Kryštalizácia a zrážanie ultrazvukom

Ultrazvuk iniciuje a podporuje nukleáciu a kryštalizáciu organických molekúl. Kontrola nad týmto procesom je nevyhnutná na zabezpečenie vysokej kvality konečného produktu. Výhody použitia ultrazvukom na kryštalizáciu a výrobu pevných látok z kvapalín spočívajú v tom, že proces je oveľa rýchlejší, používa menej materiálu a umožňuje vám spravovať konečnú veľkosť kryštálov. Hielscher poskytuje spoľahlivé a ľahko použiteľné sonikátory pre úspešnú kryštalizáciu a tvorbu pevných látok, či už v dávke, inline alebo in situ počas reakcie.

Sonokryštalizácia a sono-zrážanie

Použitie ultrazvukových vĺn počas kryštalizácie a zrážok majú rôzne pozitívne účinky na proces.
Ultrazvuk energie pomáha

  • forme prenasýtených/supernasýtených roztokov
  • iniciovať rýchlu nukleáciu
  • kontrolovať rýchlosť kryštálu rastu
  • kontrolu zrážok
  • Control polymorfné formy
  • zníženie nečistôt
  • získanie jednotnej distribúcie veľkosti kryštálov
  • získať ešte morfológiu
  • zabránenie neželanému ukladaniu na povrchoch
  • iniciovať sekundárnu nukleáciu
  • na zlepšenie separácie tuhých kvapalín

 

Žiadosť o informácie





Sonokryštalizácia kryštálov, ako sú farmaceutické výrobky, jemné chemikálie atď.

Sonikator UIP2000hdT s dávkovým reaktorom na sonokryštalizáciu

Rozdiel medzi kryštalizáciou a zrážaním

Kryštalizácia aj zrážanie sú procesy riadené rozpustnosťou, pri ktorých tuhá fáza, či už kryštál alebo zrazenina, vychádza z roztoku, ktorý prekročil svoj bod nasýtenia. Rozdiel medzi kryštalizáciou a zrážaním závisí od mechanizmu tvorby a povahy konečného produktu.

Pri kryštalizácii dochádza k metodickému a postupnému vývoju kryštalickej mriežky, selektívne zostavenej z organických molekúl, čím sa nakoniec získa čistá a dobre definovaná kryštalická alebo polymorfná zlúčenina. Naopak, zrážanie znamená rýchlu tvorbu tuhých fáz z presýteného roztoku, čo vedie k tvorbe kryštalických alebo amorfných pevných látok. Je dôležité poznamenať, že rozlišovanie medzi kryštalizáciou a zrážaním môže byť náročné, pretože mnohé organické látky sa spočiatku prejavujú ako amorfné, nekryštalické tuhé látky, ktoré následne prechádzajú prechodom, aby sa stali skutočne kryštalickými. V takýchto prípadoch sa vymedzenie medzi nukleáciou a tvorbou amorfnej pevnej látky počas zrážok stáva zložitým.

Procesy kryštalizácie a zrážania sú diktované dvoma základnými krokmi: nukleáciou a rastom kryštálov. Nukleácia začína, keď sa nahromadia molekuly rozpustených látok v presýtenom roztoku, čím sa vytvoria zhluky alebo jadrá, ktoré potom slúžia ako základ pre následný rast tuhých fáz.

Bežné problémy s procesmi kryštalizácie a zrážania

Kryštalizácia a zrážky sú zvyčajne buď veľmi selektívne alebo veľmi rýchlo rozmnožovacie procesy, a tým sotva kontrolovať. Výsledkom je, že vo všeobecnosti dochádza k nukleácii Náhodne, takže kvalita výsledných kryštálov (vyzrážaných látok) je nekontrolovaná. Z toho vyplýva, že blížiace sa kryštály majú neprispôsobenú kryštálu veľkosť, sú nerovnomerne distribuované a non-jednotne tvarované. Takéto náhodne vyzrážané kryštály spôsobujú veľké problémy s kvalitou pretože veľkosť kryštálov, Kryštálová distribúcia a morfológia sú kľúčovými kritériami kvality vyzrážané častice. Nekontrolovaná Kryštalizácia a zrážanie znamená zlý produkt.

Riešenie: Kryštalizácia a zrážanie pod ultrazvukom

Ultrazvukovo asistovaná kryštalizácia (sonokryštalizácia) a zrážanie (sonoprecipitácia) umožňuje presnú kontrolu nad podmienkami procesu. Všetky dôležité parametre ultrazvukovej kryštalizácie môžu byť presne ovplyvnené – čo vedie ku kontrolovanej nukleácii a kryštalizácii. Ultrazvukovo vyzrážané kryštály majú jednotnejšiu veľkosť a väčšiu kubickú morfológiu. Kontrolované podmienky sonokryštalizácie a sono-zrážania umožňujú vysokú reprodukovateľnosť a kontinuálnu kvalitu kryštálov. Všetky výsledky dosiahnuté v malom meradle je možné úplne lineárne zväčšiť. Ultrazvuková kryštalizácia a zrážanie umožňujú sofistikovanú výrobu kryštalických nano-častíc – v laboratórnom aj priemyselnom meradle.

TEM obraz rozpúšťadle syntetizovaný perovskite nanokryštálov

TEM obraz ultrazvukovo syntetizovaných perovskitových nanokryštálov: CH3NH3PbBr3 QD (a) s a (b) bez ultrazvukového ošetrenia.
(Obrázok a štúdia: ©Chen et al., 2007)

Účinky ultrazvukovej kavitácie na kryštalizáciu a zrážanie

Keď sú vysoko energetické ultrazvukové vlny spojené s kvapalinami, striedavé vysokotlakové / nízkotlakové cykly vytvárajú bubliny alebo dutiny v kvapaline. Tieto bubliny rastú počas niekoľkých cyklov, až kým nedokážu absorbovať viac energie, aby sa prudko zrútili počas vysokotlakového cyklu. Fenomén takýchto násilných implózií bublín je známy ako akustická kavitácia a je charakterizovaný lokálnymi extrémnymi podmienkami, ako sú veľmi vysoké teploty, vysoké rýchlosti chladenia, vysoké tlakové rozdiely, rázové vlny a prúdy kvapalín.
Účinky ultrazvukovej kavitácie podporujú kryštalizáciu a zrážanie a poskytujú veľmi homogénne miešanie prekurzorov. Rozpúšťanie ultrazvukom je dobre východná metóda na výrobu presýtených / presýtených roztokov. Intenzívne miešanie a tým zlepšený prenos hmoty zlepšuje výsev jadier. Ultrazvukové rázové vlny pomáhajú tvorbe jadier. Čím viac jadier je naočkovaných, tým jemnejší a rýchlejší bude rast kryštálov. Keďže ultrazvuková kavitácia môže byť veľmi presne kontrolovaná, je možné kontrolovať proces kryštalizácie. Prirodzene existujúce bariéry pre nukleáciu sú ľahko prekonané vďaka ultrazvukovým silám.
Okrem toho, ultrazvukom pomáha počas takzvanej sekundárnej nukleácie, pretože silné ultrazvukové šmykové sily zlomiť a deaglomerovať väčšie kryštály alebo aglomeráty.
Pri ultrazvuku sa dá vyhnúť predbežnej liečbe prekurzorov, pretože ultrazvukom zvyšuje kinetiku reakcie.

Akustická alebo ultrazvuková kavitácia: rast bublín a implózia

Ultrazvuková kavitácia vytvára vysoko intenzívne sily, ktoré podporujú kryštalizačné a zrážacie procesy

Ovplyvňujúce Crystal veľkosť ultrazvukom

Ultrazvuk umožňuje výrobu kryštálov prispôsobených požiadavkám. Tri všeobecné možnosti ultrazvukom majú významný vplyv na výstup:

  • Počiatočná ultrazvukom:
    Krátka aplikácia ultrazvukových vĺn na supernasýtený roztok môže iniciovať siatie a tvorbu jadier. Ako ultrazvukom je aplikovaný len v počiatočnej fáze, následný rast kryštálov pokračuje nerušený výsledkom väčšia Kryštály.
  • Kontinuálne ultrazvukom:
    Kontinuálne ožarovanie supernasýtených roztokov vedie k malým kryštálom, pretože nepozastavená ultrazvukom vytvára veľa jadier, čo vedie k rastu mnohých Malé Kryštály.

  • Impulzovaná sonikácia:
    Pulzného ultrazvuku znamená použitie ultrazvuku v stanovených intervaloch. Presne riadený vstup ultrazvukovej energie umožňuje ovplyvňovať rast kryštálov s cieľom získať Prispôsobené veľkosť kryštálu.

Sonikátory pre zlepšenie kryštalizačných a zrážacích procesov

Procesy sonokryštalizácie a sono-zrážania sa môžu uskutočňovať v dávkach alebo uzavretých reaktoroch ako kontinuálny inline proces alebo ako reakcia in situ. Hielscher Ultrasonics vám dodáva dokonale vhodný sonicator pre vašu špecifickú sonokryštalizáciu a sono-zrážací proces – Či už v oblasti výskumu, na laboratórnej a stolovej váhe alebo v priemyselnej výrobe. Náš široký sortiment pokrýva vaše potreby. Všetky ultrasonicators môžu byť nastavené na ultrazvukové pulzačné cykly – Funkcia, ktorá umožňuje ovplyvniť veľkosť kryštálov na mieru.
Ak chcete zlepšiť výhody ultrazvukovej kryštalizácie ešte viac, odporúča sa použitie vložky prietokových buniek Hielscher MultiPhaseCavitator. Táto špeciálna vložka zabezpečuje injekciu prekurzora cez 48 jemných kanyl, čím zlepšuje počiatočné nasadenie jadier. Prekurzory môžu byť presne dávkované, čo vedie k vysokej kontrolovateľnosti nad procesom kryštalizácie.

Viacfázový kavitátor MPC48Insert pre zlepšenie emulgačných a kryštalizačných procesov pomocou ultrazvukom

MultiPhaseCavitator pre vylepšené kryštalizačné procesy

Ultrazvuková Kryštalizácia

 

  • Rýchle
  • Efektívne
  • presne reprodukovateľné
  • vysokokvalitný výstup
  • vysoké výnosy
  • Kontrolovateľné
  • Spoľahlivé
  • rôzne možnosti nastavenia
  • trezor
  • jednoduchá obsluha
  • ľahko sa čistí (CIP/SIP)
  • nízka údržba

 

Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:

Objem šarže prietok Odporúčané Devices
0.5 až 1,5 mL neuv VialTweeter
1 až 500mL 10 až 200mL/min UP100H
10 až 2000mL 20 až 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 až 20L 02 až 4 l / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
15 až 150 l 3 až 15 l/min UIP6000hdT
neuv 10 až 100 l / min UIP16000
neuv väčšia strapec UIP16000

Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!

Požiadajte o ďalšie informácie

Použite nižšie uvedený formulár a požiadajte o ďalšie informácie o ultrazvukových procesoroch, aplikáciách a cene. Radi s vami prediskutujeme váš proces a ponúkneme vám ultrazvukový systém spĺňajúci vaše požiadavky!









Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,


Ultrazvuková prietoková bunka pre disperziu a rozpúšťanie

Ultrazvukový sklenený reaktor pre inline kryštalizáciu a zrážanie



Literatúra/referencie

Fakty stojí za to vedieť

Použitie intenzívnych ultrazvukových vĺn na kvapaliny, zmesi kvapalných tuhých látok a kvapalných plynov prispieva k mnohoraké procesy v materiáloch vedy, chémie, biológie a biotechnológie. Podobne ako jeho mnohoraké aplikácie, spojenie ultrazvukových vĺn do kvapalín alebo kalov je pomenovaný s rôznymi pojmami, ktoré popisujú proces ultrazvukom. Spoločné termíny sú: ultrazvukom, ultrazvukom, sonification, ultrazvukové ožarovanie, insonácia, sonorizácia, a insonification.


Vysoko výkonné ultrazvukom! Produktový rad Hielscher pokrýva celé spektrum od kompaktného laboratórneho ultrasonicator cez stolové jednotky až po plne priemyselné ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizers z laboratórium na priemyselnej veľkosti.


Radi prediskutujeme váš proces.

Poďme sa skontaktovať.