O MultiPhaseCavitator Inserir (InsertMPC48) destina-se a melhorar o processamento ultra-sónico de líquidos / líquidos ou de misturas líquido / gás. 48 cânulas muito finas injectar líquido ou gás em uma fase líquida para a direita na zona de cavitação. Isto cria muito pequenas gotículas suspensas ou bolhas de gás produzindo uma muito elevada área de superfície específica.

Esta pastilha é particularmente útil para a química da emulsão, tal como fase-Transfer-Reactions, Phase-Transfer-Catálise (PTC) ou líquido-líquido de extracção. Um outro campo interessante de aplicação é a precipitação de partículas a partir de dois precursores líquidos ou sono-cristalização. Esta inserção é concebida para reactores célula de fluxo Hielscher e permite por lote ou processamento contínuo.

Um e 48 portas de injeção

A ultra-som é um meio eficaz para emulsificação e mistura. Diferente da configuração convencional, em que fases separadas são combinadas antes de entrar na célula de fluxo e a cavitação, esta inserção de célula de fluxo melhora a combinação das duas fases. Quando um líquido é injetado através das 48 cânulas finas, ele entra na célula de fluxo em cordões muito estreitos. A inserção usa muito 48 cânulas médicas finas com diâmetros internos de 0,3 mm a 1,2 mm. Estas cânulas podem ser facilmente substituídas e são de baixo custo consumíveis (estéril, aproximadamente 2ct / pc). A cavitação ultra-sônica (a 20kHz) corta os 48 fios de líquido entrantes em pequenas gotículas quando entram na fase líquida na célula de fluxo.
O desenho aplica-se a mesma pressão de alimentação a partir de um fornecimento para todos os 48 cânulas para nivelar o fluxo entre as cânulas.

48 portas de entrada no reactor de ultra-sons para reacções de líquido-líquido

Usos e Aplicações

Hielscher reactores de ultra-sons são muitas vezes utilizados para emulsionar, para melhorar a cinética do processo de transferência de fase ou de taxas de dissolução em sistemas de fases líquido-líquido. Exemplos de tais processos são a dessulfurização oxidativa com peróxido de hidrogénio e subsequente extracção com solvente ou a transesterificao catalisada por base de triglicéridos.
A solubilidade limitada de uma fase de reagente em outra fase de reagente é um problema significativo na química da emulsão do processo, uma vez que ambas as fases reagem um com o outro apenas na interfase. Sem ultra-som, isso resulta em baixas taxas de reação e uma cinética de conversão lenta em sistemas de duas fases.
Usando o inserto com um reactor de ultra-sons, a cavitação produz alto cisalhamento hidráulico e quebra a fase injectado em sub-micron de tamanho nanométrico e gotas. Como a área de superfície específica do limite de fase é influente para a taxa de química de reacção desta redução significativa do diâmetro das gotículas melhora a cinética da reacção e pode reduzir ou eliminar a necessidade de agentes de transferência de fase. A percentagem em volume da fase injectado pode ser reduzido, porque emulss mais finas precisam de menos volume para proporcionar a mesma superfície de contacto com a outra fase de reagente.
O uso desta inserção pode diminuir a quantidade requerida de catalisadores de emulsão ou anfifílicos catalisadores de transferência de fase (PTC), Tal como sais de amónio quaternário com a sua capacidade única para dissolver em ambos os líquidos aquosos e orgânicos.

Reforçada Mass-Transfer para as reações químicas

Quando duas fases reagentes reagem em um limite de fase, os produtos de reacção se acumulam na superfície da gotícula e bloquear as fases reagentes de interagir na interface. A tesoura hidráulica causada pelos resultados de cavitação ultra-sons em fluxo turbulento e transporte de material a partir de e para as superfícies das gotículas e leva à coalescência repetido e a subsequente formação de novas gotículas. À medida que a reacção progride ao longo do tempo, maximiza a sonicação a exposição e a interacção dos reagentes.
Este efeito é utilizado em muitos processos, tais como a transesterificação de óleos vegetais para o biodiesel ou a síntese de poliésteres pela transesterificação de diésteres com dióis para formar macromoléculas.

Emulsificante / emulsificação

Esta inserção célula de fluxo melhora a emulsificao quando a mistura de líquidos imiscíveis. Isto conduz a tamanhos de gotas mais pequenas e uma distribuição de tamanho mais estreita – factor-chave para a estabilidade de uma emulsão. Com esta concepção é possível injectar e emulsionar líquidos de baixa e média viscosidade em líquidos, mesmo de alta viscosidade, tais como óleos pesados ​​de combustível (HFO), polímeros ou geles. Algumas formulações podem exigir emulsionantes ou estabilizantes a ser adicionado. Neste caso, ajuda a misturar o emulsificante uniformemente. Os projetos personalizados para a injecção de mais de uma fase, embora as cânulas estão disponíveis mediante pedido.

Extração líquido-líquido

Esta inserção aumenta o processos de extracção líquido-líquido, fazendo uma emulsão turbulento de tamanho fino, por exemplo de uma fase de solvente numa fase oleosa. Novamente, isto aumenta a superfície da fase de contacto e resulta em melhor extracção e reduzida utilização de solventes.

Aqua-Combustíveis para uma combustão mais limpa

óleos combustíveis de baixo grau, tais como o óleo combustível pesado utilizados em embarcações marítimas ou para geração de energia pode ser emulsionado com água. Isso resulta em uma combustão mais eficiente e, em uma redução significativa de NO_X emissões e fuligem.
Leia mais sobre emulsificação ultra-sônica de Aqua-combustíveis (emulsão-combustíveis)!

Precipitação / Sono-Cristalização

Pigmentos ou nanopartículas podem ser gerados de baixo para cima por precipitação em líquidos. Neste caso, uma mistura supersaturada começa a formar partículas sólidas ou cristais fora do material altamente concentrado. Essas partículas crescerão até certo ponto e, finalmente, precipitarão. Para controlar o tamanho e a morfologia das partículas / cristais, o controle da mistura de precursores / reagentes é essencial.
Em geral, o processo de precipitação envolve: Mistura, sobressaturação, a nucleação, crescimento de partula, e aglomeração. Este último é evitada por uma concentração de sólidos de baixo ou por agentes de estabilização. A mistura é crítico; como para a maioria dos processos de precipitação a velocidade da reacção é muito alta. O InsertMPC48 combina rápidas jactos injectados estreitas com forte cisalhamento por cavitação ultra-sónica. Isto maximiza a velocidade de mistura e o desempenho criando partículas mais e mais pequenos.

De Testing Lab para escala piloto e Produção

Hielscher Ultrasonics oferece equipamento para testar, verificar e utilizar esta tecnologia em qualquer escala. O conceito é fácil de incorporar em processos existentes.

1. Alimentar a fase à uma porta de entrada de líquido na parte inferior da célula de fluxo
2. Alimentar a fase B na porta de entrada menor de líquido (s) no lado da célula de fluxo. Esta alimentação irá ser injectado na área cavitational através de tubos finos 48
3. Ajustar a pressão do reactor através de uma válvula de contra-pressão no orifício de saída da célula de fluxo

Na bancada nível um UIP1000hd (1 kW) pode processar taxas de fluxo de 100 a 1000 l / h (25-250 galões / h) para a demonstração do processo e para a optimização dos parâmetros de sonicação. Os processadores de ultra-sons Hielscher são concebidos para aumento de escala linear para maiores volumes de processamento à escala piloto ou de produção. A tabela abaixo lista de processamento de volumes e tamanhos de equipamentos recomendados.