Ультразвуковая технология Хильшера

Ультразвуковая каталитическая экстракция

Ультразвуковые реакторы Hielscher используются во многих отраслях промышленности для содействия и улучшения процесса каталитической экстракции (CEP) или так называемой экстракции фазового переноса (PTE). Каталитическая экстракция включает гетерогенную несмешиваемую фазовую систему, такую ​​как жидкость-жидкость или жидкость-твердое вещество. Ультразвуковые сильные сдвиговые и кавитационные силы улучшают скорость растворения растворенных веществ, что приводит к более быстрой и полной экстракции. Кроме того, этот эффект можно использовать для уменьшения количества используемого растворителя или кислоты. В качестве проверенной методики экстракция с использованием ультразвука используется все чаще из-за растущего спроса на экологически чистые методы извлечения с сокращенным временем экстракции и снижением потребления органического растворителя.

Каталитическая экстракция / экстракция фазы - основы

Срок “Обработка каталитической экстракции (CEP) или экстракция фазы (PTE) описывает распределение жидкой жидкости или твердой и жидкой фаз при фокусировке экстракции и удаления аналитов. Поэтому жидкий или твердый разбавитель должен быть диспергирован / эмульгирован в растворитель (жидкая фаза). Под термином “экстрагент” описывается только активное вещество в растворителе (т.е. гомогенная органическая фаза’ который включает экстрагент, разбавитель и / или модификатор), который в основном отвечает за перенос растворенного вещества из «водного’ к органическому’ фаза. [ИЮПАК]. Выделенный целевой объект называется экстрактом.
Традиционные способы экстракции, такие как извлечение сокслетов, мацерация, микроволновая печь, перколяция, экстракция при дефлегмации и паровой дистилляции или турбоэкстракция, часто являются медленными и неэффективными и / или требуют большого количества опасных растворителей, что приводит к дорогостоящему и трудоемкому процессу что вредно для окружающей среды.
Ультразвук является проверенной альтернативой обычным способам экстракции, обеспечивающим более быструю и более полную экстракцию с меньшим количеством опасных растворителей или без них! Ультразвук - мощная техника для экологически чистой, экологически чистой обработки.

Принцип ультразвуковой активации каталитической экстракции

Для экстракции вещества несмешивающиеся фазы должны быть смешаны, так что экстрагируемое вещество может быть растворено из фазы носителя в фазу растворителя. Чаще всего экстракты переноса фазы осуществляются из дисперсной фазы в непрерывную фазу, что означает, что капли и частицы должны быть однородно диспергированы в растворителе.
Ультразвук мощности - это хорошо известная технология смешивания и экстракции, которая имеет несколько положительных эффектов на процесс экстракции:

  • Улучшенная кинетика реакции
  • Тонкая смесь носителя (сорбенса) и растворителя
  • Увеличение межфазного между двумя фазами
  • увеличение массы передачи
  • Удаление пассивирующих слоев с поверхности частиц
  • Сбой ячейки & дезинтеграция
  • Более полная добыча, приводящая к повышению урожайности
  • просто & сохранить операцию
  • Зеленый процесс: экологически чистый

Принцип работы ультразвуковой кавитации

Вышеупомянутые преимущества ультразвука при экстракционных процессах - это эффекты ультразвука кавитация, Когда мощные ультразвуковые волны соединяются в жидкую среду, волны создают циклы высокого давления / низкого давления. Во время циклов низкого давления в ультразвуковой жидкости появляются небольшие пузырьки или пустоты. Эти пузырьки растут в течение нескольких циклов низкого давления, пока они не смогут поглотить больше энергии. Когда пузырьки достигли стадии максимального поглощения энергии, они сильно разваливаются во время цикла высокого давления. Имплозия пузырьков создает локально очень экстремальные условия, такие как очень высокая температура (около 5000 К), очень высокие давления (около 2000 атм), очень высокие скорости охлаждения и жидкие струи со скоростями до 280 м / с (около 630 миль в час) , Это явление называется кавитация, Эти экстремальные условия делают ультразвуковой метод мощным и универсальным методом обработки жидкости.
В целях извлечения в поле ультразвуковой кавитации интенсивно перемешиваются две фазы. Капли и частицы разбиты на субмикронные и наноразмерные. Это развивает увеличенные поверхности для улучшения массопереноса от одной фазы к другой. Увеличенная межфазная граница между двумя фазами приводит к увеличению площади поверхности контакта для извлечения, так что массоперенос усиливается из-за удаления застойных слоев жидкости на границе раздела фаз. Массовый перенос дополнительно увеличивается за счет удаления пассивирующих слоев с поверхности частиц. Для извлечения биологического вещества из клеток и тканей массоперенос увеличивается за счет разрушения ультразвуковых клеток. Все эти эффекты приводят к более полной экстракции, что приводит к повышению урожайности.

Преимущества ультразвуковой экстракции:

  • разбить пограничные слои
  • преодолеть силы Ван-дер-Ваальса
  • перемещать ненасыщенную жидкость на поверхность контакта
  • уменьшить или устранить потребность в агентах переноса
  • уменьшить время, температуру и / или концентрацию
  • меньше избытка по сравнению с объемом, необходимым для полной насыщенности
  • меньше объема, подлежащего очистке (например, путем дистилляции, выпаривания, сушки)
  • без непрерывно перемешиваемых реакторов (CSR)
  • экономить энергию
  • нет пакетной обработки, но встроенная обработка
  • использовать менее кислотный или более дешевый растворитель
  • избегайте использования растворителей, используйте вместо этого
  • процессы с высоким содержанием твердых веществ или суспензии с высокой вязкостью
  • экологически чистая обработка: экологичность
  • используют органические кислоты, такие как яблочная кислота или лимонная кислота
  • избегать многоступенчатых процессов экстракции
Высокая ультразвуковая энергия является проверенным методом для извлечения компонентов, приводящие к более высокому выходу и более быстрой обработке (Нажмите, чтобы увеличить!)

Быстрая и эффективная экстракция ультразвуком

Ультразвуковая экстракция для:

  • Биология
  • Химия
  • питание & Фарма
  • Анализ
  • ядерная переработка
  • горные работы
  • сероочистки
  • органические соединения
  • геохимия
  • очистка

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Жидкостно-жидкостная экстракция

Обычный процесс: Жидкостно-жидкостная экстракция представляет собой метод разделения для извлечения веществ из одной жидкой фазы в другую жидкую фазу на основе относительной растворимости веществ в двух разных несмешиваемых жидких фазах. Использование ультразвука улучшает скорость, с которой растворенное вещество переносится между двумя фазами с высокой производительностью смешивание, ЭМУЛЬГИРУЮЩЕЕ, а также Растворение!
Жидкостно-жидкостная экстракция представляет собой метод разделения для выделения и концентрирования ценных компонентов из водного раствора с использованием органического растворителя. Жидкостно-жидкостная экстракция часто применяется, когда другие методы разделения (например, дистилляция) неэффективны. Жидкостно-жидкостная экстракция используется в фармацевтической & косметические (активные вещества, API, ароматизаторы), а также пищевая и сельскохозяйственная промышленность, для органической и неорганической химии, нефтехимической промышленности и гидрометаллургии.

Проблема: Общей проблемой является несмешиваемость жидких фаз (растворитель и разбавитель несмешиваемы), так что требуется надлежащий метод смешивания. Поскольку равномерное смешивание обеих жидких фаз способствует фазовому переносу между разбавителем и растворителем, необходим надежный способ диспергирования или эмульгирования. Чем мельче смесь и чем выше площадь контакта между обеими фазами, тем лучше может растворитель перемещаться из одной жидкой фазы в другую жидкую фазу. Обычные процессы экстракции в основном недостаточны для продвижения массопереноса, так что процесс экстракции происходит медленно и часто является неполным. Для улучшения экстракции часто используют избыточное количество растворителя, что делает процесс дорогостоящим и экологически опасным.

Решение: Ультразвуковая жидкостно-жидкостная экстракция отличается традиционными методами экстракции жидкости и жидкости в различных точках:
Усилитель мощности смешивает две или более жидкие фазы надежно и легко вместе. С помощью ультразвука капли могут быть уменьшены до наноразмера, так что мелкие микро- и наноэмульсии . Таким образом, генерируемые кавитационные силы способствуют массопереносу между жидкими фазами. Поскольку обработка ультразвуком может выполняться в непрерывной встроенной системе, большие объемы а также высоковязкие жидкости могут быть обработаны без проблем.
Но также микроизвержение, например, в аналитических целях, может быть улучшено также ультразвуком (например, микроэкстракция на основе ионной жидкости с ультразвуковой эмульсификацией).

Мощные ультразвуковые силы - это хорошо известный и надежный метод извлечения (Нажмите, чтобы увеличить!)

Ультразвуковая кавитация в жидкости

Преимущества ультразвуковой экстракции:
Мощные ультразвуковые силы – генерируемый ультразвуком низкой частоты / высокой мощности – помогает

  • изменить капли
  • избегать агентов переноса эмульсии или амфифиллических катализаторов
  • избегать использования детергентов или поверхностно-активных веществ
  • избегать амфифиллических катализаторов, детергентов или поверхностно-активных веществ
  • генерируют турбулентные нестабильные эмульсии без слоев поверхностно-активных веществ

Добыча твердых жидкостей

Целью экстракции твердых жидкостей или твердофазной экстракции (SPE) является разделение аналитов, которые растворяются или суспендируются в жидкой смеси, и выделяют их из матрицы в соответствии с их физическими и химическими свойствами. Следовательно, изолят элюируется из сорбенса с помощью подходящего растворителя. Выделенное вещество называется элюированием.
Обычными методами SPE являются мацерация, извлечение сокслетов, перколяция, сочетание дефлегмации и паровой дистилляции или высокоскоростное смешивание / турбоэкстракция. Твердо-жидкая экстракция является обычной процедурой отделения соединений в биологии, химии, а также в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности. Добыча металлов также известна как выщелачивание.
Проблема: Обычные технологии SPE известны как отнимающие много времени и требуют относительно большого количества растворителей, которые в основном являются экологически опасными и загрязняют окружающую среду. Высокие температуры процесса могут даже привести к разрушению термочувствительных экстрактов.
Решение: С помощью ультразвуковой экстракции с твердой жидкостью обычно можно преодолеть общие проблемы традиционного SPE. Поскольку ультразвуковая обработка обеспечивает точное распределение твердых веществ в фазе растворителя, имеется большая граница раздела между сторонами, так что массовый перенос целевого вещества в растворитель улучшается. Это приводит к более быстрому и полному извлечению, в то время как использование растворителя снижается или полностью исключается (вместо этого используйте воду в качестве жидкой фазы). При применении мощного ультразвука твердофазная экстракция может быть выполнена более эффективно, экономично и безвредно для окружающей среды. Из-за уменьшения или исключения загрязняющих или опасных растворителей ультразвуковая экстракция может рассматриваться как экологически чистая зеленый процесс, Экономически затраты на процесс снижаются из-за экономии энергии, растворителя и времени.

экстракции растворителем

В случае экстракции растворителем для растворения и отделения соединения из другой жидкости (например, водной фазы) используют растворитель (например, органический растворитель). Как правило, чем больше полярных растворенных веществ растворяется в более полярном растворителе, тем меньше полярные растворы в менее полярном растворителе. Используя экстракцию растворителем, можно выделить окисленные тиофены (сульфоксиды, сульфоны) из масляной фазы с использованием ацетонитрила или других полярных растворителей. Экстракция растворителем также используется для извлечения материалов, таких как уран, плутоний или торий из кислотных растворов, в органофосфатные три-N-бутилфосфат (процесс PUREX).
Уменьшите использование растворителя: Использование ультразвука минимизирует использование растворителей в процессе и оптимизирует загрузку продукта в растворителе. Это также приводит к более быстрому и полному извлечению.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше об Осаривательной десульфурации, вызванной ультразвуком!

Ультразвуковое удаление сокслета

Экстракция Сокслета - это метод твердофазной экстракции, в котором часто используются синтетические и аналитические лаборатории. Экстракция Сокслета в основном применяется, когда вещество обладает только ограниченной растворимостью в растворителе, и примесь нерастворима в этом растворителе.
Ультразвук можно успешно комбинировать с экстракцией Сокслета, что приводит к увеличению урожайности и сокращению времени экстракции.
Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы узнать больше об экстракции Сокслета с помощью ультразвука!

Экстракция в расплавах

Извлечение жидкостных жидкостей может осуществляться в смесях, где одна или обе жидкие фазы расплавятся, такие как расплавленные соли или расплавленные металлы, такие как ртуть. Мощная вливая звукообработка в ультразвуковых реакторах клеток потока позволяет обрабатывать даже жидкости с высокой вязкосткой, такие как расплава.

Выщелачивание

Выщелачивание описывает использование кислот, растворителей или горячей воды для селективного растворения растворенного вещества из инертного нерастворимого твердого носителя. Выщелачивание часто используется в горнодобывающей промышленности для извлечения металлов из руд.
Преимущества ультразвукового выщелачивания:

  • промывать небольшие отверстия пористых материалов
  • преодолевают избирательность мембран
  • разрушать твердые частицы, расслаивать и деагломерировать твердые частицы
  • удаление пассивных слоев
  • удаление оксидных слоев
  • мочить всю поверхность материала, в частности, для жидкостей с высоким поверхностным натяжением
  • разжижение сдвига

Нажмите здесь, чтобы узнать больше об ультразвуковом выщелачивании!

Оборудование Hielscher для любой шкалы

Ультразвуковое исследование в лаборатории, скамейке и масштабах производства
Все ультразвуковые устройства Hielscher построены для работы 24 часа / 7д, даже ультразвуковые лабораторные гомогенизаторы могут обрабатывать значительные объемы либо в периодическом, либо в проточном режиме. Настольные и промышленные ультразвуковые приборы спроектированы и изготовлены в промышленном исполнении, так что можно без проблем обрабатывать большие объемы и высокую вязкость – даже в сложных условиях, таких как высокие давления и высокие температуры (например, в сочетании с сверхкритическим СО2, для процессов экструзии и т. д.). Устойчивые ультразвуковые датчики Hielscher способны обрабатывать растворители, абразивные жидкости и коррозионные вещества. Подходящие аксессуары позволяют оптимально адаптировать ультразвуковую систему к требованиям процесса экстракции. Для установки во взрывоопасных средах, ATEX или FM взрывозащищенные ультразвуковые системы доступны.
Таким образом, надежные и мощные ультразвуковые системы Hielscher и широкий спектр аксессуары позволяет обрабатывать такие материалы, как горячая вода / жидкость, кислотность, расплавы металлов, солевые расплавы, растворители (например, метанол, гексан, органические, полярные растворители, например ацетонитрил).

Ультразвуковая экстракция фазового перехода или каталитическая экстракция могут быть реализованы как простой двухступенчатый процесс

Блок-схема: этапы экстракции ультразвукового фазового перехода

Литература / Ссылки

  • Bendicho, C .; De La Calle, I .; Pena, F .; Костас, М .; Cabaleiro, N .; Lavilla, I. (2012): Ультразвуковая предварительная обработка твердых образцов в контексте зеленой аналитической химии. Тенденции в аналитической химии, т. 31, 2012. 50-60.
  • IUPAC. Сборник химической терминологии, 2-е изд. ( “Золотая книга”). Составлено А. Д. МакНоутом и А. Вилкинсоном. Blackwell Scientific Publications, Оксфорд (1997). Исправленная версия XML в Интернете: http://goldbook.iupac.org (2006), созданная М. Ником, Дж. Джиратом, Б. Косатой; обновления, составленные А. Дженкинсом. ISBN 0-9678550-9-8.
  • Oluseyi, Т .; Olayinka, К .; Ало, В .; Смит, Р. М. (2011): Сравнение экстракции и очистка методов для определения полициклических ароматических углеводородов в загрязненных образцах почвы. Африканский журнал Environmental Science и Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
  • Petigny, L .; Périno-Issartier, S .; Wajsman, J .; Chemat, F. (2013): периодическое и непрерывное ультразвуковое исследование экстракции листьев Болдо (Peumus boldus Mol.). Международный журнал молекулярной науки 14, 2013. 5750-5764.
  • Ван, L .; Weller, С. Л. (2006): Последние достижения в области добычи нутрицевтиков из растений. Тенденции в области пищевых наук & Технология 17, 2006. 300-312.

Свяжитесь с нами / Спросите дополнительную информацию

Поговорите с нами о ваших требованиях к обработке. Мы порекомендуем наиболее подходящие параметры настройки и обработки для вашего проекта.





Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,




Полезные сведения

Ультразвуковая обработка жидкости часто называют ультразвуком, ультразвуком, ультразвуком, ультразвуком, ультразвуковым облучением или применением акустических полей. Все эти термины описывают связь высокоэнергетических ультразвуковых волн в жидкой среде для достижения ультразвуковых

Поскольку ультразвук питания является такой универсальной техникой обработки, ультразвуковые устройства известны под различными терминами, такие как зонд звуковой, звуковой лизер, ультразвуковой разрушитель, ультразвуковая шлифовальная машина, соно-руптор, сын, звуковой дисмбератор, соточный разрушитель, ультразвуковой разгонщик или растворитель.