Extração Catalítica Ultrassonicamente Assistida
Os reatores ultrassônicos Hielscher são usados em muitas indústrias para auxiliar e melhorar o processamento de extração catalítica (CEP) ou a chamada extração por transferência de fase (PTE). A extração catalítica envolve um sistema de fase imiscível heterogêneo, como líquido-líquido ou líquido-sólido. As forças ultrassônicas de alto cisalhamento e cavitação melhoram significativamente as taxas de dissolução dos solutos, levando a uma extração mais rápida e completa. Além disso, esse efeito pode ser usado para reduzir a quantidade de solvente ou ácido usado. Como uma técnica comprovada, a extração assistida por ultrassom é cada vez mais usada devido a uma demanda crescente por técnicas de extração ecologicamente corretas com tempo de extração reduzido e consumo reduzido de solvente orgânico.
Extração catalítica/extração por transferência de fase – Fundamentos
O termo “O Processamento de Extração Catalítica (CEP) ou Extração por Transferência de Fase (PTE) descreve a distribuição líquido-líquido ou sólido-líquido quando a extração e remoção de analitos é focada. Portanto, o diluente líquido ou sólido deve ser disperso/emulsionado no solvente (fase líquida). Pelo termo “extrator” apenas é descrita a substância ativa contida no solvente (ou seja, a «fase orgânica» homogénea’ que compreende o extractante, o diluente e/ou o modificador), que é o principal responsável pela transferência do soluto do «aquoso»’ ao «biológico’ fase. [IUPAC]. A matéria alvo, que é extraída, é denominada extração.
Os métodos tradicionais de extração, como extração de soxhlet, maceração, micro-ondas, percolação, extração sob refluxo e destilação a vapor ou turbo-extração, são frequentemente lentos e ineficientes e/ou requerem uma grande quantidade de solventes perigosos, resultando em um processo caro e demorado que é prejudicial ao meio ambiente.
O ultrassom é uma alternativa comprovada aos métodos convencionais de extração, proporcionando uma extração mais rápida e completa com menos ou nenhum solvente perigoso! O ultrassom é uma técnica poderosa para processamento ecológico e ecológico.

Sonicator UP400ST Aplica ultrassom de potência para melhorar a extração catalítica
Princípio da extração catalítica assistida por ultrassom
Para a extracção de uma substância, as fases imiscíveis devem ser misturadas de modo a que a substância a extrair possa ser dissolvida da fase transportadora para a fase solvente. Mais comumente, as extrações por transferência de fase são realizadas de uma fase dispersa para uma fase contínua, o que significa que gotículas e partículas precisam ser dispersas homogeneamente no solvente.
O ultrassom de potência é uma tecnologia de mistura e extração bem conhecida que tem vários efeitos positivos no processo de extração:
- Cinética de reação aprimorada
- Mistura fina de transportador (sorbens) e solvente
- Aumento interfacial entre as duas fases
- Maior transferência de massa
- Remoção de camadas passivantes da superfície da partícula
- Ruptura celular & Desintegração
- Extração mais completa resultando em maiores rendimentos
- simples & Salvar operação
- Processo Verde: Ambientalmente amigável
Princípio de funcionamento da cavitação ultrassônica e seus efeitos na extração catalítica
Para fins de extração, duas fases são intensamente misturadas no campo de cavitação ultrassônica. Gotículas e partículas são decompostas em tamanhos submicrônicos e nanométricos. Isso desenvolve superfícies ampliadas para uma melhor transferência de massa de uma fase para a outra. O aumento da interfacial entre as duas fases resulta em maior área de superfície de contato para a extração, de modo que a transferência de massa é aprimorada devido à remoção de camadas líquidas estagnadas no limite da fase. A transferência de massa é aumentada ainda mais devido à remoção de camadas passivantes da superfície da partícula. Para a extração de matéria biológica de células e tecidos, a transferência de massa é aumentada pela ruptura celular ultrassônica. Todos esses efeitos levam a uma extração mais completa, resultando em maiores rendimentos.
Benefícios da extração ultrassônica:
- Quebrar camadas de limite
- superar as forças de van-der-Waals
- Mova o líquido insaturado para a superfície de contato
- reduzir ou eliminar a necessidade de agentes de transferência
- reduzir o tempo, a temperatura e/ou a concentração
- menos excesso em comparação com o volume necessário para saturação total
- Menos volume a refinar (por exemplo, por destilação, evaporação, secagem)
- sem reatores continuamente agitados (CSR)
- Economize energia
- sem lotes, mas processamento em linha
- use solvente menos ácido ou mais barato
- evite solventes, use aquoso em vez disso
- processam altas concentrações de sólidos ou polpas de alta viscosidade
- Processamento verde: Ambientalmente amigável
- usar ácidos orgânicos, como ácido málico ou ácido cítrico
- Evite processos de extração em vários estágios
- Biologia
- Química
- Alimentos & farmacêutica
- análise
- processamento nuclear
- Aplicações de mineração
- dessulfuração
- compostos orgânicos
- geoquímica
- purificação
Extração líquido-líquido
Processo convencional: A extração líquido-líquido é um método de partição para extrair substâncias de uma fase líquida para outra fase líquida com base nas substâncias’ solubilidades relativas nas duas diferentes fases líquidas imiscíveis. O uso de ultrassons melhora a velocidade com que o soluto é transferido entre as duas fases pelo alto desempenho mistura, Emulsãoe dissolução!
A extração líquido-líquido é uma técnica de separação para isolar e concentrar componentes valiosos de uma solução aquosa usando um solvente orgânico. A extração líquido-líquido é frequentemente aplicada quando outras técnicas de separação (por exemplo, destilação) são ineficazes. A extração líquido-líquido é usada no farmacêutico & cosméticos (compostos ativos, APIs, fragrâncias), bem como indústria alimentícia e agrícola, para química orgânica e inorgânica, indústria petroquímica e hidrometalurgia.
Problema: Um problema comum é a imiscibilidade das fases líquidas (solvente e diluente são imiscíveis), de modo que é necessário um método de mistura adequado. Como uma mistura uniforme de ambas as fases líquidas promove a transferência de fase entre o diluente e o solvente, um método confiável de dispersão ou emulsificação é crucial. Quanto mais fina a mistura e maior a área de contato entre as duas fases, melhor o soluente pode viajar de uma fase líquida para outra fase líquida. Os processos de extração convencionais carecem principalmente na promoção da transferência de massa, de modo que o processo de extração é lento e muitas vezes incompleto. Para melhorar a extração, muitas vezes são utilizadas quantidades excessivas de solvente, o que torna o processo caro e poluente para o meio ambiente.
Solução: A extração líquida-líquida ultrassônica supera as técnicas tradicionais de extração líquido-líquido em vários pontos:
O ultrassom de potência mistura duas ou mais fases líquidas de forma confiável e fácil. Por ultrassom, as gotículas podem ser reduzidas ao nano-tamanho de modo que a multa micro e nanoemulsões são obtidos. Assim, as forças cavitacionais geradas promovem a transferência de massa entre as fases líquidas. Como a sonicação pode ser executada em um sistema contínuo em linha, grandes volumes e líquidos altamente viscosos pode ser manuseado sem problemas.
Mas também a microextração, por exemplo, para fins analíticos, também pode ser melhorada por sonicação (por exemplo, microextração à base de líquido iônico com emulsificação ultrassônica).
Benefícios da extração ultrassônica:
Forças ultrassônicas poderosas – gerado por ultrassom de baixa frequência? alta potência – ajuda a
- remodelar gotículas
- evitar agentes de transferência de emulsão ou catalisadores anfifílicos
- Evite o uso de detergentes ou surfactantes
- evite catastéricos, detergentes ou surfactantes anfitíficos
- gerar emulsões turbulentas e instáveis sem camadas de surfactante
Extração sólido-líquido melhorada por ultrassom
O objetivo da extração sólido-líquido ou extração em fase sólida (SPE) é separar os analitos, que são dissolvidos ou suspensos em uma mistura líquida, e isolá-los de uma matriz de acordo com suas propriedades físicas e químicas. Portanto, o isolado é eluído dos sorbens com o auxílio de um solvente apropriado. A substância extraída é chamada de eluição.
As técnicas convencionais de SPE são a maceração, extração de soxhlet, percolação, combinação de refluxo e destilação a vapor ou mistura? turboextração em alta velocidade. A extração sólido-líquido é um procedimento comum para separar compostos em biologia, química, bem como na indústria alimentícia, farmacêutica e cosmética. A extração de metais também é conhecida como lixiviação.
Problema: As técnicas convencionais de SPE são conhecidas como demoradas e requerem quantidades relativamente grandes de solventes que são principalmente perigosos para o meio ambiente e poluentes. Altas temperaturas de processo podem até levar à destruição de extratos sensíveis ao calor.
Solução: Com uma extração sólido-líquido assistida por ultrassom, os problemas comuns da SPE tradicional podem ser normalmente superados. Como a sonicação fornece uma distribuição fina dos sólidos na fase solvente, um limite interfacial maior está disponível para que a transferência de massa da substância alvo para o solvente seja melhorada. Isso resulta em uma extração mais rápida e completa, enquanto o uso de solvente é reduzido ou completamente evitado (use água como fase líquida). Pela aplicação do ultrassom de potência, a extração em fase sólida pode ser realizada de forma mais eficiente, econômica e ecológica. Devido à redução ou prevenção de solventes poluentes ou perigosos, a extração ultrassônica pode ser considerada ecologicamente correta Processo verde. Economicamente, os custos do processo são reduzidos devido à economia de energia, solvente e tempo.
extração ultrassônica de solvente
No caso de uma extração por solvente, um solvente (por exemplo, um solvente orgânico) é usado para dissolver e separar um composto de outro líquido (por exemplo, uma fase aquosa). Geralmente, quanto mais solutos polares se dissolvem no solvente mais polar e menos solutos polares no solvente menos polar. Usando extração por solvente, é possível separar tiofenos oxidados (sulfóxidos, sulfonas) de uma fase oleosa usando acetonitrila ou outros solventes polares. A extração por solvente também é usada para extrair materiais, como urânio, plutônio ou tório de soluções ácidas em tri-N-fosfato butílico (processo BUBER).
Reduza o uso de solventes: O uso de ultrassom minimiza o uso de solventes no processo e otimiza a carga do produto no solvente. Também leva a uma extração mais rápida e completa.
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Extração de Soxhlet assistida por ultrassom
A extração de Soxhlet é uma técnica de extração sólido-líquido frequentemente utilizada em laboratórios sintéticos e analíticos. A extração de Soxhlet é aplicada principalmente quando uma substância tem apenas uma solubilidade limitada em um solvente, e a impureza é insolúvel nesse solvente.
O ultrassom pode ser combinado com muito sucesso com a extração de Soxhlet, resultando em maiores rendimentos e menor tempo de extração.
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Extração em fundidos usando sonicação
As extrações líquido-líquido podem ser realizadas em misturas onde uma ou ambas as fases líquidas são fundidas, como sais fundidos ou metais fundidos, como mercúrio. A poderosa sonicação em linha em reatores de células de fluxo ultrassônico permite o processamento até mesmo de líquidos com altas viscosidades, como fundidos.
Lixiviação assistida por ultrassom
A lixiviação descreve o uso de ácidos, solventes ou água quente para dissolver seletivamente um soluto de um transportador sólido inerte insolúvel. A lixiviação é frequentemente usada na mineração para extrair metais de minérios.
Benefícios da lixiviação ultrassônica:
- lavar pequenos orifícios de materiais porosos
- superar as seletividades das membranas
- destruir sólidos, delaminar e desaglomerar sólidos
- Remoção de camadas passivas
- remoção de camadas de óxido
- molhe toda a superfície do material, em particular para líquidos de alta tensão superficial
- Desbaste por cisalhamento
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Sonicators Hielscher para qualquer volume de produção
Sonicação em laboratório, bancada e escala de produção: Todos os dispositivos ultrassônicos Hielscher são construídos para funcionar 24h/7d, até mesmo os homogeneizadores de laboratório ultrassônicos podem processar volumes consideráveis em batelada ou em modo de fluxo. Os ultrassônicos de bancada e industriais são projetados e construídos em nível industrial para que altos volumes e altas viscosidades possam ser processados sem problemas – mesmo em condições exigentes, como altas pressões e altas temperaturas (por exemplo, em combinação com CO2 supercrítico, para processos de extrusão, etc.). Os ultrasonicators robustos da Hielscher são capazes de lidar com solventes, líquidos abrasivos e corrosivos. Acessórios adequados tornam possível adaptar o sistema ultra-sônico de forma ideal aos requisitos do processo de extração. Para instalação em ambientes perigosos, classificação ATEX ou FM Sistemas ultrassônicos à prova de explosão estão disponíveis.
Assim, os sonicadores robustos e poderosos da Hielscher e a ampla gama de acessórios permitem sonicar materiais como água quente/líquidos, ácidos, metais fundidos, sal fundido, solventes (por exemplo, metanol, hexano; solventes orgânicos e polares, por exemplo, acetonitrila).
- mistura
- Emulsão
- Dispersão
- desaglomeração
- moagem úmida
- Desgaseificação
- dissolução
- Extração
- Homogeneização de tecidos
- Sono-Fragmentação
- fermentação
- purificação
- Sono-síntese
- sono-catálise
- precipitação
- Sono-lixiviação
- Degradação
Literatura? Referências
- Ekaterina V. Rokhina, Eveliina Repo, Jurate Virkutyte (2010): Comparative kinetic analysis of silent and ultrasound-assisted catalytic wet peroxide oxidation of phenol. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 17, Issue 3, 2010. 541-546.
- Bendicho, C.; De La Calle, I.; Pena, F.; Costas, M.; Cabaleiro, N.; Lavilla, I. (2012): Ultrasound-assisted pretreatment of solid samples in the context of green analytical chemistry. Trends in Analytical Chemistry, Vol. 31, 2012. 50-60.
- Shayegan, Z.; Razzaghi, M.; Niaei, A.; Salari, D.; Tabar, M.T.S.; Akbari, A.N. (2013): Sulfur removal of gas oil using ultrasound-assisted catalytic oxidative process and study of its optimum conditions. Korean J. Chem. Eng., 30(9), 2013. 1751-1759.
- Oluseyi, T.; Olayinka, K.; Alo, B.; Smith, R. M. (2011): Comparison of extraction and clean-up techniques for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in contaminated soil samples. African Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
- Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
Fatos, vale a pena conhecer
O processamento ultrassônico de líquidos é frequentemente referido como sonicação, ultrassom, sonificação, insonação, irradiação ultrassônica ou aplicação de campos acústicos. Todos esses termos descrevem o acoplamento de ondas de ultrassom de alta potência em um meio líquido para alcançar ultrassom
- mistura & Mistura,
- homogeneização,
- Emulsificação,
- Dispersão & desaglomeração,
- redução do tamanho das partículas (moagem & moagem),
- dissolução,
- Hidratante & umedecimento,
- lise & Ruptura celular,
- Extração,
- Homogeneização de tecidos,
- fragmentação,
- Desgaseificação & antiespumante,
- desbaste de cisalhamento e
- reação sonoquímica.
Como o ultrassom de potência é uma técnica de processamento tão versátil, os dispositivos ultrassônicos são conhecidos sob vários termos, como sonicador de sonda, lisador sônico, disruptor de ultrassom, moedor ultrassônico, sono-ruptor, sonificador, desmembranador sônico, disruptor de células, dispersor ultrassônico ou dissolvedor.