Hielscher ultralydteknologi

Ultralydassistert katalytisk ekstraksjon

Hielscher ultralyd reaktorer anvendes i mange industrier for å hjelpe og forbedre den katalytiske utvinning behandling (CEP) eller såkalt fase-transfer-ekstraksjon (PTE). Katalytisk ekstraksjon omfatter en heterogen ikke-blandbar fase-systemet, så som væske-væske eller væske-faststoff. Ultrasoniske høy skjærkraft og Kavitasjon krefter bedre oppløse forekomst av løste stoffer i betydelig grad fører til en raskere og mer fullstendig ekstraksjon. I tillegg kan denne effekten bli anvendt for å redusere mengden av løsningsmiddel eller syre som anvendes. Som påvist teknikk, blir den ultrasonisk assistert utvinning anvendes i økende grad på grunn av en økende etterspørsel etter miljøvennlige ekstraksjonsteknikker med en forkortet ekstraksjon tid og redusert organisk løsningsmiddel forbruk.

Katalytisk Utvinning / Phase Transfer Utvinning - Fundamentals

begrepet “Katalytisk Ekstraksjon Processing (CEP) eller faseoverførings Extraction (PTE) beskriver væske-væske eller faststoff-væske-fordeling ved ekstraksjon og fjernelse av analytter er fokusert. Derfor er flytende eller fast fortynningsmiddel har som skal dispergeres / emulgeres i løsningsmidlet (væskefase). Med begrepet “ekstraktant” bare det aktive stoffet i oppløsningsmidlet, er beskrevet (dvs. den homogene ‘organiske fasen’ som består av ekstraksjonsmiddel, fortynningsmiddel og / eller den modifiserende middel), som er primært ansvarlig for overføring av oppløst substans fra den ‘vandige’ til den ‘organiske’ fase. [IUPAC]. Målet materiale som utvinnes betegnes som ekstrakt.
Tradisjonelle ekstraksjonsmetoder såsom Soxhlet-ekstraksjon, maserasjon, mikrobølgeovn, perkolering, ekstraksjon under tilbakeløp og dampdestillasjon, eller turbo-ekstraksjon er ofte langsom og ineffektiv og / eller krever en stor mengde av skadelige løsningsmidler som resulterer i en kostnadsintensiv og tidkrevende prosess som er skadelig for miljøet.
Ultralyd er en velprøvd alternativ til konvensjonelle ekstraksjonsmetoder som gir en hurtigere og mer fullstendig ekstraksjon med mindre eller ingen skadelige løsningsmidler! Ultralyd er en kraftfull teknikk for grønn, evironmental-vennlig behandling.

Prinsipp for ultrasonisk Assisted Katalytisk Extraction

For ekstraksjon av et stoff, må de ikke-blandbare faser blandes, slik at substansen som skal ekstraheres kan oppløses fra den fase bæreren inn i oppløsningsmiddelfasen. Mest vanlig faseoverførings ekstraksjoner utføres fra en dispers fase i en kontinuerlig fase, noe som betyr at dråper og partikler må være dispergert homogent i løsningsmidlet.
Strøm ultralyd er en velkjent blanding og utvinningsteknologi som har flere positive effekter på ekstraksjonsprosessen:

  • Forbedret reaksjonskinetikk
  • Fin blanding av bærer (sorbens) og løsningsmidlet
  • Økt grenseflate mellom de to fasene
  • økt masseoverføring
  • Fjerning av passiveringssjikt fra partikkeloverflaten
  • Cell avbrudd & oppløsning
  • Mer fullstendig ekstraksjon som resulterer i høyere utbytter
  • Enkel & lagringen
  • Grønn Prosess: miljøvennlig

Arbeidsprinsippet Ultralyd Kavitasjon

De ovenfor nevnte fordeler ved ultralyd på ekstraksjonsprosessene er virkningene av ultralyd kavitasjon. Når kraftige ultralydbølger kobles til et flytende medium, danner bølgene høytrykks- / lavtrykkssykluser. Under lavtrykkssyklusene kommer små bobler eller hulrom i den sonikerte væsken. Disse boblene vokser over flere lavtrykkssykluser til de ikke kan absorbere mer energi. Når boblene har oppnådd scenen for maksimal energiabsorpsjon, kollapser de voldsomt under en høytrykkssyklus. Bobleimplosjonen skaper lokalt svært ekstreme forhold som svært høy temperatur (ca 5.000K), svært høye trykk (ca. 2.000atm), meget høye kjølehastigheter og væskestråler med hastigheter på opptil 280m / s (ca. 630mph) . Dette fenomenet kalles kavitasjon. Disse ekstreme forholdene gjør ultrasonicering til en kraftig og allsidig metode for flytende behandling.
For ekstraksjonsformål blandes to faser intensivt i ultralydkavitasjonsfeltet. Dråper og partikler brytes ned til submikron- og nano-størrelser. Dette utvikler forstørrede overflater for en forbedret masseoverføring fra en fase til den andre. Den økte grensesnittet mellom de to faser resulterer i forstørret kontaktflateområde for ekstraksjonen slik at massoverføringen blir forbedret på grunn av fjerning av stillestående væskelag ved fasegrensen. Massoverføringen økes ytterligere på grunn av fjerning av passiverende lag fra partikkeloverflaten. For utvinning av biologisk materiale fra celler og vev, økes masseoverføringen ved ultralydcelleforstyrrelser. Alle disse effektene fører til en mer fullstendig ekstraksjon som resulterer i høyere utbytter.

Fordeler med Ultrasonic Extraction:

  • bryte grensesjikt
  • kommer på van-der-Waals krefter
  • bevege umettet væske til å kontakte overflaten
  • redusere eller eliminiate behovet for overføringsmidlene
  • redusere tid, temperatur og / eller konsentrasjon
  • mindre overskudd i forhold til volumet som er nødvendig for fullstendig metning
  • mindre volum som skal raffineres (for eksempel ved destillasjon, fordampning, tørking)
  • ingen kontinuerlig omrørte reaktorer (CSR)
  • spare strøm
  • ingen doserings men inline behandling
  • bruke mindre surt eller billigere løsemiddel
  • unngå løsningsmidler, bruk vandig stedet
  • prosess høye faststoffkonsentrasjoner eller høye oppslemninger viskositet
  • grønn behandling: miljøvennlig
  • anvende organiske syrer, slik som eplesyre eller sitronsyre
  • unngå flertrinns utvinningsprosesser
Ultralyd med høy effekt er en påvist teknikk for å trekke ut komponenter som gir høyere utbytte og raskere behandling (Klikk for å forstørre!)

Rask og effektiv utvinning av ultralyd

Ultralyd Utvinning for:

  • Biologi
  • Kjemi
  • Mat & Pharma
  • Analyse
  • atom behandlingen
  • gruvedrift
  • desulfurization
  • organiske forbindelser
  • geokjemi
  • rensing

Informasjonsforespørsel




Merk våre Personvernregler.


Væske-væske-ekstraksjon

Konvensjonell Prosess: Væske-væske-ekstraksjon er en partisjone metode for å utvinne stoffer fra en flytende fase i en annen flytende fase basert på stoffenes relative løseligheter i de to forskjellige ikke-blandbare væskefaser. Bruken av ultralyd forbedrer hastigheten som det oppløste materiale blir overført mellom de to fasene ved høyytelse Blande, emulgeringog oppløsning!
Væske-væske-ekstraksjon er en separasjonsteknikk for å isolere og konsentrere verdifulle bestanddeler fra en vandig løsning ved hjelp av et organisk løsningsmiddel. Den væske-væske-ekstraksjon blir ofte benyttet når en andre separasjonsteknikker (f.eks destillasjon) er ineffektive. Væske-væske-ekstraksjon blir brukt i den farmasøytiske & kosmetiske (aktive forbindelser, API, duftstoffer), samt mat og landbruksindustrien, for organisk og uorganisk kjemi, petrokjemisk industri, og hydrometallurgi.

Problem: Et vanlig problem er ublandbarheten av væskefasene (løsningsmiddel og fortynningsmiddel er ikke blandbar), slik at en riktig blandingsmetode er nødvendig. Ettersom en jevn blanding av begge flytende faser fremmer faseoverføringen mellom fortynningsmiddel og løsningsmiddel, er en pålitelig dispergerings- eller emulgeringsmetode avgjørende. Jo finere blandingen og jo høyere kontaktområdet mellom begge faser, desto bedre kan løsningsmidlet reise fra en væskefase til en annen væskefase. Konvensjonelle ekstraksjonsprosesser mangler for det meste i fremme av masseoverføring, slik at utvinningsprosessen er langsom og ofte ufullstendig. For å forbedre ekstraksjonen, brukes ofte store mengder løsningsmiddel, noe som gjør prosessen dyr og miljøforurensende.

Løsning: Ultrasonisk væske-væskeekstraksjon utmerker tradisjonelle væske-væskeekstraksjon teknikker på forskjellige punkter:
Strøm ultralyd blander to eller flere flytende faser pålitelig og lett sammen. Ved ultralydbehandling, kan små dråper reduseres til nano-størrelse, slik at fint mikro- og nano emulsjoner Det oppnås. Derved vil de genererte Kavitasjon krefter som fremmer masseoverføring mellom væskefasene. Som ultralyd kan kjøres i en kontinuerlig inline-system, store volumer og høyviskøse væsker kan håndteres uten problemer.
Men også mikro-ekstraksjon, f.eks for analytiske formål, kan forbedres ved ultralydbehandling, også (f.eks ionisk væske-baserte mikro-ekstraksjon med ultrasonisk emulgering).

Kraftige ultralydskrefter er en velkjent og pålitelig teknikk for utvinning (Klikk for å forstørre!)

Ultralydkavitasjon i væske

Fordeler med Ultrasonic Extraction:
Kraftige ultralyd krefter – som genereres av lavfrekvens / høyeffekts ultralyd – bidrar til å

  • omforme dråper
  • unngå emulsjon overføringsmidler eller katalysatorer amphiphillic
  • unngå bruk av vaskemidler eller overflateaktive
  • unngå amphiphillic catalsts, vaskemidler eller overflateaktive midler
  • generere turbulent ustabile emulsjoner uten overflateaktive sjikt

Faststoff-væske-ekstraksjon

Målet med faststoff-væske-ekstraksjon eller fastfase-ekstraksjon (SPE) er det å separere analytter, som er oppløst eller suspendert i en flytende blanding, og for å isolere dem fra en matrise i henhold til deres fysiske og kjemiske egenskaper. Derfor er isolatet eluert fra sorbens med hjelp av et passende oppløsningsmiddel. Den ekstraherte substans kalles elueres.
Konvensjonelle teknikker er SPE maserasjon, Soxhlet-ekstraksjon, perkolering, kombinasjon av refluks og dampdestillasjon, eller blanding ved høy hastighet / turbo-ekstraksjon. Det faste stoff-væske-ekstraksjon er en vanlig prosedyre for å separere forbindelser i biologi, kjemi, så vel som i næringsmiddelindustrien, farmasøytisk og kosmetisk industri. Utvinning av metaller er også kjent som utluting.
Problem: Konvensjonelle SPE er kjent teknikker som tidkrevende og krever forholdsvis store mengder av løsningsmidler som er mest miljøfarlige og forurensende. Høye prosesstemperaturer kan til og med føre til ødeleggelse av termisk følsomme ekstrakter.
Løsning: Med en ultrasonisk assistert solid-væske-ekstraksjon, kan de vanligste problemene med tradisjonelle SPE normalt vunnet. Som ultralydbehandling gir en fin fordeling av de faste stoffer i løsningsmiddelfasen, er et større grenseflategrense tilgjengelig slik at masseoverføringen av målstoffet i løsningsmidlet blir forbedret. Dette resulterer i en raskere og mer fullstendig ekstraksjon mens oppløsningsmidlet bruk reduseres eller unngås fullstendig (bruke vann som flytende fase i stedet). Ved påføring av kraft ultralyd, kan det fastfase ekstraksjon utføres mer effektiv, økonomisk, og til miljømessige-vennlig. På grunn av den reduksjon eller unngåelse av forurensende eller skadelige oppløsningsmidler, kan ultralyd ekstraksjon betraktes som miljøvennlige grønn prosess. Økonomisk sett blir prosesskostnadene redusert på grunn av besparelser av energi, oppløsningsmiddel, og tid.

oppløsningsmiddelekstraksjon

I tilfelle av et løsningsmiddel-ekstraksjon, blir et løsningsmiddel (for eksempel et organisk oppløsningsmiddel) benyttes for å oppløse og separere en forbindelse fra en annen væske (for eksempel en vandig fase). Generelt er de mer polare oppløste stoffer oppløses i det polare løsningsmiddel, og de mindre polare oppløste stoffer i den mindre polart løsningsmiddel. Ved hjelp av løsningsmiddel-ekstraksjon, er det mulig å separere oksyderte tiofener (sulfoksyder, sulfoner) fra en oljefase ved å anvende acetonitril eller andre polare oppløsningsmidler. Oppløsningsmiddelekstraksjon er også brukt til å trekke ut materialer, så som uran, plutonium, thorium eller fra syreoppløsninger til organophosphate tri-N-butyl-fosfat (PUREX prosess).
Redusere bruk av løsemidler: Bruken av ultralyd reduserer bruken av oppløsningsmidler ved fremgangsmåten og optimaliserer produktmengden i løsningsmidlet. Det fører også til en raskere og mer fullstendig ekstraksjon.
Klikk her for å lese mer om ultralyd pasning Oksidativt avsvovling!

Ultralyd pasning Soxhlet Extraction

Soxhlet ekstraksjon er en faststoff-væske-ekstraksjon teknikk som hyppig anvendes syntetiske og analytiske laboratorier. Soxhlet-ekstraksjon er hovedsakelig brukt når et stoff som har bare en begrenset oppløselighet i et oppløsningsmiddel, og at urenheten er uløselig i det løsningsmiddel.
Ultralyd kan meget vellykket kombineres med Soxhlet-ekstraksjonen resulterer i øket utbytte og kortere utvinning tid.
Klikk her for å lære mer om ultralyd assistert Soxhlet utvinning!

Ekstraksjon i Melts

Væske-væske-utdrag kan utføres i blandinger der enten en eller begge væske fasene smelter, for eksempel smeltet salter eller smeltet metaller, for eksempel kvikksølv. Kraftig inline sonikering i ultralyds strømningscellereaktorer gjør det mulig å behandle selv væsker med høye viskositeter som smelter.

utvasking

Utlekking beskriver anvendelse av syrer, løsemidler eller varmt vann til selektiv oppløsning av et oppløst stoff fra et inert, uoppløselig fast bærer. Utlekking er ofte brukt i gruvedrift for å ekstrahere metaller fra malmer.
Fordeler med Ultralyd Utlekking:

  • vaske små åpninger av porøse materialer
  • vinne selektivitet av membraner
  • ødelegge faste stoffer, delaminering og deler opp faste stoffer
  • fjerne passive sjikt
  • fjernelse av oksydsjikt
  • våt hele materialoverflaten spesielt for høy overflatespenning væsker
  • skjærtynn

Klikk her for å lære mer om ultralyd utvasking!

Hielscher Utstyr for noen skala

Ultralydbehandling på lab, benk-Top og produksjon skala
Alle Hielscher ultralyd anordninger er konstruert for å løpe 24 h / 7d, selv de ultrasoniske lab homogenisatorer kan behandle store volumer enten i batch eller gjennomstrømnings modus. Den benk-topp og industrielle ultrasonicators er konstruert og bygget ved industriell karakter, slik at store volumer og høye viskositeter kan behandles uten problemer – selv under krevende tilstand, slik som høyt trykk og høye temperaturer (for eksempel i kombinasjon med superkritisk CO2For ekstrudering etc.). Hielscher robuste ultrasonicators er i stand til å håndtere løsemidler, skuremidler, og korrosjonsmidler. Passende utstyr gjør det mulig å tilpasse den ultrasoniske system optimalt til utvinning prosesskrav. For installasjon i farlige miljøer, ATEX eller FM rangert eksplosjonssikre ultralydsystemer er tilgjengelig.
Dermed Hielscher robuste og kraftige ultralyd systemer og det brede spekter av Tilbehør gjør det mulig å sonicate materialer som for eksempel varmt vann / væske, acidics, metallsmelter, saltsmelter, oppløsningsmidler (for eksempel metanol, heksan, organiske, polare løsemidler for eksempel acetonitril).

Ultrasonisk faseoverførings ekstraksjon eller katalytisk ekstraksjon kan realiseres som enkle, to-trinns prosess

Flytskjema: Stadier av ultralyd faseoverførings ekstraksjon

Litteratur / Referanser

  • Bendicho, C .; De La Calle, jeg .; Pena, F .; Costas, M .; Cabaleiro, N .; Lavilla, I. (2012): Ultralyd-assistert forbehandling av faste prøver i sammenheng med grønne analytisk kjemi. Trender i Analytical Chemistry, vol. 31, 2012. 50-60.
  • IUPAC. Compendium of Chemical terminologi, 2. utg. (de “Gull bok”). Satt sammen av A. D. McNaught og A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML online korrigerte versjonen: http://goldbook.iupac.org (2006) opprettet av M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; oppdateringer utarbeidet av A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8.
  • Oluseyi, T .; Olayinka, K .; Alo, B .; Smith, RM (2011): Sammenligning av ekstraksjons- og oppryddingsteknikker for bestemmelse av polycykliske aromatiske hydrokarboner i forurensede jordprøver. Afrikansk Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
  • Petigny, L .; Périno-Issartier, S .; Wajsman, J .; Chemat, F. (2013): Batch og kontinuerlig ultralydassistert ekstraksjon av Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
  • Wang, L .; Weller, CL (2006): Nylige fremskritt i utvinning av nutraceuticals fra planter. Trender i matvitenskap & Teknologi 17, 2006. 300-312.

Kontakt oss / be om mer informasjon

Snakk med oss ​​om dine krav til behandling. Vi vil anbefale de mest egnede oppsett- og behandlingsparametrene for prosjektet ditt.





Vær oppmerksom på at Personvernregler.




Fakta Verdt å vite

Ultrasonic væske behandling er ofte referert til som sonikering, ultralydbehandling, ultralydbehandling, insonation, ultrasonisk bestråling, eller anvendelse av akustiske felter. Alle disse begrepene beskriver kobling av høyeffekt ultralydbølger til et flytende medium for å oppnå ultralyd-

Som effekt ultralyd er en så allsidig prosessteknikk, ultralydsenheter er kjent under forskjellige begreper som sonde sonicator, sonisk lyser, ultralyd disruptor, ultralyd kvern, Sono-ruptor, sonifier, Sonic dismembrator, celle forstyrrelses, ultralyd dispergerer eller oppløsningsmiddel.