Polyol Synthese iwwer Ultraschall Transesterifikatioun

Polyole si synthetesch Ester produzéiert haaptsächlech iwwer eng Transesterifikatioun vun Triglyceriden aus vegetabelen Ueleger oder Déierefetter. Dës Polyole si Rohmaterial fir d'Produktioun vu Polyurethanen, Biolubricanten an aner Chemikalien. Ultrasonication gëtt benotzt fir d'Transesterifikatiounsreaktiounen ze verbesseren andeems se intensiv Schéierkraaft an thermesch Energie applizéieren. Ultraschall a seng sonochemesch Effekter liwweren Reaktiounsenergie an hëllefen Massentransferbeschränkungen ze iwwerwannen. Doduerch verbessert d'Sonicatioun d'Transesterifikatiounsgeschwindegkeet, d'Ausbezuelung an d'allgemeng Effizienz wesentlech.

Ultraschall-Assisted Transesterification

Transesterifikatiounsreaktiounen sinn eng vun de wichtegste Syntheseweeër a gi wäit benotzt als eng effektiv Technik fir vegetabel Ueleger a Pëtrolsprodukter Ersatzspiller ze konvertéieren. Sono-Synthese (och sonochemesch Synthese, déi chemesch Synthese ass, déi iwwer High-Performance Ultraschall gefördert gëtt), ass bekannt fir seng positiv Effekter op Transesterifikatioun wéi och aner chemesch Prozesser.

Nohalteg Polyol Synthese vu Geméisueleg mat Ultraschall

Planz ofgeleet Fettsäuren, also vegetabel Ueleger, sinn e wäit verfügbaren an erneierbaren Rohmaterial a kënne fir d'Virbereedung vu biobaséierte Polyolen a Polyurethane benotzt ginn. D'Applikatioun vum Power Ultraschall erstellt favorabel sonochemesch Effekter, déi d'katalytesch Reaktioun vun der Transesterifikatioun wesentlech beschleunegen. Zousätzlech verbessert d'Sonicatioun d'Ausbezuele vu synthetiséierte Polyolen well déi intensiv Mëschenergie vun der akustescher Kavitatioun d'Masstransferbegrenzung iwwerwannt. Ultrasonic Transesterifikatiounsreaktiounen si bekannt fir effizient mat nidderegen Alkohol a Katalysator als konventionell Transesterifikatiounsreaktiounen ze lafen. Dëst féiert zu enger verbesserter Gesamteffizienz duerch Ultraschall.

Ultraschall Synthese vun engem Pentaerythritol Ester-baséiert Biolubricant

Pentaerythritol Ester kann effizient aus Rapsueleg synthetiséiert ginn iwwer zwee-Schrëtt sonochemesche Prozess wéi bewisen vum Fuerschungsteam vun Arumugam. An hirer Optimisatiounsstudie hunn d'Fuerscher den Hielscher Ultrasonicator UP400St benotzt (kuckt Bild lénks). An der éischter sonochemesch geförderter Transesterifikatioun gëtt Rapsöl mat Methanol op Methylester reagéiert. Am zweeten Transesterifikatiounsschrëtt reagéiert de Methylester mat Xylen an engem Katalysator op Pentaerythritolester. De Fuerscher konzentréiert sech op d'Optimiséierung vun Ultraschallprozessparameter fir d'Ausbezuelung an d'Gesamteffizienz vun der Pentaerythritol Ester Synthese ënner Ultraschall ze verbesseren. Verbesserte Ausbezuele vun 81,4% Pentaerythritolester gouf mat engem Ultraschallpuls vu 15 s, enger Ultraschallamplitude vu 60%, enger Katalysatorkonzentratioun vun 1,5 gew.% an der Reaktiounstemperatur vun 100°C erreecht. Fir Qualitéitskontrolle gouf de sonochemesch synthetiséierte Pentaerythritolester mat syntheteschen Grad Kompressoröl verglach. Als Conclusioun proposéiert d'Etude datt den ultraschall-geförderten successive Transesterifikatiounsprozess eng effizient Method ass fir de konventionelle successive Transesterifikatiounsprozess fir d'Synthese vu Pentaerythritol Ester-baséiert Biolubricant ze ersetzen. Déi grouss Virdeeler vum Ultraschall-Transesterifikatiounsprozess sinn erhéicht Ausbezuele vu Pentaerythritolester, eng verkierzte Reaktiounszäit a wesentlech méi niddereg Reaktiounstemperaturen. (cf. Arumugam et al., 2019)

Ultraschall verstäerkt zweestufeg Transesterifikatioun vu Rapsöl zum Pentaerythritolester.
(adaptéiert vun Arumugam et al., 2019)

Pentanal-ofgeleet Acetalester iwwer Ultraschallsynthese

D'Fuerschungsteam vu Kurniawan synthetiséiert dräi pentanal-ofgeleet Acetalester iwwer sonochemesch Method mat de Prinzipien vun der grénger Chimie. Sonication gouf benotzt fir zwee chemesch Schrëtt ze förderen:

1. Esterifikatioun vun 9,10-Dihydroxyoctadecanoic sauerem
2. Acetalysatioun vun Alkyl 9,10-Dihydroxyoctadecanoat

Fir d'Estere vun Alkyl-9,10-Dihydroxystearat ze produzéieren sinn zwee Schrëtt erfuerderlech an Ausbezuele vu 67-85% goufen kritt. Fir Effizienz Evaluatioun, war d'sonochemical Method mat der konventionell reflux Technik Verglach. Ausserdeem goufen homogen a fest Säure Katalysatoren, nämlech Schwefelsäure (H2SO4), natierlech Bentonit, an H-Bentonit benotzt fir den Afloss an Effizienz vu verschiddene Katalysatoren ze bestëmmen. Et gouf fonnt datt sonochemesch Veresterung vun der Säure katalyséiert duerch H-Bentonit Produkter zu bis zu 70% Rendement an 3 Mol méi kuerz Reaktiounszäit wéi d'Refluxmethod huet, wat bemierkenswäert ass. Déi lescht Acetaliséierungsschrëtt mat n-Pentanal an der Präsenz vun H-Bentonit mat Hëllef vun Ultraschall huet dräi pentanal-ofgeleet Dioxolan-Derivate an 69-85% Ausbezuelen, déi méi héich sinn wéi déi konventionell Method. D'Refluxmethod erfuerdert eng méi laang Reaktiounszäit wéi déi sonochemesch Method, well d'Ultraschallsynthese nëmmen 10-30min erfuerdert. Zousätzlech zu der wesentlech méi kuerzer Reaktiounszäit ënner Sonikatioun gouf eng bemierkenswäert Ausbezuelung vun all Ester mat der sonochemescher Method kritt.
De Fuerscher huet och berechent datt d'Energiefuerderunge vun der sonochemescher Reaktioun ca. 62-mol manner wéi déi vun der konventioneller Method. Dëst reduzéiert Käschten an ass ëmweltfrëndlech.
D'Untersuchung vun de physikaleschen chemeschen Eegeschafte vun all Produkt huet opgedeckt datt Methyl-8-(2-Butyl-5-Oktyl-1,3-Dioxolan-4-yl)Oktanoat e potenziellen neie Biolubricant ass mat de Funktionalitéiten fir allgemeng Schmiermëttel z'ersetzen. (cf. Kurniawan et al., 2021)

Transesterifikatioun vu Pentaerythryl Ester mat Ultraschall

Pentaerythryl Ester kënnen aus vegetabelen Ueleger wéi Sonneblummen, Leinsamen a Jatropha Ueleg kritt ginn. D'Fuerschungsteam vun Hashem huet d'Synthese vu biobaséierte Schmiermëttel iwwer eng successiv Basiskatalyséiert Transesterifikatioune bewisen, déi zwee Transesterifikatiounsschrëtt involvéiert. Si hunn d'Machbarkeet vun der Synthese mat Sonneblummen, Leinsamen a Jatropha Ueleg bewisen. Am éischte Schrëtt goufen d'Ueleger an déi entspriechend Methylester ëmgewandelt. Am zweete Prozess goufen d'Methylester an Pentaerythrylester duerch d'Aktioun vu Pentaerythritol ëmgewandelt wéi am folgende Schema gewisen: (cf. Hashem et al., 2013)

No der Transesterifikatioun vu Geméisueleg op Methylester ginn d'Methylester an Pentaerythrylester ëmgewandelt duerch d'Aktioun vu Pentaerythritol wéi am Schema uewen gewisen.
(cf. Hashem et al., 2013)

Déi bedeitend Reaktiounsverbesserungseffekter vun der Ultraschall op Transesterifikatioun sinn wëssenschaftlech bewisen a schonn zënter Joerzéngte industriell adoptéiert. Dat prominentst Beispill fir ultraschall verbessert Transesterifikatioun ass d'Konversioun vun Ueleger a Fette a Fettsäure Methylester (FAME), bekannt als Biodiesel.
Liest méi iwwer d'Ultraschall-assistéiert Transesterifikatioun vun (Offall) Ueleger a Fetter a Biodiesel!

Ultrasonic Probes a Reaktoren fir Transesterifikatioun an aner chemesch Synthesen

Hielscher Ultrasonics ass Äre Spezialist wann et ëm raffinéiert High-Performance Ultrasonicators fir sonochemesch Reaktiounen kënnt. Hielscher designt, fabrizéiert a verdeelt High-Power Ultrasonicatoren an Accessoiren wéi Sonden (Sonotroden), Reaktoren a Flowzellen an all Gréisst a liwwert chemesch Laboratoiren wéi och chemesch Produktiounsanlagen op industrieller Skala. Vu kompakt Labo Ultraschall-Geräter bis industriell Ultraschallsonden a Reaktoren, Hielscher huet den ideale Ultraschallsystem fir Äre Prozess. Mat laanger Erfarung an Uwendungen wéi Sono-Katalyse a Sono-Synthese, wäert eist gutt ausgebilte Personal Iech de passenden Setup fir Är Ufuerderunge recommandéieren.
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert héich performant Ultraschallsystemer vu ganz héijer Robustheet a fäeg fir intensiv Ultraschallwellen ze liwweren, well all Hielscher industriell Ultraschaller kënne ganz héich Amplituden a kontinuéierlecher Operatioun (24/7) liwweren. Déi robust Ultraschallsystemer erfuerderen bal keen Ënnerhalt a si gebaut fir ze lafen. Dëst mécht Hielscher Ultraschallausrüstung zouverlässeg fir schwéier Applikatiounen ënner usprochsvollen Konditiounen. Speziell Sonotroden fir héich Temperaturen oder ganz haart Chemikalien sinn och verfügbar.
Héchste Qualitéit – Designt a Made in Germany: All Ausrüstung ass entworf a fabrizéiert an eisem Sëtz an Däitschland. Virun der Liwwerung un de Client gëtt all Ultraschallapparat suergfälteg ënner voller Laascht getest. Mir striewen no Client Zefriddenheet an eis Produktioun ass strukturéiert fir héchst Qualitéitssécherung ze erfëllen (zB ISO Zertifizéierung).

D'Tabell hei drënner gëtt Iech eng Indikatioun vun der geschätzter Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschaller: