Çok Fazlı Kavitatör – Ultrasonik Akış Hücresi için MPC48’i takın
The MultiPhaseCavitator Insert (Insert MPC48) is designed to improve the ultrasonic processing of liquid/liquid or liquid/gas mixes. 48 very fine cannulas inject liquid or gas into a liquid phase right in the cavitation zone. This creates very small suspended droplets or gas bubbles yielding a very high specific surface area.
Bu ek, Faz Transfer-Reaksiyonları gibi emülsiyon kimyası için özellikle kullanışlıdır. Faz Transferi-Kataliz (PTC) veya sıvı-sıvı-ekstraksiyon. Bir başka ilginç uygulama alanı, iki sıvı öncüden veya sono-kristalizasyondan parçacıkların çökeltilmesidir. Bu ek, Hielscher akış hücresi reaktörleri için tasarlanmıştır ve toplu veya sürekli işlemeye izin verir.
Bir ve 48 Enjeksiyon Portu
Ultrasonikasyon, emülsifikasyon ve karıştırma için etkili bir araçtır. Ayrı fazların akış hücresine ve kavitasyona girmeden önce birleştirildiği geleneksel kurulumdan farklı olarak, bu akış hücresi eki, iki fazın kombinasyonunu geliştirir. 48 ince kanülden bir sıvı enjekte edildiğinde, çok dar iplikler halinde akış hücresine girer. Ek parça, iç çapları 0,3 mm'den 1,2 mm'ye kadar olan çok 48 ince tıbbi kanül kullanır. Bu kanüller kolayca değiştirilebilir ve düşük maliyetli bir sarf malzemesidir (steril, yaklaşık 2 ct / adet). Ultrasonik kavitasyon (20kHz'de), gelen 48 sıvı telini, akış hücresindeki sıvı faza girdiklerinde küçük damlacıklar halinde keser.
Tasarım, kanüller arasındaki akışı dengelemek için bir beslemeden 48 kanülün tümüne aynı besleme basıncını uygular.
Sıvı-sıvı reaksiyonları için ultrasonik reaktöre 48 giriş portu
Ultrasonik çok fazlı kavitatör içine enjeksiyon
MPC48 ekle – Kavitasyon bölgesinde 48 ince kanül sona erer
Ultrasonik Akış Hücresi Reaktörü FC100L1K-1S, InsertMPC48 ile
Kullanımlar ve Uygulamalar
Hielscher ultrasonik reaktörler genellikle sıvı-sıvı faz sistemlerinde faz transfer işlemi kinetiğini veya çözünme oranlarını geliştirmek için emülsifiye etmek için kullanılır. Bu tür işlemlere örnekler, hidrojen peroksit ile oksidatif kükürt giderme ve müteakip çözücü ekstraksiyonu veya trigliseritlerin baz katalizli transesterifikasyonudur.
Bir reaktif fazının başka bir reaktif fazında sınırlı çözünürlüğü, proses emülsiyon kimyasında önemli bir problemdir, çünkü her iki faz da birbiriyle sadece interfazda reaksiyona girer. Ultrasonik olmadan, bu, iki fazlı sistemlerde düşük reaksiyon hızları ve yavaş bir dönüşüm kinetiği ile sonuçlanır.
Ek parçayı ultrasonik bir reaktör ile kullanarak, kavitasyon yüksek hidrolik kesme üretir ve enjekte edilen fazı mikron altı ve nano boyutlu damlacıklara ayırır. Faz sınırının spesifik yüzey alanı kimyasal reaksiyon hızı için etkili olduğundan, damlacık çapındaki bu önemli azalma reaksiyon kinetiğini iyileştirir ve faz transfer ajanlarına olan ihtiyacı azaltabilir veya ortadan kaldırabilir. Enjekte edilen fazın hacim yüzdesi düşürülebilir, çünkü daha ince emülsiyonlar, diğer reaktif fazı ile aynı temas yüzeyini sağlamak için daha az hacme ihtiyaç duyar.
Bu ekin kullanılması, gerekli miktarda amfifilik emülsiyon katalizörünü azaltabilir veya faz transfer katalizörleri (PTC), hem sulu hem de organik sıvılarda çözünme kabiliyetine sahip kuaterner amonyum tuzları gibi.
Kimyasal Reaksiyonlar için Gelişmiş Kütle Transferi
İki reaktif fazı bir faz sınırında reaksiyona girdiğinde, reaksiyon ürünleri damlacık yüzeyinde birikir ve reaktif fazlarının arayüzde etkileşime girmesini engeller. Ultrasonik kavitasyonun neden olduğu hidrolik kesme, damlacık yüzeylerinden türbülanslı akış ve malzeme taşınmasına neden olur ve tekrarlanan birleşmeye ve ardından yeni damlacıkların oluşumuna yol açar. Reaksiyon zamanla ilerledikçe, sonikasyon reaktiflerin maruz kalmasını ve etkileşimini en üst düzeye çıkarır.
Bu etki, bitkisel yağların biyodizele transesterifikasyonu veya makromoleküller oluşturmak için diesterlerin diollerle transesterifikasyonu ile polyesterlerin sentezi gibi birçok işlemde kullanılır.
Emülsifiye / Emülsifikasyon
Bu akış hücresi eki, karışmayan sıvıları karıştırırken emülsifikasyonu iyileştirir. Bu, daha küçük damlacık boyutlarına ve daha dar bir boyut dağılımına yol açar – Bir emülsiyonun stabilitesi için anahtar faktör. Bu tasarımla, düşük ve orta viskoziteli sıvıları, ağır akaryakıtlar (HFO'lar), polimerler veya jeller gibi yüksek viskoziteli sıvılara bile enjekte edebilir ve emülsifiye edebilirsiniz. Bazı formülasyonlar, emülgatörlerin veya stabilizatörlerin eklenmesini gerektirebilir. Bu durumda, emülgatörün homojen bir şekilde karıştırılmasına yardımcı olur. Birden fazla fazın enjeksiyonu için özelleştirilmiş tasarımlar, kanüller istek üzerine temin edilebilir.
Sıvı-sıvı ekstraksiyonu
Bu insert, ince boyutlu türbülanslı bir emülsiyon yaparak sıvı-sıvı ekstraksiyon işlemlerini hızlandırır, örneğin bir yağ fazında bir çözücü fazı. Yine bu, faz temas yüzeyini arttırır ve daha iyi ekstraksiyon ve daha az solvent kullanımı ile sonuçlanır.
Daha temiz yanma için su yakıtları
Deniz taşıtlarında veya enerji üretimi için kullanılan ağır akaryakıt gibi düşük dereceli akaryakıtlar su ile emülsifiye edilebilir. Bu, daha verimli bir yanma ve NO'da önemli bir azalma ile sonuçlanırx emisyonlar ve kurum.
Su yakıtlarının ultrasonik emülsifikasyonu (emülsiyon yakıtları) hakkında daha fazla bilgi edinin!
Çökelme / Sono-Kristalleşme
Pigmentler veya nano parçacıklar, sıvılarda çökeltme yoluyla aşağıdan yukarıya üretilebilir. Bu durumda, aşırı doymuş bir karışım, yüksek konsantrasyonlu malzemeden katı parçacıklar veya kristaller oluşturmaya başlar. Bu parçacıklar belirli bir noktaya kadar büyüyecek ve sonunda çökelecektir. Parçacık/kristal boyutunu ve morfolojisini kontrol etmek için, öncü/reaktif karışımını kontrol etmek esastır.
Genel olarak, çökeltme işlemi şunları içerir: Karıştırma, aşırı doygunluk, çekirdeklenme, parçacık büyümesi ve aglomerasyon. Sonuncusu, düşük bir katı konsantrasyon veya stabilize edici maddeler ile önlenir. Karıştırma kritiktir; Çoğu çökeltme işleminde olduğu gibi, reaksiyonun hızı çok yüksektir. InsertMPC48, hızlı dar enjeksiyonlu jetleri güçlü ultrasonik kavitasyonel kesme ile birleştirir. Bu, karıştırma hızını ve performansını en üst düzeye çıkarır ve daha fazla ve daha küçük parçacıklar oluşturur.
Sürekli bir ultrasonik çökeltme reaksiyonunda üretilen Fe3O4 (manyetit) parçacıklarının parçacık boyutu dağılımı (Banert ve diğerleri, 2004).
Laboratuvar Testlerinden Pilot Ölçeğe ve Üretime Kadar
Hielscher Ultrasonics, bu teknolojiyi herhangi bir ölçekte test etmek, doğrulamak ve kullanmak için ekipman sunar. Konseptin mevcut süreçlere dahil edilmesi kolaydır.
- Faz A'yı akış hücresinin altındaki sıvı giriş portuna besleyin
- Faz B'yi akış hücresinin yan tarafındaki daha küçük sıvı giriş portlarına besleyin. Bu yem, 48 ince boru vasıtasıyla kavitasyon alanına enjekte edilecektir
- Akış hücresi çıkış portunda bir geri basınç valfi kullanarak reaktör basıncını ayarlayın
Tezgah üstü düzeyde 1 kW’lık UIP1000hdT ultrasonik cihazı Proses demonstrasyonu ve sonikasyon parametrelerinin optimizasyonu için 100 ila 1000 L/saat (25 ila 250 galon/saat) aralığındaki akış hızlarını işleyebilir. Hielscher ultrasonik işleyiciler, pilot veya üretim ölçeğinde daha büyük işleme hacimlerine doğrusal ölçek büyütme için tasarlanmıştır. Aşağıdaki tabloda işleme hacimleri ve önerilen ekipman boyutları listelenmiştir.
| Numune Hacmi | Akış Oranı | Önerilen Cihaz |
|---|---|---|
| 0.2L | 0.25 ila 2m3/Hr | UIP1000hdT, UIP2000hdT |
| 0.2L | 1 ila 8 m3/Hr | UIP4000hdT |
| n.a. | 4 ila 30 m3/Hr | UIP16000hdT |
| n.a. | 30 m'nin üzerinde3/Hr | grubu UIP10000 veya UIP16000hdT |
MultiPhaseCavitator Hakkında Sık Sorulan Sorular – MPC48 Ultrasonik Akış Hücresi Ek Parçası
MultiPhaseCavitator Ek Parçası (Akış Hücresi Ek Parçası MPC48) nedir?
MultiPhaseCavitator Ek Parçası (InsertMPC48), sıvı/sıvı veya sıvı/gaz karışımlarının ultrasonik işlenmesini iyileştirmek üzere tasarlanmış bir akış hücresi ek parçasıdır. Bu ek parça, kavitasyon bölgesinde sıvı faza sıvı veya gaz enjekte eden 48 adet çok ince kanül kullanır ve böylece yüksek özgül yüzey alanına sahip çok küçük askıda damlacıklar veya gaz kabarcıkları oluşturur.
MPC48 ne anlama geliyor?
MPC, MultiPhaseCavitator’ın kısaltmasıdır. 48 rakamı, ek parçanın enjeksiyon noktaları olarak 48 kanüleye sahip olduğunu gösterir. Talep üzerine, akış hücresi ek parçası daha fazla veya daha az kanüle ile donatılabilir.
MPC48 Akış Hücresi Ek Parçası nasıl çalışır?
Bir sıvı, 48 adet ince tıbbi kanül (iç çapları 0,3 mm ile 1,2 mm arasında) aracılığıyla enjekte edildiğinde, akış hücresine çok dar şeritler halinde girer. 20 kHz frekansındaki ultrasonik kavitasyon, bu gelen şeritleri sıvı faza geçerken küçük damlacıklara ayırır. Tasarım, aralarındaki akışı dengelemek için tek bir besleme kaynağından 48 kanülün tümüne aynı besleme basıncını uygular.
MultiPhaseCavitator Ek Parçası en çok hangi uygulamalar için uygundur?
Bu cihaz, Faz Transfer Reaksiyonları, Faz Transfer Katalizi (PTC) ve Sıvı-Sıvı Ekstraksiyonu gibi emülsiyon kimyası uygulamaları için özellikle kullanışlıdır. Ayrıca, iki sıvı öncü maddeden parçacıkların çökeltilmesi ve sonokristalizasyon için de son derece uygundur. Ek parça, Hielscher akış hücresi reaktörleri için tasarlanmıştır ve kesikli veya sürekli işleme imkanı sunar.
MPC48 inserti, faz transfer reaksiyonlarını nasıl iyileştirir?
Bir reaktif fazının diğerinde sınırlı çözünürlüğü, reaksiyonu fazlar arası alana sınırladığından, iki fazlı sistemlerde ultrasonik uygulama olmadan reaksiyon hızları genellikle düşüktür. Ek parça sayesinde kavitasyon, yüksek hidrolik kesme kuvveti oluşturur ve enjekte edilen fazı mikron altı ve nano boyutlu damlacıklara ayırır. Damlacık çapındaki bu önemli azalma, reaksiyon kinetiğini iyileştirir ve faz transfer ajanlarına olan ihtiyacı azaltabilir veya ortadan kaldırabilir.
Bu ek parça, gerekli katalizör miktarını azaltabilir mi?
Evet. Bu katkı maddesi, daha ince emülsiyonların diğer reaktif fazla aynı temas yüzeyini sağlamak için daha az hacme ihtiyaç duyması nedeniyle, gerekli amfifilik emülsiyon katalizörleri veya kuaterner amonyum tuzları gibi faz transfer katalizörleri (PTC) miktarını azaltabilir.
Kimyasal reaksiyonlarda madde transferini nasıl artırır?
Reaksiyon ürünleri damlacık yüzeyinde birikebilir ve arayüzdeki reaktif etkileşimini engelleyebilir. Ultrasonik kavitasyondan kaynaklanan hidrolik kesme kuvveti, türbülanslı akış oluşturur ve damlacık yüzeylerine doğru ve bu yüzeylerden uzaklaşan madde taşınımına yol açarak, tekrarlanan birleşme ve yeni damlacıkların oluşumuna neden olur. Zamanla, sonikasyon, reaktiflerin maruz kalma süresini ve etkileşimini en üst düzeye çıkarır. – bitkisel yağların biyodizele dönüştürülmesi (transesterifikasyon) veya polyesterlerin sentezi gibi işlemlerde kullanılır.
Bu filtre elemanı, sıvı-sıvı ekstraksiyonunda etkili midir?
Evet. Bu ek parça, örneğin bir yağ fazı içindeki çözücü faz gibi, ince taneli bir türbülanslı emülsiyon oluşturarak sıvı-sıvı ekstraksiyonunu güçlendirir. Bu, fazlar arasındaki temas yüzeyini artırır ve daha az çözücü kullanımıyla daha iyi bir ekstraksiyon sağlar.
Su bazlı yakıtlar için kullanılabilir mi?
Evet. Deniz taşıtlarında veya elektrik üretiminde kullanılan ağır fuel oil gibi düşük kaliteli fuel oil türleri, suyla emülsifiye edilebilir. Bu, daha verimli bir yanmaya ve NOx emisyonları ile kurumda önemli bir azalmaya yol açar.
Su bazlı yakıtların ultrasonik emülsifikasyonunun avantajlarını keşfedin!
Ek parça, çökelme ve sonokristalizasyon süreçlerine nasıl yardımcı olur?
Pigmentler veya nanopartiküller, sıvılarda çökelme yoluyla aşağıdan yukarıya doğru üretilebilir. MPC48 ek parçası, hızlı ve dar enjeksiyon jetlerini güçlü ultrasonik kavitasyonel kesme ile birleştirir; bu da karıştırma hızını ve performansı en üst düzeye çıkararak daha fazla ve daha küçük parçacıkların oluşmasını sağlar. Birçok çökelme reaksiyonunun hızı çok yüksek olduğundan, öncü madde/reaktif karıştırılmasının kontrol edilmesi çok önemlidir ve bu ek parça, parçacık/kristal boyutunun ve morfolojisinin kontrol edilmesine yardımcı olur.
Kanüller sarf malzemesi midir?
Evet. 48 adet ince tıbbi kanül kolayca değiştirilebilir ve düşük maliyetli bir sarf malzemesidir (steril, yaklaşık 2 ct/ad.). Bu kanüller standart sarf malzemeleridir ve yerel olarak kolayca temin edilebilir. Kanüller aracılığıyla birden fazla fazın enjekte edilmesi için özel tasarımlar talep üzerine temin edilebilir.
InsertMPC48 ile akış hücresini nasıl kurarsınız? Bu konsept, mevcut süreçlere kolayca entegre edilebilir: A fazını akış hücresinin altındaki sıvı giriş portuna, B fazını ise yan taraftaki daha küçük sıvı giriş port(ları)na besleyin (48 ince boru aracılığıyla kavitasyon alanına enjekte edilir) ve akış hücresinin çıkış portundaki bir karşı basınç valfi kullanarak reaktör basıncını ayarlayın.
Hangi ölçek büyütme seçenekleri ve ekipman boyutları mevcuttur?
Hielscher, laboratuvar ölçeğinden pilot ve üretim ölçeğine kadar doğrusal bir ölçeklendirme ile bu teknolojiyi her ölçekte test etmek, doğrulamak ve uygulamak için ekipmanlar sunmaktadır. Örneğin, bir UIP1000hd (1 kW) cihazı, demonstrasyon ve parametre optimizasyonu amacıyla saatte 100–1.000 L işleyebilir; önerilen cihazlar, UIP1000hd/UIP2000hd'den UIP4000 ve UIP16000'e kadar uzanır; 30 m³/saat üzerindeki akış hızları için ise UIP10000 veya UIP16000 kümeleri kullanılır.
MPC48 Ultrasonik Akış Hücresi Ek Parçası – Çok Fazlı Kavitatör