Hielscher tecnologia de ultra-som

Extração Catalítica Ultrassonicamente Assistida

reactores de ultra-sons Hielscher são utilizados em várias indústrias para ajudar e melhorar a transformação catalítica de extracção (CEP) ou o chamado extracção de transferência de fase (TEP). extracção catalítica envolve um sistema de fase imiscível heterogénea, tais como líquido-líquido ou líquido-sólido. Ultra-sons de alto cisalhamento e forças cavitacionais melhorar as taxas de dissolução de solutos significativamente levando a uma extracção mais rápida e mais completa. Além disso, este efeito pode ser usado para reduzir a quantidade de solvente ou ácido utilizado. Como uma técnica comprovada, a extracção ultrassonicamente assistida é usado cada vez mais devido a uma crescente procura de técnicas de extracção amigas do ambiente com o tempo de extracção encurtado e reduzido o consumo de solvente orgânico.

Extracção catalítico / fase de transferência de extracção - Fundamentos

O termo “Extracção catalítica Processamento (CEP) ou de transferência de fase de extração (TEP) descreve a distribuição de líquido-líquido ou sólido-líquido quando a extracção e a remoção dos analitos é focado. Portanto, o diluente líquido ou sólido tem de ser dispersa / emulsionada na (fase líquida) solvente. Pelo termo “extrator” (Isto é, a ‘fase orgânica homogénea apenas a substância activa no dissolvente é descrito’ que compreende o agente de extracção, o diluente e / ou o modificador), que é principalmente responsável pela transferência de soluto a partir do ‘aquoso’ para o ‘orgânica’ Estágio. [IUPAC]. A matéria-alvo, que é extraído é denominado extracto.
métodos de extracção tradicionais, tais como a extracção soxhlet, maceração, microondas, percolao, extraco sob refluxo e destilação de vapor, ou de turbo-extracção são frequentemente lenta e ineficiente e / ou requerem uma grande quantidade de solventes perigosos, resultando em um processo demorado de custo elevado e tempo que é prejudicial ao meio ambiente.
O ultra-som é uma alternativa comprovada a métodos de extracção convencionais fornecendo uma extracção rápida e mais completa com menos ou nenhuns solventes perigosos! O ultra-som é uma técnica poderosa para processamento verde, amigável-evironmental.

Princípio da Ultrassonicamente Assistida Extração Catalítica

Para a extracção de uma substância, as fases imiscíveis deve ser misturado de modo a que a substância a ser extraída pode ser dissolvida a partir da fase da portadora para a fase de solvente. Mais comumente extracções de transferência de fase são realizados a partir de uma fase dispersa numa fase contínua, o que significa que as gotas e as partículas devem ser homogeneamente disperso no solvente.
ultra-som de energia é uma tecnologia de mistura e extracção bem conhecido que tem vários efeitos positivos sobre o processo de extracção:

  • cinética de reacção melhorados
  • Fina mistura de portadoras (sorbens) e solvente
  • O aumento da interface entre as duas fases
  • aumento da transferência de massa
  • A remoção de camadas de passivação da superfície da partícula
  • rompimento celular & Desintegração
  • extracção mais completa resultando em rendimentos mais elevados
  • Simples & operação de salvamento
  • Processo Verde: Environmental-friendly

Princípio de funcionamento de cavitação

As vantagens acima nomeadas do ultra-som em processos de extracção são efeitos de ultra-sons cavitação. Quando as poderosas ondas de ultra-som são acopladas a um meio líquido, as ondas criam ciclos de alta pressão / baixa pressão. Durante os ciclos de baixa pressão, pequenas bolhas ou vazios emergem no líquido sonicado. Essas bolhas crescem ao longo de vários ciclos de baixa pressão até não poderem absorver mais energia. Quando as bolhas ganharam o estágio de absorção máxima de energia, elas colapsam violentamente durante um ciclo de alta pressão. A implosão de bolhas cria condições locais muito extremas, como temperaturas muito altas (cerca de 5.000K), pressões muito altas (aproximadamente 2.000atm), taxas de resfriamento muito altas e jatos de líquido com velocidades de até 280m / s (aproximadamente 630 mph) . Esse fenômeno é denominado cavitação. Essas condições extremas tornam a ultra-sonografia um método poderoso e versátil para processamento líquido.
Para fins de extração, duas fases são intensamente misturadas no campo de cavitação ultra-sônica. As gotículas e as partículas são divididas em submicron e nano-sizes. Isso desenvolve superfícies ampliadas para uma transferência de massa melhorada de uma fase para a outra. O interfacial aumentado entre as duas fases resulta em área de superfície de contato ampliada para a extração, de modo que a transferência de massa é melhorada devido à remoção de camadas líquidas estagnadas no limite da fase. A transferência de massa é aumentada ainda mais devido à remoção das camadas de passivação da superfície da partícula. Para a extração de matéria biológica a partir de células e tecidos, a transferência de massa é aumentada pela ruptura das células ultra-sônicas. Todos esses efeitos levam a uma extração mais completa, resultando em maiores rendimentos.

Benefícios do Ultrasonic Extração:

  • quebrar camadas limite
  • venha van-der-Waals
  • mover o líquido insaturado para contacto com a superfície
  • reduzir ou necessidade para agentes de transferência de eliminiate
  • reduzir o tempo, temperatura e / ou concentração
  • menos excesso em relação ao volume necessário para a saturação completa
  • menor volume a ser refinada (por exemplo, por destilação, evaporação, secagem)
  • reactores não continuamente agitada (RSE)
  • Economize energia
  • nenhum processamento em lote, mas em linha
  • usar solvente menos ácida ou mais barato
  • evitar solventes, utilizar aquosa em vez
  • concentrações elevadas de sólidos de processo ou lamas de elevada viscosidade
  • processamento verde: favor do meio ambiente
  • utilizar ácidos orgânicos, tais como ácido málico ou ácido cítrico
  • evitar processos de extracção de fases múltiplas
ultra-som de alta potência é uma técnica comprovada para extrair componentes, resultando em maior produtividade e processamento mais rápido (Clique para ampliar!)

extracção rápida e eficiente por sonicação

Ultrasonic Extração para:

  • Biologia
  • Química
  • Alimentos & Pharma
  • Análise
  • processamento nuclear
  • aplicações de mineração
  • dessulfurização
  • compostos orgânicos
  • geoquímica
  • Purificação

Pedido de informação





Extração líquido-líquido

Processo convencional: A extracção líquido-líquido é um método de partição para extrair substâncias a partir de uma fase líquida em outra fase líquida baseada em solubilidades relativas das substâncias nas duas fases líquidas imiscíveis diferentes. A utilização de ultra-sons melhora a taxa na qual o soluto é transferido entre as duas fases por alto desempenho misturando, Emulsãoe dissolvendo!
A extracção líquido-líquido é uma técnica de separação para isolar e concentrar componentes valiosos a partir de uma solução aquosa, utilizando um solvente orgânico. A extracção líquido-líquido é muitas vezes aplicada quando a outras técnicas de separação (por exemplo destilação) são ineficazes. A extracção líquido-líquido é utilizado na indústria farmacêutica & cosméticos (compostos activos, APIs, fragrâncias), bem como alimentos e indústria agrícola, de química orgânica e inorgânica, a indústria petroquímica, e hidrometalurgia.

Problema: Um problema comum é a imiscibilidade das fases líquidas (o solvente e o diluente são imiscíveis), de modo que é necessário um método de mistura apropriado. Como uma mistura uniforme de ambas as fases líquidas promove a transferência de fase entre diluente e solvente, é crucial um método de dispersão ou emulsificação confiável. Quanto mais fina a mistura e quanto maior a área de contato entre ambas as fases, melhor a solução pode viajar de uma fase líquida para outra fase líquida. Os processos de extração convencional geralmente não possuem a promoção da transferência de massa, de modo que o processo de extração seja lento e muitas vezes incompleto. Para melhorar a extração, muitas vezes são utilizadas quantidades excessivas de solvente, o que torna o processo caro e ambientalmente poluidor.

Solução: Ultra-sons Líquido-liquido de extracção se destaca técnicas de extracção líquido-líquido tradicionais em vários pontos:
ultra-som poder mistura duas ou mais fases líquidas fiáveis ​​e facilmente juntos. Por ultra-som, as gotas podem ser reduzidos a nano-tamanho de modo que bem micro e nano-emulsões são obtidos. Desse modo, as forças geradas cavitacionais promover a transferência de massa entre as fases líquida. Como sonicação pode ser executado num sistema de linha contínua, grandes volumes e líquidos altamente viscosos podem ser manuseados sem problemas.
Mas também micro extração, por exemplo, para fins analíticos, pode ser melhorada através de ultra-sons, também (em base líquida de micro-extração por exemplo iónico com emulsificação de ultra-sons).

forças de ultra-sons poderosos são um bem conhecido e confiável técnica de extração (Clique para ampliar!)

cavitação ultra-sónica em líquido

Benefícios do Ultrasonic Extração:
forças de ultra-sons poderosos – gerada por ultra-som de baixa frequência / alta potência – ajuda a

  • remodelar gotículas
  • evitar a transferência de agentes de emulsão ou catalisadores anfifilico
  • evitar a utilização de detergentes ou agentes tensioactivos
  • evitar catalsts anfifilico, detergentes ou tensioactivos
  • gerar emulsões instáveis ​​turbulentos sem camadas de surfactante

Sólido-líquido de extracção

Objetivo da extracção sólido-líquido ou em fase sólida de extracção (SPE), é-o para separar analitos, que são dissolvidos ou suspensos em uma mistura líquida, e isolá-los a partir de uma matriz de acordo com as suas propriedades físicas e químicas. Portanto, o isolado é eluído a partir das sorbens com a ajuda de um solvente apropriado. A substância extraída é chamado eluir.
SPE técnicas convencionais são a maceração, extracção por Soxhlet, percolação, combinação de refluxo e destilação de vapor, ou de mistura / turbo-extracção alta velocidade. A extracção sólido-líquido é um procedimento comum para separar os compostos em biologia, a química, bem como na indústria alimentar, farmacêutica e cosmética. A extracção de metais é também conhecido como lixiviação.
Problema: SPE técnicas convencionais são conhecidos como demorados e requerem quantidades relativamente grandes de solventes que são perigosos para o ambiente e principalmente poluente. altas temperaturas do processo pode mesmo conduzir à destruição de extractos sensíveis térmicos.
Solução: Com uma extracção sólido-líquido ultrassonicamente assistida, os problemas comuns de SPE tradicional pode ser normalmente superados. Como sonicação fornece uma distribuição fina dos sólidos na fase de solvente, uma fronteira interfacial maior está disponível de modo que a transferência de massa da substância alvo para o solvente é melhorada. Isso resulta em uma extracção mais rápido e mais completo ao mesmo tempo o uso de solventes é reduzida ou completamente evitada (água uso como fase líquida em vez disso). Pela aplicação de ultra-som de energia, a extração em fase sólida pode ser realizada mais eficiente, econômico e amigável-environmetal. Devido à redução ou prevenção de dissolventes poluentes ou perigosos, extracção de ultra-sons pode ser considerado como ecológico processo de verde. Economicamente, os custos do processo são reduzidos devido às economias de energia, solvente, e o tempo.

extração de solvente

No caso de uma extracção com solvente, um solvente (por exemplo, um solvente orgânico) é utilizado para dissolver e separar um composto a partir de um outro líquido (por exemplo uma fase aquosa). Geralmente, os solutos mais polares dissolver no solvente mais polar, e os solutos menos polares do solvente menos polar. Usando extracção por solvente, é possível separar tiofenos oxidados (sulfóxidos, sulfonas) a partir de uma fase de óleo, utilizando acetonitrilo ou outros solventes polares. A extracção por solventes também é usada para extrair os materiais, tais como urânio, plutónio, tório ou a partir de soluções ácidas em tri- organofosfatoNfosfato de butilo (processo PUREX).
Reduzir o uso de solventes: A utilização de ultra-sons minimiza o uso de solventes no processo e optimiza a carga do produto no solvente. Ela também leva a uma extração mais rápida e completa.
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Ultra-som Assisted Soxhlet Extraction

extracção de Soxhlet é uma técnica de extracção sólido-líquido frequentemente utilizados laboratórios sintéticos e analíticos. A extracção Soxhlet é aplicado principalmente quando uma substância tem apenas uma solubilidade limitada em um solvente, e a impureza é insolúvel nesse solvente.
O ultra-som pode ser combinada com muito sucesso com a extracção de Soxhlet resultando em rendimentos aumentados e tempo de extraco mais curto.
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Extração em Melts

As extrações líquido-líquido podem ser executadas em misturas onde uma ou ambas as fases líquidas são derretidas, tais como sais fundidos ou metais fundidos, tais como o mercúrio. O sonication inline poderoso em reatores ultra-sônicos da pilha de fluxo permite Processando mesmo líquidos com viscosidades elevadas tais como derrete.

lixiviação

Lixiviação descreve a utilização de ácidos, solventes ou de água quente para dissolver selectivamente um soluto a partir de um veículo sólido insolúvel inerte. Lixiviação é frequentemente usado em mineração para extrair metais a partir de minérios.
Benefícios do Ultrasonic lixiviação:

  • lavar pequenos orifícios de materiais porosos
  • superar seletividade das membranas
  • destruir sólidos, delaminate e desaglomeração de sólidos
  • remover de camadas passivas
  • a remoção de camadas de óxido de
  • molhar toda a superfície do material, em particular para líquidos de elevada tensão superficial
  • afinamento de cisalhamento

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Equipamento Hielscher para qualquer escala

Sonicação em laboratório, de bancada e escala de produção
Todos os dispositivos de ultra-sons Hielscher são construídos para executar 24h / 7d, mesmo os homogeneizadores de ultra-sons de laboratório pode processar consideráveis ​​volumes, quer em batch ou no modo de fluxo. O ultrasonicators industriais de bancada e são projetados e construídos no grau industrial para que grandes volumes e alta viscosidade pode ser processado sem problemas – mesmo sob condições exigentes tais como altas pressões e temperaturas elevadas (por exemplo em combinação com supercrítico CO2, Por processos de extrusão, etc.). ultrasonicators robustos da Hielscher são capazes de lidar com solventes líquidos, abrasivos e corrosivos. acessórios adequados tornam possível adaptar o sistema de ultra-sons de forma otimizada para os requisitos do processo de extração. Para instalação em ambientes perigosos, ATEX ou FM avaliado sistemas de ultra-som à prova de explosão Estão disponíveis.
Assim, sistemas ultra-sônicos robustos e poderosos da Hielscher e da ampla gama de Acessórios permite a sonicar materiais tais como a água quente / líquidos, Ácidas, massas fundidas de metal, sal derrete, solventes (por exemplo, metanol, hexano; orgânicos, solventes polares, por exemplo, acetonitrilo).

extracção de transferência de fase de ultra-sons ou extracção catalítico pode ser realizado como processo em duas fases simples

Fluxograma: Fases de extracção de transferência de fase de ultra-sons

Literatura / Referências

  • Bendicho, C .; De La Calle, I .; Pena, F .; Costas, M .; Cabaleiro, N .; Lavilla, I. (2012): pré-tratamento de amostras sólidas ultra-som assistida no contexto da química analítica verde. Trends in Analytical Chemistry, Vol. 31, 2012. 50-60.
  • IUPAC. Compêndio de Terminologia Química, segunda ed. (a “Livro de ouro”). Compilado por A. D. e A. McNaught Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML versão online corrigido: http://goldbook.iupac.org (2006) criado por M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; atualizações compilados pela A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8.
  • Oluseyi, T .; Olayinka, K .; Alo, B .; Smith, R. M. (2011): Comparação de extracção e as técnicas de limpeza para a determinação de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos em amostras de solo contaminado. Jornal Africano de Ciência e Tecnologia Ambiental Vol. 5/7, 2011. 482-493.
  • Petigny, L .; Périno-Issartier, S .; Wajsman, J .; Chemat, F. (2013): Extração assistida em lote e em ultrapassagem contínua de folhas Boldo (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
  • Wang, L .; Weller, C. L. (2006): Os recentes avanços na extracção de produtos nutracêuticos de plantas. Tendências na Ciência dos Alimentos & Tecnologia 17, 2006. 300-312.

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Fatos, vale a pena conhecer

processamento de líquido de ultra-sons é muitas vezes referida como ultra-sons, ultrasonicao, sonicao, insonação, a irradiação de ultra-sons, ou a aplicação de campos acústicos. Todos estes termos descrevem o acoplamento de ondas de ultra-som de alta potência em um meio líquido para atingir ultra-sons

Porque o ultra-som do poder é tal técnica de processamento versátil, os dispositivos ultra-sônicos são sabidos vários termos tais como o sonicator da ponta de prova, lyser sónico, disruptor do ultra-som, moedor ultra-sônico, sono-ruptor, sonifier, dismembrator sónico, disrupter da pilha, dispersor ultra-sônico ou dissolvente.