Extracție catalitică asistată ultrasonically

Hielscher reactoare cu ultrasunete sunt utilizate în multe industrii pentru a ajuta și de a îmbunătăți procesarea extracției catalitice (CEP) sau așa-numita extracție de transfer de fază (PTE). Extracția catalitică implică un sistem eterogen de faze nemiscibile, cum ar fi lichid-lichid sau lichid-solid. Forțele de forfecare și cavitaționale cu ultrasunete îmbunătățesc semnificativ ratele de dizolvare a substanțelor dizolvate, ceea ce duce la o extracție mai rapidă și mai completă. În plus, acest efect poate fi utilizat pentru a reduce cantitatea de solvent sau acid utilizat. Ca tehnică dovedită, extracția asistată ultrasonically este utilizată din ce în ce mai mult datorită unei cereri tot mai mari de tehnici de extracție ecologice, cu timp de extracție redus și consum redus de solvenți organici.

Extracție catalitică/extracție prin transfer de fază – Fundamentele

Termenul “Procesarea extracției catalitice (CEP) sau extracția prin transfer de fază (PTE) descrie distribuția lichid-lichid sau solid-lichid atunci când se concentrează extracția și îndepărtarea analiților. Prin urmare, solventul lichid sau solid trebuie dispersat/emulsionat în solvent (faza lichidă). Prin termen “Extractant” se descrie numai substanța activă din solvent (adică omogena "fază organică"’ care cuprinde extractantul, diluantul și/sau modificatorul) care este principalul responsabil pentru transferul solutului din’ la "ecologic’ fază. [IUPAC]. Materia țintă, care este extrasă, se numește extract.
Metodele tradiționale de extracție, cum ar fi extracția cu soxhlet, macerarea, cuptorul cu microunde, percolarea, extracția sub reflux și distilarea cu abur sau turboextracția sunt adesea lente și ineficiente și/sau necesită o cantitate mare de solvenți periculoși, ceea ce duce la un proces costisitor și consumator de timp, dăunător mediului.
Ecografia este o alternativă dovedită la metodele convenționale de extracție, oferind o extracție mai rapidă și mai completă cu solvenți mai puțin periculoși sau deloc! Ecografia este o tehnică puternică pentru procesarea ecologică, evironmentală.

Principiul extracției catalitice asistate ultrasonically

Pentru extracția unei substanțe, fazele nemiscibile trebuie amestecate astfel încât substanța de extras să poată fi dizolvată din faza purtătoare în faza solventă. Cel mai frecvent, extracțiile cu transfer de fază sunt efectuate dintr-o fază dispersată într-o fază continuă, ceea ce înseamnă că picăturile și particulele trebuie dispersate omogen în solvent.
Puterea cu ultrasunete este o tehnologie binecunoscută de amestecare și extracție care are mai multe efecte pozitive asupra procesului de extracție:

Beneficiile extracției cu ultrasunete:

• Ruperea straturilor limită
• învinge forțele van-der-Waals
• deplasați lichidul nesaturat pe suprafața de contact
• reducerea sau eliminarea nevoii de agenți de transfer
• reducerea timpului, temperaturii și/sau concentrației
• mai puțin exces comparativ cu volumul necesar pentru saturație completă
• volum mai mic de rafinat (de exemplu, prin distilare, evaporare, uscare)
• fără reactoare agitate continuu (CSR)
• Economisiți energie
• fără loturi, ci procesare în linie
• utilizați solvent mai puțin acid sau mai ieftin
• Evitați solvenții, utilizați în schimb apos
• prelucrează concentrații ridicate de solide sau suspensii cu vâscozitate ridicată
• Prelucrarea ecologică: ecologică
• utilizați acizi organici, cum ar fi acidul malic sau acidul citric
• evitați procesele de extracție în mai multe etape

extracție lichid-lichid

Procesul convențional: Extracția lichid-lichid este o metodă de partiționare pentru extragerea substanțelor dintr-o fază lichidă într-o altă fază lichidă, bazată pe solubilitățile relative ale substanțelor în cele două faze lichide nemiscibile diferite. Utilizarea ultrasunetelor îmbunătățește rata la care substanța dizolvată este transferată între cele două faze prin performanțe ridicate amestecare, Topireși Dizolvarea!
Extracția lichid-lichid este o tehnică de separare pentru izolarea și concentrarea componentelor valoroase dintr-o soluție apoasă prin utilizarea unui solvent organic. Extracția lichid-lichid este adesea aplicată atunci când alte tehnici de separare (de exemplu, distilarea) sunt ineficiente. Extracția lichid-lichid este utilizată în industria farmaceutică & cosmetice (compuși activi, API, parfumuri), precum și industria alimentară și agricolă, pentru chimie organică și anorganică, industria petrochimică și hidrometalurgie.

Problemă: O problemă comună este imiscibilitatea fazelor lichide (solventul și diluantul sunt nemiscibile), astfel încât este necesară o metodă adecvată de amestecare. Deoarece o amestecare uniformă a ambelor faze lichide promovează transferul de fază între diluant și solvent, o metodă fiabilă de dispersare sau emulsionare este crucială. Cu cât amestecul este mai fin și cu cât este mai mare zona de contact dintre ambele faze, cu atât solubilul poate călători mai bine de la o fază lichidă la alta fază lichidă. Procesele convenționale de extracție lipsesc în cea mai mare parte în promovarea transferului de masă, astfel încât procesul de extracție este lent și adesea incomplet. Pentru a îmbunătăți extracția, se utilizează adesea cantități excesive de solvent, ceea ce face procesul costisitor și poluant pentru mediu.
 

 
Soluție: Extracția lichid-lichid cu ultrasunete excelează tehnicile tradiționale de extracție lichid-lichid în diferite puncte:
Puterea ultrasunetelor amestecă două sau mai multe faze lichide fiabile și ușor împreună. Prin ultrasonication, picăturile pot fi reduse la nano-dimensiune, astfel încât fine micro- și nano-emulsii sunt obținute. Astfel, forțele cavitaționale generate promovează transferul de masă între fazele lichide. Deoarece sonicare poate fi rulat într-un sistem continuu inline, volume mari și lichide foarte vâscoase poate fi manipulat fără probleme.
Dar, de asemenea, micro extracție, de exemplu în scopuri analitice, poate fi îmbunătățită și prin sonicare (de exemplu, micro-extracție pe bază de lichid ionic cu emulsionare cu ultrasunete).

Beneficiile extracției cu ultrasunete:
Forțe ultrasonice puternice – generate de ultrasunete de joasă frecvență/de mare putere – ajută la

• Remodelați picăturile
• evitați agenții de transfer al emulsiei sau catalizatorii amfifilici
• evitați utilizarea detergenților sau a agenților tensioactivi
• evitați cataliștii amfifilici, detergenții sau agenții tensioactivi
• generează emulsii instabile turbulente fără straturi de agent tensioactiv

Extracția solid-lichid îmbunătățită de ultrasunete

Scopul extracției solid-lichid sau al extracției în fază solidă (SPE) este separarea analiților, care sunt dizolvați sau suspendați într-un amestec lichid, și izolarea lor dintr-o matrice în funcție de proprietățile lor fizice și chimice. Prin urmare, izolatul este eluat din sorbeni cu ajutorul unui solvent adecvat. Substanța extrasă se numește eluă.
Tehnicile SPE convenționale sunt macerarea, extracția soxhletului, percolarea, combinarea refluxului și distilarea cu abur sau amestecarea / turbo-extracția de mare viteză. Extracția solid-lichid este o procedură comună de separare a compușilor în biologie, chimie, precum și în industria alimentară, farmaceutică și cosmetică. Extracția metalelor este, de asemenea, cunoscută sub numele de levigare.
Problemă: Tehnicile SPE convenționale sunt cunoscute ca fiind consumatoare de timp și necesită cantități relativ mari de solvenți care sunt în mare parte periculoși pentru mediu și poluanți. Temperaturile ridicate ale procesului pot duce chiar la distrugerea extractelor sensibile la căldură.
Soluție: Cu o extracție solidă-lichidă asistată ultrasonically, problemele comune ale SPE tradiționale pot fi depășite în mod normal. Deoarece sonicare oferă o distribuție fină a solidelor în faza solventului, este disponibilă o limită interfacială mai mare, astfel încât transferul de masă al substanței țintă în solvent este îmbunătățit. Acest lucru are ca rezultat o extracție mai rapidă și mai completă, în timp ce utilizarea solventului este redusă sau complet evitată (utilizați apa ca fază lichidă). Prin aplicarea ultrasunetelor de putere, extracția în fază solidă poate fi efectuată mai eficient, mai economic și mai prietenos cu mediul. Datorită reducerii sau evitării solvenților poluanți sau periculoși, extracția cu ultrasunete poate fi considerată ca fiind ecologică Procesul verde. Din punct de vedere economic, costurile procesului sunt reduse datorită economiilor de energie, solvent și timp.

extracție cu ultrasunete solvent

În cazul extracției cu solvent, se utilizează un solvent (de exemplu, un solvent organic) pentru a dizolva și separa un compus de un alt lichid (de exemplu, o fază apoasă). În general, substanțele dizolvate mai polare se dizolvă în solventul mai polar, iar substanțele dizolvate mai puțin polare în solventul mai puțin polar. Folosind extracția cu solvent, este posibilă separarea tiofenelor oxidate (sulfoxizi, sulfone) dintr-o fază uleioasă folosind acetonitril sau alți solvenți polari. Extracția cu solvenți este, de asemenea, utilizată pentru a extrage materiale, cum ar fi uraniu, plutoniu sau toriu din soluții acide în tri-N-fosfat de butil (procedeu PUREX).
Reduceți utilizarea solventului: Utilizarea ultrasunetelor minimizează utilizarea solvenților în proces și optimizează încărcarea produsului în solvent. De asemenea, duce la o extracție mai rapidă și mai completă.
Click aici pentru a citi mai multe despre ultrasonically-asistat oxidativ desulfurare!

Ultrasonically-asistat Soxhlet Extracția

Extracția Soxhlet este o tehnică de extracție solid-lichid utilizată frecvent în laboratoarele sintetice și analitice. Extracția Soxhlet se aplică în principal atunci când o substanță are doar o solubilitate limitată într-un solvent, iar impuritatea este insolubilă în solventul respectiv.
Ecografia poate fi combinată cu succes cu extracția Soxhlet, rezultând randamente crescute și timp de extracție mai scurt.
Vă rugăm să faceți clic aici pentru a afla mai multe despre extracția Soxhlet asistată ultrasonically!

Extracția în topituri folosind Sonicare

Extracțiile lichid-lichid pot fi efectuate în amestecuri în care una sau ambele faze lichide sunt topite, cum ar fi sărurile topite sau metalele topite, cum ar fi mercurul. Sonicare puternică în linie în reactoarele cu celule de flux cu ultrasunete permite prelucrarea chiar și lichide cu vâscozități ridicate, ar fi topiturile.

Ultrasonically-asistat de leșiere

Levigarea descrie utilizarea acizilor, solvenților sau apei fierbinți pentru a dizolva selectiv un dizolvat dintr-un purtător solid inert insolubil. Leșierea este adesea folosită în minerit pentru a extrage metale din minereuri.
Beneficiile leșierii cu ultrasunete:

• spălați orificiile mici din materiale poroase
• depășiți selectivitățile membranelor
• distruge solidele, delaminele și solidele dezaglomerate
• îndepărtarea straturilor pasive
• îndepărtarea straturilor de oxid
• umeziți toată suprafața materialului, în special pentru lichidele de înaltă tensiune superficială
• subțierea forfecării

Click aici pentru a afla mai multe despre leșierea cu ultrasunete!

Hielscher Sonicators pentru orice volum de producție

Sonicare la laborator, banc-Top și scară de producție: Toate dispozitivele cu ultrasunete Hielscher sunt construite pentru a rula 24h / 7d, chiar și omogenizatoare de laborator cu ultrasunete pot procesa volume considerabile fie în lot sau modul de curgere. Ultrasonicators banc-top și industriale sunt proiectate și construite la grad industrial, astfel încât volumele mari și vâscozitățile ridicate pot fi prelucrate fără probleme – chiar și în condiții solicitante, cum ar fi presiuni ridicate și temperaturi ridicate (de exemplu, în combinație cu CO2 supercritic, pentru procesele de extrudare etc.). Hielscher ultrasonicators robuste sunt capabile să manipuleze solvenți, lichide abrazive, și corozive. Accesoriile adecvate fac posibilă adaptarea optimă a sistemului cu ultrasunete la cerințele procesului de extracție. Pentru instalare în medii periculoase, clasificate ATEX sau FM Sisteme ultrasonice rezistente la explozii sunt disponibile.
Astfel, Hielscher sonicatori robuste și puternice și gama largă de accesorii permite să sonicate materiale, cum ar fi apă fierbinte / lichide, acizi, topituri de metale, topituri de sare, solvenți (de exemplu, metanol, hexan; organice, solvenți polari, de exemplu, acetonitril).

Diagramă: Etapele extracției prin transfer de fază cu ultrasunete