Förbättra dina infångningsmedel med ultraljudsblandning

Ett infångningsmedel är ett kemiskt ämne som tillsätts till en blandning för att avlägsna eller inaktivera föroreningar och oönskade biprodukter. I många reaktioner används ett överskott av utgångsmaterial för att driva en reaktion i lösningsfas till fullständig omsättning. Den slutliga blandningen består av den önskade produkten och en eller flera oönskade biprodukter. När reaktionen är avslutad måste den oönskade biprodukten avlägsnas. En vanlig teknik för att avlägsna oönskade ämnen från en reaktionsblandning är infångning. Infångningsmedel tillsätts ofta i överskott för att påskynda avlägsnandet av föroreningar. När infångningsmedlen blandas in i reaktionsblandningen med högeffektsultraljud erhålls en finfördelad dispersion så att infångningsmedlet bryts ned till mycket små partiklar eller droppar. Ju mindre partikel- eller droppstorleken är, desto större är den reaktiva ytan. Detta leder till en mer ekonomisk användning av infångningskemikalier och snabbare avlägsnande av föroreningar eller oönskade biprodukter.

Infångningsmedel används ofta inom

• kemi: Inom kombinatorisk kemi i lösningsfas används infångningsmedel ofta för att avlägsna oförbrukade överskottsreagens och/eller förbrukade reagens.
• läkemedelsutveckling och läkemedelsproduktion: aktiva föreningar med hög renhet krävs för att föreningarna ska kunna utöva sina effekter fullt ut.
• olje- och gasindustrin: t.ex. vid avsvavling. Ett vanligt exempel är avlägsnande av svavelväte (H₂S) för att undvika alla ogynnsamma reaktioner (särskilt för korrosionskontroll).
• biologi och bioteknik: t.ex. fungerar nanopartiklar som radikalfångare för att skydda vävnad mot skador.

Kraften i ultraljudsblandning

Kraftiga ultraljudsvågor som tillförs ett flytande medium ger upphov till kavitation. Skjuvkrafter från kavitation är mycket effektiva för att dispergera och emulgera. Den fina storleksfördelning som uppnås genom kraftfull ultraljudsblandning kan styras exakt så att partiklar eller droppar i mikro- och nanostorlek enkelt kan framställas. Infångningsmedlets mycket små partiklar och deras jämna fördelning ger en stor partikelyta, vilket innebär en mycket aktiv yta för att binda föroreningarna så att de kan avlägsnas från reaktionsblandningen.

Fördelarna med ultraljudsassisterad infångning

Den effektiva ultraljudsdispergeringen gör att infångningsmedlet kan användas sparsamt. Ultraljudskrafterna dispergerar och fördelar partiklarna eller dropparna i mycket finfördelad form, så att infångningsmedlens fulla potential utnyttjas. Därigenom undviks överdriven användning av infångningsreagensen. Detta sparar infångningsmedel och underlättar avlägsnandet av de infångade biprodukterna.
Ultraljudsassisterad infångning möjliggör parallell syntes och rening med hög genomströmning. Detta gör processen effektivare och förbättrar produktkvaliteten. Ytterligare fördelar följer av att infångning är ett viktigt alternativ till tidskrävande vätskekromatografi och vätske–vätskeextraktion.
Ultraljudsblandning är till hjälp för alla typer av infångningsmedel, såsom fasta infångningsmedel (t.ex. pulver, geler, infångningspolymerer och infångningshartser) och flytande infångningsmedel.

Ultraljudsbehandling satsvis eller inline

Ultraljudsprocesser kan genomföras både satsvis och med kontinuerlig genomströmning. Särskilt för mindre volymer, t.ex. vid ultraljudsbehandling av prover och mindre produktionssatser, kan ultraljudsbehandlingen enkelt utföras i en bägare eller satsvis. Vid högre volymflöden rekommenderas dock ultraljudsbehandling inline för att säkerställa jämna och konsekventa processresultat. Hielscher erbjuder ett brett utbud av ultraljudsreaktorer med flödesceller anpassade efter volymflödet.

Processteg för ultraljudsassisterad infångning

• 1. Bered reaktionssuspensionen och låt ämnena reagera fullständigt. (Observera att ultraljud främjar kemiska reaktioner! Det kan vara fördelaktigt att ultraljudsbehandla reaktionsblandningen även under det första steget.) Efter reaktionen innehåller lösningen slutprodukten och de oönskade biprodukterna. Tillsätt det infångningsmedel du har valt
• 2. Tillsätt infångningsmedlet och bered en grovt förblandad suspension eller emulsion. Ultraljudsbehandla blandningen när suspensionen/emulsionen har bildats.
• 3. När infångningsreaktionen är avslutad är biprodukterna bundna och kan antingen avlägsnas eller lämnas kvar i reaktionsblandningen som de är, eftersom de är bundna till infångningsmedlet. Rening kan utföras genom att samla upp den rena produkten genom filtrering, centrifugering eller genom att avlägsna supernatanten med en droppipett/pipett.