Вставка MultiPhaseCavitator (InsertMPC48) предназначена для улучшения ультразвуковой обработки жидких / жидких или жидких / газовых смесей. 48 очень тонкие канюли вводят жидкость или газ в жидкую фазу прямо в зоне кавитации. Это создает очень маленькие взвешенные капельки или пузырьки газа, дающие очень высокую удельную площадь поверхности.

Эта вставка особенно полезна для химии эмульсии, такой как реакция фазы-реакции, Межфазного-Катализ (PTC) или жидкостно-жидкостной экстракции. Другой интересной областью применения является осаждение частиц из двух жидких предшественников или сонокристаллизация. Эта вставка предназначена для реакторов проточной ячейки Hielscher и позволяет осуществлять периодическую или непрерывную обработку.

Один и 48 портов для инъекций

Ультразвук является эффективным средством для эмульгирования и смешивания. В отличие от обычной установки, когда отдельные фазы объединяются до того, как они входят в проточную ячейку и кавитацию, эта вставка ячейки потока улучшает комбинацию двух фаз. Когда жидкость вводится через 48 тонких канюлей, она поступает в проточную ячейку в очень узких нитях. Вставка использует очень 48 тонких медицинских канюлей с внутренними диаметрами от 0,3 мм до 1,2 мм. Эти канюли могут быть легко заменены и являются недорогими расходными материалами (стерильными, приблизительно 2ct / pc). Ультразвуковая кавитация (при 20 кГц) разрезает 48 входящих жидких нитей на небольшие капельки, когда они входят в жидкую фазу в проточной ячейке.
Конструкция применяет одно и то же давление подачи от одного источника ко всем 48 канюлям для выравнивания потока между канюлями.

48 входных портов в ультразвуковой реактор для жидкостно-жидкостных реакций

Использование и применение

Ультразвуковые реакторы Hielscher часто используются для эмульгирования, улучшения кинетики процесса фазового переноса или скорости растворения в жидкостно-жидкостных фазовых системах. Примерами таких процессов являются окислительная десульфуризация пероксидом водорода и последующая экстракция растворителем или катализируемая основанием переэтерификация триглицеридов.
Ограниченная растворимость одной фазы реагента в другой фазе реагента является значительной проблемой в процессе эмульсионной химии, поскольку обе фазы реагируют друг с другом только на межфазной основе. Без ультразвука это приводит к низкой скорости реакции и медленной кинетике конверсии в двухфазных системах.
Используя вставку с ультразвуковым реактором, кавитация вызывает высокий гидравлический сдвиг и разрывает введенную фазу в субмикронные и наноразмерные капли. Поскольку удельная площадь поверхности фазовой границы влияет на химическую скорость реакции, это значительное уменьшение диаметра капель улучшает кинетику реакции и может уменьшить или исключить необходимость в агентах фазового переноса. Процент объема вводимой фазы может быть снижен, поскольку более тонкие эмульсии требуют меньшего объема для обеспечения той же поверхности контакта с другой фазой реагента.
Использование этой вставки может снизить необходимое количество амфифильных эмульсионных катализаторов или катализаторы фазового переноса (PTC), такие как соли четвертичного аммония с их уникальной способностью растворяться как в водных, так и в органических жидкостях.

Усовершенствованный перенос массы для химических реакций

Когда две фазы реагента реагируют на границе фаз, продукты реакции накапливаются на поверхности капель и блокируют взаимодействие реагентных фаз на поверхности раздела. Гидравлический сдвиг, вызванный ультразвуковой кавитацией, приводит к турбулентному потоку и транспортировке материала с поверхности капель и к капле, что приводит к повторной коалесценции и последующему образованию новых капель. По мере того как реакция прогрессирует с течением времени, ультразвуковая обработка максимизирует воздействие и взаимодействие реагентов.
Этот эффект используется во многих процессах, таких как переэтерификация растительных масел на биодизель или синтез сложных полиэфиров путем переэтерификации диэфиров с диолами с образованием макромолекул.

Эмульгирование / эмульгирование

Эта вставка для проточной ячейки улучшает эмульгирование при смешивании несмешивающихся жидкостей. Это приводит к меньшим размерам капель и более узкому распределению по размерам – ключевым фактором стабильности эмульсии. Благодаря этой конструкции вы можете вводить и эмульгировать жидкости с низкой и средней вязкостью в жидкости с высокой вязкостью, такие как тяжелые мазуты (HFOs), полимеры или гели. Некоторые препараты могут потребовать добавления эмульгаторов или стабилизаторов. В этом случае это помогает равномерно смешивать эмульгатор. Индивидуальные конструкции для инъекций более чем одной фазы, хотя канюли доступны по запросу.

Жидкостно-жидкостная экстракция

Эта вставка способствует жидкостно-жидкостным экстракционным процессам путем создания тонкодисперсной турбулентной эмульсии, например, фазы растворителя в масляной фазе. Опять же, это увеличивает поверхность контакта фаз и приводит к лучшей экстракции и уменьшению использования растворителя.

Aqua-Fuels для более чистого сгорания

Масла низкого качества, такие как мазут, используемый на морских судах или для выработки электроэнергии, могут быть эмульгированы водой. Это приводит к более эффективному сжиганию и значительному уменьшению NO_Икс выбросы и сажа.
Узнайте больше об ультразвуковой эмульгации акватоплива (эмульсионных топлив)!

Осаждение / Соно-кристаллизация

Пигменты или наночастицы могут образовываться снизу вверх осаждением в жидкостях. В этом случае пересыщенная смесь начинает формировать твердые частицы или кристаллы из высококонцентрированного материала. Эти частицы будут расти до определенной точки и, наконец, осаждаются. Чтобы контролировать размер частиц и кристаллов и морфологию, необходимо контролировать смешивание предшественника / реагента.
В общем, процесс осаждения включает: смешивание, пересыщение, зарождение, рост частиц и агломерацию. Последнее избегает низкой концентрации твердого вещества или стабилизирующих агентов. Смешение критично; так как для большинства процессов осаждения скорость реакции очень велика. InsertMPC48 сочетает в себе быстрые узкие впрыскиваемые струи с сильным ультразвуковым кавитационным сдвигом. Это максимизирует скорость перемешивания и производительность, создавая все больше и меньше частиц.

От лабораторного тестирования до экспериментальной шкалы и производства

Hielscher Ultrasonics предлагает оборудование для тестирования, проверки и использования этой технологии в любом масштабе. Концепцию легко включить в существующие процессы.

1. Фаза подачи А в отверстие для ввода жидкости в нижней части проточной ячейки
2. Подайте фазу B в меньший порт (ы) для ввода жидкости на стороне проточной ячейки. Этот канал будет впрыскиваться в область кавитации через 48 тонких труб
3. Отрегулируйте давление в реакторе, используя клапан обратного давления на выходе выпускного канала

На верхнем уровне a Uip1000hd (1 кВт) может обрабатывать скорость потока от 100 до 1000 л / ч (от 25 до 250 галлонов в час) для демонстрации процесса и для оптимизации параметров обработки ультразвуком. Ультразвуковые процессоры Hielscher предназначены для линейного масштабирования до больших объемов обработки на пилотной или производственной шкале. В приведенной ниже таблице перечислены объемы обработки и рекомендуемые размеры оборудования.