다. 촉매 추출에는 액체-액체 또는 액체-고체와 같은 이질적인 비혼합상 시스템이 포함됩니다. 초음파의 높은 전단 및 캐비테이션력은 용질의 용해 속도를 크게 향상시켜 더 빠르고 완전한 추출로 이어집니다. 또한 이 효과는 사용되는 용매 또는 산의 양을 줄이는 데 사용할 수 있습니다. 입증 된 기술로서, 초음파 보조 추출은 추출 시간을 단축하고 유기 용매 소비를 줄인 환경 친화적 인 추출 기술에 대한 수요가 증가함에 따라 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

촉매 추출/상 전달 추출 – 기본

용어 “촉매 추출 처리(CEP) 또는 상 전달 추출(PTE)은 분석물의 추출 및 제거에 초점을 맞출 때 액체-액체 또는 고체-액체 분포를 설명합니다. 따라서 액체 또는 고체 희석액을 용매(액상)에 분산/유화해야 합니다. 용어로 “추출제” 용매의 활성 물질만 설명됩니다(즉, 균질한 '유기상(organic phase)’ 추출제, 희석제 및/또는 개질제를 포함하는) 주로 '수성에서 용질의 전달을 담당합니다.’ '유기농'에’ 단계. [IUPAC]입니다. 추출된 대상 물질을 추출물이라고 합니다.
속슐렛 추출, 침용, 마이크로파, 침투, 환류 및 증기 증류 하에서 추출 또는 터보 추출과 같은 기존 추출 방법은 종종 느리고 비효율적이며 많은 양의 유해 용매를 필요로 하여 환경에 해로운 비용 및 시간 소모적인 공정을 초래합니다.
초음파는 기존 추출 방법에 대한 입증된 대안으로, 유해한 용매를 적게 또는 전혀 사용하지 않고 더 빠르고 완전한 추출을 제공합니다! 초음파는 친환경적이고 친환경적인 처리를 위한 강력한 기술입니다.

초음파 보조 촉매 추출의 원리

물질을 추출하기 위해서는 추출할 물질이 담체상에서 용매상으로 용해될 수 있도록 비혼화성상을 혼합해야 합니다. 가장 일반적으로 상 전달 추출은 분산 단계에서 연속 상으로 수행되며, 이는 액적과 입자를 용매에 균일하게 분산시켜야 함을 의미합니다.
Power 초음파는 추출 과정에 몇 가지 긍정적인 영향을 미치는 잘 알려진 혼합 및 추출 기술입니다.

초음파 추출의 이점:

• 경계층 끊기
• 반데르발스(van-der-Waals) 세력 극복
• 불포화 액체를 접촉면으로 이동
• 전송 에이전트의 필요성을 줄이거나 제거합니다.
• 시간, 온도 및/또는 농도 감소
• 완전한 포화에 필요한 부피에 비해 초과량이 적습니다.
• 정제해야 할 부피 감소(예: 증류, 증발, 건조)
• 연속 교반 반응기(CSR) 없음
• 전력 절약
• 일괄 처리가 필요 없지만 인라인 처리
• 덜 산성이거나 저렴한 용매를 사용하십시오.
• 용제를 피하고 대신 수성 물질을 사용하십시오.
• 고형물 농도 또는 고점도 슬러리 처리
• 친환경 가공: 환경 친화적
• 사과산 또는 구연산과 같은 유기산을 사용하십시오.
• 다단계 추출 프로세스 방지

액체-액체 추출

기존 프로세스: 액체-액체 추출은 두 개의 서로 다른 비혼합 액체 상태에서 물질의 상대적 용해도에 따라 한 액상에서 다른 액상으로 물질을 추출하는 분할 방법입니다. 초음파를 사용하면 용질이 고성능으로 두 단계 사이에서 전달되는 속도가 향상됩니다 믹싱, 유화그리고 녹이는!
액체-액체 추출은 유기 용매를 사용하여 수용액에서 귀중한 성분을 분리하고 농축하는 분리 기술입니다. 액체-액체 추출은 다른 분리 기술(예: 증류)이 효과적이지 않을 때 종종 적용됩니다. 액체 액체 추출은 제약에 사용됩니다. & 화장품 (활성 화합물, API, 향료), 식품 및 농업 산업, 유기 및 무기 화학, 석유 화학 산업 및 습식 제련.

문제: 일반적인 문제는 액상의 비혼화성(용매와 희석제는 혼화성이 없음)이므로 적절한 혼합 방법이 필요합니다. 두 액체 상의 균일한 혼합은 희석액과 용매 사이의 상 전달을 촉진하기 때문에 신뢰할 수 있는 분산 또는 유화 방법이 중요합니다. 혼합물이 미세하고 두 상 사이의 접촉 면적이 높을수록 용해액이 한 액상에서 다른 액상으로 더 잘 이동할 수 있습니다. 기존의 추출 공정은 대부분 질량 전달을 촉진하는 데 부족하여 추출 공정이 느리고 종종 불완전합니다. 추출을 개선하기 위해 종종 과도한 양의 용매가 사용되며, 이로 인해 공정 비용이 많이 들고 환경 오염이 발생합니다.
 

 
용액: Ultrasonic Liquid-Liquid Extraction은 다양한 지점에서 기존의 액체-액체 추출 기술을 능가합니다.
힘 초음파는 믿을 수 있고는 쉽게 2개 이상 액체 단계를 함께 섞습니다. 초음파에 의해, 작은 방울은 나노 크기로 줄어들 수 있습니다. 마이크로 및 나노 에멀젼 얻어진다. 이에 의해, 생성된 캐비테이션력은 액상 사이의 질량 전달을 촉진합니다. 초음파 처리는 연속 인라인 시스템에서 실행할 수 있으므로, 대용량 그리고 고점도 액체 문제없이 처리 할 수 있습니다.
그러나 예를 들어 분석 목적의 마이크로 추출도 초음파 처리에 의해 개선 될 수 있습니다 (예 : 초음파 유화를 통한 이온 성 액체 기반 마이크로 추출).

초음파 추출의 이점:
강력한 초음파 힘 – 저주파/고출력 초음파로 생성 – 도움

• 물방울 모양 변경
• 에멀젼 전달제 또는 amphiphillic 촉매를 피하십시오.
• 세제나 계면활성제의 사용을 피하십시오.
• amphiphillic catalsts, 세제 또는 계면 활성제를 피하십시오.
• 계면활성제 층 없이 난류의 불안정한 에멀젼 생성

초음파로 개선된 고체-액체 추출

고체-액체 추출 또는 고체상 추출(SPE)의 목표는 액체 혼합물에 용해되거나 부유하는 분석물을 분리하고 물리적 및 화학적 특성에 따라 매트릭스에서 분리하는 것입니다. 따라서, 분리물은 적절한 용매의 도움으로 소르벤으로부터 용출된다. 추출된 물질을 용리(elute)라고 합니다.
기존의 SPE 기술은 침용, 속슬렛 추출, 침투, 환류와 증기 증류의 조합 또는 고속 혼합/터보 추출입니다. 고액 추출은 생물학, 화학, 식품, 제약 및 화장품 산업에서 화합물을 분리하는 일반적인 절차입니다. 금속 추출은 침출이라고도 합니다.
문제: 기존의 SPE 기술은 시간이 많이 걸리고 대부분 환경적으로 유해하고 오염된 비교적 많은 양의 용매를 필요로 하는 것으로 알려져 있습니다. 높은 공정 온도는 열에 민감한 추출물의 파괴로 이어질 수도 있습니다.
용액: 초음파를 이용한 고체-액체 추출을 사용하면 기존 SPE의 일반적인 문제를 일반적으로 극복할 수 있습니다. 초음파 처리는 용매 단계에서 고체의 미세한 분포를 제공하기 때문에 대상 물질이 용매로 질량 전달되는 것이 향상되도록 더 큰 계면 경계를 사용할 수 있습니다. 그 결과 용매 사용을 줄이거나 완전히 피하는 동안 더 빠르고 완전한 추출이 가능합니다(대신 물을 액상으로 사용). 힘 초음파의 신청에 의하여, 고체하 단계 적출은 더 능률적이고 경제적이고, 환경 친절한 실행될 수 있습니다. 오염 또는 위험한 용매의 감소 또는 회피로 인해 초음파 추출은 환경 친화적 인 것으로 간주 될 수 있습니다 친환경 프로세스. 경제적으로 에너지, 용매 및 시간이 절약되어 공정 비용이 절감됩니다.

초음파 용매 추출

용매 추출의 경우 용매(예: 유기 용매)를 사용하여 화합물을 다른 액체(예: 수성상)에서 용해시키고 분리합니다. 일반적으로 극성 용질이 많을수록 극성이 높은 용매에 용해되고 극성이 적은 용질이 극성이 적은 용매에 용해됩니다. 용매 추출을 사용하면 아세토니트릴 또는 기타 극성 용매를 사용하여 산화된 티오펜(설폭사이드, 설폰)을 오일 상태에서 분리할 수 있습니다. 용매 추출은 또한 산성 용액에서 우라늄, 플루토늄 또는 토륨과 같은 물질을 유기 인산염 트리로 추출하는 데 사용됩니다.N-부틸 인산염 (PUREX 공정).
용매 사용 줄이기: 초음파를 사용하면 공정에서 용매의 사용을 최소화하고 용매의 제품 부하를 최적화합니다. 또한 더 빠르고 완전한 추출로 이어집니다.
Ultrasonically-Assisted Oxidative Desulphurization에 대한 자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하십시오!

Ultrasonically-assisted Soxhlet 추출

Soxhlet 추출은 합성 및 분석 실험실에서 자주 사용되는 고액 추출 기술입니다. Soxhlet 추출은 주로 물질이 용매에 대한 용해도가 제한적이고 불순물이 해당 용매에 불용성인 경우에 적용됩니다.
초음파는 Soxhlet 추출과 매우 성공적으로 결합되어 수율을 높이고 추출 시간을 단축할 수 있습니다.
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초음파 처리를 사용한 용융물 추출

액체-액체 추출은 한쪽 또는 양쪽 액상이 용융 염 또는 수은과 같은 용융 금속인 혼합물에서 수행할 수 있습니다. 초음파 플로우 셀 반응기의 강력한 인라인 초음파 처리는 용융물과 같은 점도가 높은 액체도 처리 할 수 있습니다.

초음파 보조 침출

침출은 불활성 불용성 고체 담체에서 용질을 선택적으로 용해시키기 위해 산, 용매 또는 뜨거운 물을 사용하는 것을 설명합니다. 침출은 광석에서 금속을 추출하기 위해 광업에 자주 사용됩니다.
초음파 침출의 이점:

• 다공성 물질의 작은 오리피스 세척
• 멤브레인의 선택성 극복
• 고형물 파괴, 고형물 박리 및 응집 해제
• 패시브 레이어 제거
• 산화물 층의 제거
• 특히 표면 장력이 높은 액체의 경우 모든 재료 표면을 적십니다.
• 전단 박화

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모든 생산량에 대한 Hielscher 초음파 발생기

실험실, 벤치 탑 및 생산 규모에서의 초음파 처리 : 모든 Hielscher 초음파 장치는 24 시간 / 7d를 실행하도록 제작되었으며, 초음파 실험실 균질화기조차도 배치 또는 플로우 스루 모드에서 상당한 양을 처리 할 수 있습니다. 벤치 탑 및 산업용 초음파기는 고용량 및 고점도를 문제없이 처리 할 수 있도록 산업 등급으로 설계 및 제작되었습니다 – 고압 및 고온과 같은 까다로운 조건에서도(예: 초임계 CO2와 결합, 압출 공정 등). Hielscher의 강력한 초음파기는 용제, 연마성 액체 및 부식제를 처리 할 수 있습니다. 적절한 액세서리를 사용하면 초음파 시스템을 추출 공정 요구 사항에 최적으로 적용할 수 있습니다. 위험한 환경에 설치하기 위해, ATEX 또는 FM 등급 방폭형 초음파 시스템 사용할 수 있습니다.
따라서 Hielscher의 견고하고 강력한 초음파 발생기와 광범위한 액세서리를 사용하면 뜨거운 물 / 액체, 산, 금속 용융물, 소금 용융물, 용매 (예 : 메탄올, 헥산, 유기, 극성 용제 예 : 아세토 니트릴)와 같은 물질을 초음파 처리 할 수 있습니다.

순서도: 초음파 위상 전달 추출의 단계