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.

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:

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

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).

Fluxograma: Estágios da extração por transferência de fase ultrassônica