Zwiększ skuteczność swoich środków wychwytujących dzięki mieszaniu ultradźwiękowemu

Środek wychwytujący to substancja chemiczna dodawana do mieszaniny w celu usunięcia lub dezaktywacji zanieczyszczeń i szkodliwych produktów ubocznych. W wielu reakcjach stosuje się nadmiar substratów, aby doprowadzić reakcję w fazie roztworu do całkowitego zakończenia. Końcowa mieszanina składa się z pożądanego produktu oraz jednego lub większej liczby niepożądanych produktów ubocznych. Po zakończeniu reakcji niepożądany produkt uboczny musi zostać usunięty. Powszechną techniką usuwania niepożądanych substancji z mieszaniny reakcyjnej jest wychwytywanie. Środki wychwytujące często dodaje się w nadmiernych ilościach, aby przyspieszyć usuwanie zanieczyszczeń. Mieszanie środków wychwytujących z mieszaniną reakcyjną za pomocą ultradźwięków dużej mocy zapewnia drobnocząstkową dyspersję dzięki rozdrobnieniu środka wychwytującego do bardzo małych cząstek lub kropelek. Im mniejszy rozmiar cząstek lub kropelek, tym większa powierzchnia reaktywna. Prowadzi to do bardziej oszczędnego wykorzystania substancji chemicznych służących do wychwytywania oraz szybszego usuwania zanieczyszczeń lub niepożądanych produktów ubocznych.

Środki wychwytujące są często stosowane w następujących dziedzinach:

• chemia: w chemii kombinatorycznej w fazie roztworu środki wychwytujące są często stosowane do usuwania niezużytego nadmiaru reagentów i/lub zużytych reagentów.
• opracowywanie i produkcja leków: wymagane są związki aktywne o wysokiej czystości, aby mogły w pełni wykazywać swoje działanie.
• przemysł naftowy i gazowy: np. podczas odsiarczania. Typowym przykładem jest usuwanie siarkowodoru (H₂S) w celu uniknięcia wszelkich niekorzystnych reakcji (zwłaszcza w celu ograniczenia korozji).
• biologia i biotechnologia: np. nanocząstki działają jako środki wychwytujące rodniki, chroniąc tkanki przed uszkodzeniem.

Siła mieszania ultradźwiękowego

Fale ultradźwiękowe dużej mocy wprowadzane do ośrodka ciekłego wywołują kawitację. Siły ścinające powstające wskutek kawitacji są bardzo skuteczne w dyspergowaniu i emulgowaniu. Rozkład wielkości drobnych cząstek lub kropelek uzyskiwany dzięki mieszaniu ultradźwiękowemu dużej mocy można precyzyjnie kontrolować, co pozwala łatwo wytwarzać cząstki lub kropelki o rozmiarach mikro- i nanometrowych. Bardzo mały rozmiar cząstek środka wychwytującego i ich równomierne rozmieszczenie zapewniają dużą powierzchnię cząstek, czyli wysoce aktywną powierzchnię umożliwiającą wiązanie zanieczyszczeń w celu usunięcia ich z mieszaniny reakcyjnej.

Korzyści z wychwytywania wspomaganego ultradźwiękami

Dzięki skutecznemu dyspergowaniu ultradźwiękowemu środek wychwytujący można stosować oszczędnie. Siły wywoływane przez ultradźwięki dyspergują i rozprowadzają cząstki lub kropelki o bardzo małych rozmiarach, dzięki czemu wykorzystywany jest pełny potencjał środków wychwytujących. Pozwala to uniknąć nadmiernego stosowania reagentów wychwytujących. Oszczędza to środek wychwytujący i ułatwia usuwanie wychwyconych produktów ubocznych.
Wychwytywanie wspomagane ultradźwiękami umożliwia równoległą syntezę i oczyszczanie o wysokiej wydajności. Zwiększa to wydajność procesu i poprawia jakość produktu. Dodatkowe korzyści wynikają z faktu, że wychwytywanie jest istotną alternatywą dla czasochłonnej chromatografii cieczowej i ekstrakcji ciecz–ciecz.
Mieszanie ultradźwiękowe wspomaga działanie wszystkich rodzajów środków wychwytujących, zarówno stałych (np. proszków, żeli, polimerów wychwytujących i żywic wychwytujących), jak i ciekłych.

Sonikacja okresowa lub sonikacja w linii przepływowej

Procesy ultradźwiękowe można prowadzić zarówno w trybie okresowym, jak i w trybie ciągłego przepływu. Zwłaszcza w przypadku mniejszych objętości, np. przy sonikacji próbek i mniejszych partii produkcyjnych, proces sonikacji można łatwo przeprowadzić w zlewce lub w trybie okresowym. Jednak przy większych objętościowych natężeniach przepływu zaleca się sonikację w linii przepływowej, aby zapewnić równomierne i powtarzalne wyniki procesu. Hielscher oferuje szeroką gamę reaktorów ultradźwiękowych z komorami przepływowymi dostosowanych do objętościowego natężenia przepływu.

Etapy procesu wychwytywania wspomaganego ultradźwiękami

• 1. Przygotuj zawiesinę reakcyjną i pozwól substancjom całkowicie przereagować. (Pamiętaj, że ultradźwięki wspomagają reakcje chemiczne! Korzystne może być poddanie mieszaniny reakcyjnej sonikacji również podczas pierwszego etapu.) Po reakcji roztwór zawiera produkt końcowy i niepożądane produkty uboczne. Dodaj wybrany środek wychwytujący
• 2. Dodaj środek wychwytujący i przygotuj zgrubnie wstępnie wymieszaną zawiesinę lub emulsję. Po utworzeniu zawiesiny/emulsji poddaj mieszaninę sonikacji.
• 3. Po zakończeniu reakcji wychwytywania produkty uboczne są związane i można je usunąć lub pozostawić w mieszaninie reakcyjnej w tej postaci, ponieważ są związane ze środkiem wychwytującym. Oczyszczanie można przeprowadzić przez zebranie czystego produktu za pomocą filtracji, wirowania lub usunięcia supernatantu za pomocą zakraplacza/pipety.