Sinteza e poliolit nëpërmjet transesterifikimit tejzanor

Poliolet janë estere sintetike të prodhuara kryesisht nëpërmjet një transesterifikimi të triglicerideve nga vajrat bimore ose yndyrat shtazore. Këto poliole janë lëndë e parë për prodhimin e poliuretanëve, biolubrikantëve dhe kimikateve të tjera. Ultratingulli përdoret për të përmirësuar reaksionet e transesterifikimit duke aplikuar forca të forta prerëse dhe energji termike. Ultratingulli dhe efektet e tij sonokimike furnizojnë energjinë e reagimit dhe ndihmojnë për të kapërcyer kufizimet e transferimit të masës. Kështu, sonikacioni përmirëson ndjeshëm shpejtësinë e transesterifikimit, rendimentin dhe efikasitetin e përgjithshëm.

Transesterifikimi i asistuar me ultratinguj

Reaksionet e transesterifikimit janë një nga rrugët më të rëndësishme të sintezës dhe përdoren gjerësisht si një teknikë efektive për shndërrimin e vajrave bimore në zëvendësues të produkteve të naftës. Sono-sinteza (gjithashtu sinteza sonokimike, e cila është sinteza kimike e promovuar përmes ultrazërit me performancë të lartë), është e njohur për efektet e saj të dobishme në transesterifikimin, si dhe në procese të tjera kimike.

Sinteza e qëndrueshme e poliolit nga vajrat vegjetale duke përdorur ultratinguj

Acidet yndyrore me prejardhje bimore, dmth vajrat bimore, janë një lëndë e parë gjerësisht e disponueshme dhe e rinovueshme dhe mund të përdoret për përgatitjen e polioleve dhe poliuretaneve me bazë bio. Aplikimi i ultrazërit të fuqisë krijon efekte të favorshme sonokimike, të cilat përshpejtojnë ndjeshëm reaksionin katalitik të transesterifikimit. Për më tepër, sonikimi rrit rendimentin e polioleve të sintetizuara pasi energjia intensive e përzierjes së kavitacionit akustik kapërcen kufizimin e transferimit të masës. Reaksionet e transesterifikimit tejzanor njihen mirë se funksionojnë në mënyrë efikase me alkool dhe katalizator më të ulët si reaksionet konvencionale të transesterifikimit. Kjo çon në një efikasitet të përgjithshëm të përmirësuar me anë të ultrazërit.

Sinteza tejzanor e një biolubricant të bazuar në ester Pentaerythritol

Esteri i pentaerythritol mund të sintetizohet në mënyrë efikase nga vaji i kollit nëpërmjet procesit sonokimik me dy hapa siç është demonstruar nga ekipi hulumtues i Arumugam. Në studimin e tyre të optimizimit, studiuesit përdorën ultrasonikatorin Hielscher UP400St (shih foton majtas). Në transesterifikimin e parë të promovuar sonokimikisht, vaji i rapes reagon me metanol në metil ester. Në hapin e dytë të transesterifikimit, esteri metil reagon me ksilenin dhe një katalizator në esterin e pentaeritritolit. Studiuesi u fokusua në optimizimin e parametrave të procesit tejzanor në mënyrë që të rrisë rendimentin dhe efikasitetin e përgjithshëm të sintezës së esterit pentaerythritol nën ultratinguj. Përmirësimi i rendimentit prej 81.4% të esterit pentaeritritol u realizua me një puls tejzanor prej 15 s, një amplitudë tejzanor prej 60%, një përqendrim katalizator prej 1.5 wt%, dhe temperaturën e reagimit prej 100°C. Për kontrollin e cilësisë, esteri pentaerythritol i sintetizuar në mënyrë sonokimike u krahasua me vajin e kompresorit sintetik. Në përfundim, studimi sugjeron se procesi i transesterifikimit të njëpasnjëshëm i promovuar në mënyrë ultrasonike është një metodë efikase për të zëvendësuar procesin konvencional të transesterifikimit të njëpasnjëshëm për sintezën e biolubricantit me bazë ester pentaerythritol. Përparësitë kryesore të procesit të transesterifikimit me ultratinguj janë rritja e rendimentit të esterit pentaerythritol, një kohë e shkurtuar e reagimit dhe temperatura dukshëm më e ulëta e reagimit. (krh. Arumugam et al., 2019)

Transesterifikimi me dy faza i vajit të rapës i intensifikuar në mënyrë tejzanore në esterin pentaeritritol.
(përshtatur nga Arumugam et al., 2019)

Esteret acetal me prejardhje nga pentanali nëpërmjet sintezës tejzanor

Ekipi hulumtues i Kurniawan sintetizoi tre estere acetal me prejardhje pentanale nëpërmjet metodës sonokimike duke përdorur parimet e kimisë së gjelbër. Sonication u përdor për të promovuar dy hapa kimikë:

1. Esterifikimi i acidit 9,10-dihidroksioktadekanoik
2. Acetalizim i 9,10-dihidroksioktadekanoatit alkil

Për të prodhuar esteret e alkil 9,10-dihidroksistearat duhen dy hapa dhe u përftuan rendimente prej 67-85%. Për vlerësimin e efikasitetit, metoda sonokimike u krahasua me teknikën konvencionale të refluksit. Për më tepër, katalizatorët acidikë homogjenë dhe të ngurtë, përkatësisht acidi sulfurik (H2SO4), bentoniti natyror dhe H-bentoniti, u përdorën për të përcaktuar ndikimin dhe efikasitetin e katalizatorëve të ndryshëm. U zbulua se esterifikimi sonokimik i acidit të katalizuar nga H-bentoniti dha produkte në rendiment deri në 70% në kohë reagimi 3 herë më të shkurtër se metoda e refluksit, e cila është e jashtëzakonshme. Hapi i fundit i acetalizimit me n-pentanal në prani të H-bentonitit duke përdorur ultratinguj dha tre derivate dioksolani me prejardhje nga pentanali në rendimente 69-85%, të cilat janë më të larta se metoda konvencionale. Metoda e refluksit kërkonte një kohë më të gjatë reagimi sesa metoda sonokimike pasi sinteza me ultratinguj kërkonte vetëm 10-30 minuta. Përveç kohës dukshëm më të shkurtër të reagimit nën sonication, një rendiment i jashtëzakonshëm i secilit ester u mor duke përdorur metodën sonokimike.
Studiuesi llogarit gjithashtu se kërkesat për energji të reaksionit sonokimik janë përafërsisht. 62 herë më e ulët se ajo e metodës konvencionale. Kjo zvogëlon kostot dhe është miqësore me mjedisin.
Ekzaminimi i vetive fiziko-kimike të secilit produkt zbuloi se metil 8-(2-butil-5-oktil-1,3-dioksolan-4-il)oktanoat është një biolubrikant i ri potencial me funksionalitetin për të zëvendësuar lubrifikantët e zakonshëm. (krh. Kurniawan et al., 2021)

Transesterifikimi i estereve pentaerythryl duke përdorur ultratinguj

Esteret pentaeritril mund të merren nga vajrat vegjetale të tilla si vaji i lulediellit, farave të lirit dhe jatrofa. Ekipi hulumtues i Hashem demonstroi sintezën e lubrifikantëve me bazë bio nëpërmjet një transesterifikimi të njëpasnjëshëm të katalizuar me bazë që përfshin dy hapa transesterifikimi. Ata demonstruan realizueshmërinë e sintezës duke përdorur vaj luledielli, fara liri dhe jatropha. Në hapin e parë, vajrat u shndërruan në esteret përkatëse metil. Në procesin e dytë, esteret metil u shndërruan në estere pentaerythryl nga veprimi i pentaerythritol siç tregohet në skemën e mëposhtme: (krh. Hashem et al., 2013)

Pas transesterifikimit të vajit vegjetal në metil ester, esteret metil shndërrohen në estere pentaeritrili nga veprimi i pentaeritritolit siç tregohet në skemën e mësipërme.
(krh. Hashem et al., 2013)

Efektet e rritjes së ndjeshme të reagimit të ultrazërit në transesterifikimin janë vërtetuar shkencërisht dhe tashmë prej dekadash të miratuara industrialisht. Shembulli më i spikatur për tranesterifikimin e përmirësuar në mënyrë ultrasonike është shndërrimi i vajrave dhe yndyrave në metil ester të acidit yndyror (FAME), i njohur si bionaftë.
Lexoni më shumë rreth transesterifikimit të vajrave dhe yndyrave (mbeturinave) në bionaftë me ndihmën e ultrazërit!

Sondat dhe reaktorët tejzanor për transesterifikimin dhe sinteza të tjera kimike

Hielscher Ultrasonics është specialisti juaj kur bëhet fjalë për ultrasonikë të sofistikuar me performancë të lartë për reaksionet sonokimike. Hielscher projekton, prodhon dhe shpërndan ultrasonikë me fuqi të lartë dhe aksesorë të tillë si sonda (sonotrode), reaktorë dhe qeliza rrjedhëse në çdo madhësi dhe furnizon laboratorët kimikë, si dhe objektet e prodhimit kimik në shkallë industriale. Nga pajisjet kompakte ultrasonike laboratorike deri te sondat dhe reaktorët industrialë ultrasonikë, Hielscher ka sistemin ideal ultrasonik për procesin tuaj. Me përvojë të gjatë në aplikime të tilla si sono-kataliza dhe sono-sinteza, stafi ynë i trajnuar mirë do t'ju rekomandojë konfigurimin më të përshtatshëm për kërkesat tuaja.
Hielscher Ultrasonics prodhon sisteme ultrasonike me performancë të lartë me qëndrueshmëri shumë të lartë dhe të afta për të dhënë valë intensive ultratinguj pasi të gjithë ultrasonikët industrialë Hielscher mund të japin amplituda shumë të larta në funksionim të vazhdueshëm (24/7). Sistemet e fuqishme të ultrazërit nuk kërkojnë pothuajse asnjë mirëmbajtje dhe janë ndërtuar për të funksionuar. Kjo i bën pajisjet tejzanor Hielscher të besueshme për aplikime të rënda në kushte të vështira. Ofrohen gjithashtu sonotrode speciale për kimikate me temperaturë të lartë ose shumë të ashpër.
Cilësia më e lartë – Projektuar dhe prodhuar në Gjermani: Të gjitha pajisjet janë projektuar dhe prodhuar në selinë tonë në Gjermani. Para dorëzimit te klienti, çdo pajisje tejzanor testohet me kujdes nën ngarkesë të plotë. Ne përpiqemi për kënaqësinë e klientit dhe prodhimi ynë është i strukturuar për të përmbushur sigurimin më të lartë të cilësisë (p.sh. certifikimin ISO).

Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë: