Ultrasonik Destekli Katalitik Ekstraksiyon

Hielscher ultrasonik reaktörler, katalitik ekstraksiyon işlemine (CEP) veya faz transfer ekstraksiyonu (PTE) olarak adlandırılan yardımcı ve geliştirmek için birçok endüstride kullanılmaktadır. Katalitik ekstraksiyon, sıvı-sıvı veya sıvı-katı gibi heterojen bir karışmayan faz sistemini içerir. Ultrasonik yüksek kesme ve kavitasyon kuvvetleri, çözünen maddelerin çözünme oranlarını önemli ölçüde iyileştirir ve bu da daha hızlı ve daha eksiksiz bir ekstraksiyona yol açar. Ek olarak, bu etki kullanılan çözücü veya asit miktarını azaltmak için kullanılabilir. Kanıtlanmış bir teknik olarak, ultrasonik destekli ekstraksiyon, kısaltılmış ekstraksiyon süresi ve azaltılmış organik çözücü tüketimi ile çevre dostu ekstraksiyon tekniklerine yönelik artan talep nedeniyle giderek daha fazla kullanılmaktadır.

Katalitik Ekstraksiyon / Faz Transfer Ekstraksiyonu – Temelleri

Terim “Katalitik Ekstraksiyon İşlemi (CEP) veya Faz Transfer Ekstraksiyonu (PTE), analitlerin ekstraksiyonu ve çıkarılmasına odaklanıldığında sıvı-sıvı veya katı-sıvı dağılımını tanımlar. Bu nedenle, sıvı veya katı seyrelticinin çözücüye (sıvı faz) dağıtılması / emülsifiye edilmesi gerekir. Terim tarafından “özütleyici” sadece çözücüdeki aktif madde tanımlanır (yani homojen 'organik faz'’ özütleyici, seyreltici ve/veya değiştiriciyi içeren) çözünen maddenin 'sulu'dan transferinden birincil olarak sorumludur.’ 'Organik’ aşama. [IUPAC]. Ekstrakte edilen hedef maddeye ekstrakt denir.
Soxhlet ekstraksiyonu, maserasyon, mikrodalga, perkolasyon, geri akış ve buhar damıtma altında ekstraksiyon veya turbo ekstraksiyon gibi geleneksel ekstraksiyon yöntemleri genellikle yavaş ve verimsizdir ve/veya yüksek miktarda tehlikeli çözücü gerektirir ve bu da çevreye zararlı, maliyet yoğun ve zaman alıcı bir prosese neden olur.
Ultrason, daha az tehlikeli çözücü ile veya hiç tehlikeli çözücü olmadan daha hızlı ve daha eksiksiz bir ekstraksiyon sağlayan geleneksel ekstraksiyon yöntemlerine kanıtlanmış bir alternatiftir! Ultrason, yeşil, çevre dostu işleme için güçlü bir tekniktir.

Ultrasonik Destekli Katalitik Ekstraksiyon Prensibi

Bir maddenin ekstraksiyonu için, ekstrakte edilecek maddenin taşıyıcı fazdan çözücü faza çözülebilmesi için karışmayan fazların karıştırılması gerekir. En yaygın olarak faz transferli ekstraksiyonlar, bir dispers fazdan sürekli bir faza gerçekleştirilir, bu da damlacıkların ve partiküllerin çözücüye homojen bir şekilde dağıtılması gerektiği anlamına gelir.
Güç ultrasonu, ekstraksiyon işlemi üzerinde çeşitli olumlu etkileri olan iyi bilinen bir karıştırma ve ekstraksiyon teknolojisidir:

Ultrasonik Ekstraksiyonun Faydaları:

• Sınır katmanlarını kırma
• van-der-Waals kuvvetlerinin üstesinden gelin
• Doymamış sıvıyı temas yüzeyine taşıyın
• Transfer ajanlarına olan ihtiyacı azaltmak veya ortadan kaldırmak
• zamanı, sıcaklığı ve/veya konsantrasyonu azaltın
• tam doygunluk için gereken hacme kıyasla daha az fazlalık
• rafine edilecek daha az hacim (örn. damıtma, buharlaştırma, kurutma yoluyla)
• sürekli karıştırılan reaktör yok (CSR)
• Güçten tasarruf edin
• Gruplama yok, ancak satır içi işleme
• Daha az asidik veya daha ucuz çözücü kullanın
• Çözücülerden kaçının, bunun yerine sulu kullanın
• Yüksek katı madde konsantrasyonlarını veya yüksek viskoziteli bulamaçları işleyin
• Yeşil İşleme: Çevre dostu
• Malik asit veya sitrik asit gibi organik asitler kullanın
• Çok aşamalı ekstraksiyon işlemlerinden kaçının

Sıvı-sıvı ekstraksiyonu

Konvansiyonel Proses: Sıvı-sıvı ekstraksiyonu, maddelerin iki farklı karışmayan sıvı fazdaki nispi çözünürlüklerine dayalı olarak maddeleri bir sıvı fazdan başka bir sıvı faza çıkarmak için bir bölme yöntemidir. Ultrasonik kullanımı, çözünen maddenin iki faz arasında yüksek performansla aktarılma hızını artırır karıştırma, Emülsiyon ve Çözündürme!
Sıvı-sıvı ekstraksiyonu, organik bir çözücü kullanarak değerli bileşenleri sulu bir çözeltiden izole etmek ve konsantre etmek için kullanılan bir ayırma tekniğidir. Sıvı-sıvı ekstraksiyonu genellikle başka bir ayırma tekniği (örneğin damıtma) etkisiz olduğunda uygulanır. Farmasötikte sıvı-sıvı ekstraksiyonu kullanılır & organik ve inorganik kimya, petrokimya endüstrisi ve hidrometalurji için kozmetik (aktif bileşikler, API'ler, kokular) ve ayrıca gıda ve tarım endüstrisi.

Sorun: Yaygın bir sorun, sıvı fazların karışmazlığıdır (çözücü ve seyreltici karışmaz), bu nedenle uygun bir karıştırma yöntemi gereklidir. Her iki sıvı fazın eşit şekilde karıştırılması, seyreltici ve çözücü arasındaki faz transferini desteklediğinden, güvenilir bir dispersiyon veya emülsifikasyon yöntemi çok önemlidir. Karışım ne kadar ince ve her iki faz arasındaki temas alanı ne kadar yüksek olursa, çözünen madde bir sıvı fazdan başka bir sıvı faza o kadar iyi hareket edebilir. Konvansiyonel ekstraksiyon işlemleri çoğunlukla kütle transferinin teşvik edilmesinden yoksundur, bu nedenle ekstraksiyon işlemi yavaş ve genellikle eksiktir. Ekstraksiyonu iyileştirmek için, genellikle aşırı miktarda çözücü kullanılır, bu da işlemi pahalı ve çevreyi kirletici hale getirir.
 

 
Çözüm: Ultrasonik Sıvı-Sıvı Ekstraksiyonu, çeşitli noktalarda geleneksel sıvı-sıvı ekstraksiyon tekniklerini mükemmelleştirir:
Güç ultrasonu, iki veya daha fazla sıvı fazı güvenilir ve kolayca bir araya getirir. Ultrasonication ile, damlacıklar nano boyuta indirgenebilir, böylece ince Mikro ve nano emülsiyonlar elde edilir. Böylece, üretilen kavitasyon kuvvetleri, sıvı fazlar arasındaki kütle transferini teşvik eder. Sonikasyon sürekli bir satır içi sistemde çalıştırılabildiğinden, büyük hacimler ve yüksek viskoziteli sıvılar sorunsuz bir şekilde ele alınabilir.
Ama aynı zamanda mikro ekstraksiyon, örneğin analitik amaçlar için, sonikasyon ile de geliştirilebilir (örneğin, ultrasonik emülsifikasyon ile iyonik sıvı bazlı mikro ekstraksiyon).

Ultrasonik Ekstraksiyonun Faydaları:
Güçlü ultrasonik kuvvetler – düşük frekanslı / yüksek güçlü ultrason tarafından üretilir – yardımcı olur

• Damlacıkları yeniden şekillendirin
• emülsiyon transfer ajanlarından veya amfifilik katalizörlerden kaçının
• deterjan veya yüzey aktif madde kullanmaktan kaçının
• Amfifillik katalizörlerden, deterjanlardan veya yüzey aktif maddelerden kaçının
• yüzey aktif madde katmanları olmadan türbülanslı kararsız emülsiyonlar oluşturun

Ultrasonik Tarafından Geliştirilmiş Katı-Sıvı Ekstraksiyonu

Katı-sıvı ekstraksiyonu veya katı faz ekstraksiyonunun (SPE) amacı, sıvı bir karışım içinde çözünmüş veya süspanse edilmiş analitleri ayırmak ve bunları fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre bir matristen izole etmektir. Bu nedenle, izolat uygun bir çözücü yardımıyla sorbenlerden ayrıştırılır. Ekstrakte edilen maddeye elute denir.
Konvansiyonel SPE teknikleri, maserasyon, soxhlet ekstraksiyonu, perkolasyon, geri akış ve buhar damıtma kombinasyonu veya yüksek hızlı karıştırma / turbo ekstraksiyondur. Katı-sıvı ekstraksiyonu, biyoloji, kimya ve ayrıca gıda, ilaç ve kozmetik endüstrisinde bileşikleri ayırmak için yaygın bir prosedürdür. Metallerin çıkarılması aynı zamanda liç olarak da bilinir.
Sorun: Geleneksel SPE teknikleri zaman alıcı olarak bilinir ve çoğunlukla çevreye zararlı ve kirletici olan nispeten büyük miktarlarda çözücü gerektirir. Yüksek proses sıcaklıkları, ısıya duyarlı ekstraktların tahrip olmasına bile yol açabilir.
Çözüm: Ultrasonik destekli katı-sıvı ekstraksiyonu ile geleneksel SPE'nin yaygın sorunlarının normal olarak üstesinden gelinebilir. Sonikasyon, çözücü fazındaki katıların ince bir dağılımını sağladığından, hedef maddenin çözücüye kütle transferinin iyileştirilmesi için daha büyük bir arayüzey sınırı mevcuttur. Bu, çözücü kullanımı azaltılırken veya tamamen önlenirken daha hızlı ve daha eksiksiz bir ekstraksiyon ile sonuçlanır (bunun yerine sıvı faz olarak su kullanın). Güç ultrasonunun uygulanmasıyla, katı faz ekstraksiyonu daha verimli, ekonomik ve çevre dostu olarak gerçekleştirilebilir. Kirletici veya tehlikeli çözücülerin azaltılması veya önlenmesi nedeniyle, ultrasonik ekstraksiyon çevre dostu olarak kabul edilebilir Yeşil süreç. Ekonomik olarak, enerji, solvent ve zaman tasarrufu nedeniyle proses maliyetleri azalır.

Ultrasonik Solvent Ekstraksiyonu

Bir çözücü ekstraksiyonu durumunda, bir bileşiği başka bir sıvıdan (örneğin sulu bir faz) çözmek ve ayırmak için bir çözücü (örneğin bir organik çözücü) kullanılır. Genel olarak, daha fazla polar çözünen madde daha polar çözücüde çözünür ve daha az polar çözücüde daha az polar çözünen madde çözünür. Çözücü ekstraksiyonu kullanılarak, oksitlenmiş tiyofenleri (sülfoksitler, sülfonlar) asetonitril veya diğer polar çözücüler kullanarak bir yağ fazından ayırmak mümkündür. Solvent ekstraksiyonu ayrıca uranyum, plütonyum veya toryum gibi malzemeleri asit çözeltilerinden organofosfat tri-N-bütil fosfat (PUREX işlemi).
Solvent kullanımınızı azaltın: Ultrasonik kullanımı, proseste çözücülerin kullanımını en aza indirir ve çözücüdeki ürün yükünü optimize eder. Aynı zamanda daha hızlı ve daha eksiksiz bir ekstraksiyona yol açar.
Ultrasonik Destekli Oksidatif Desülfürizasyon hakkında daha fazla bilgi için buraya tıklayın!

Ultrasonik Destekli Soxhlet Ekstraksiyonu

Soxhlet ekstraksiyonu, sentetik ve analitik laboratuvarlarda sıklıkla kullanılan bir katı-sıvı ekstraksiyon tekniğidir. Soxhlet ekstraksiyonu, esas olarak, bir maddenin bir çözücü içinde yalnızca sınırlı bir çözünürlüğe sahip olduğu ve safsızlığın bu çözücü içinde çözünmediği durumlarda uygulanır.
Ultrason, Soxhlet ekstraksiyonu ile çok başarılı bir şekilde birleştirilebilir, bu da verimin artmasına ve daha kısa ekstraksiyon süresine neden olur.
Ultrasonik destekli Soxhlet ekstraksiyonu hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen buraya tıklayın!

Sonikasyon kullanarak Eriyiklerde Ekstraksiyon

Sıvı-Sıvı ekstraksiyonları, erimiş tuzlar veya cıva gibi erimiş metaller gibi sıvı fazlardan birinin veya her ikisinin eriyik olduğu karışımlarda gerçekleştirilebilir. Ultrasonik akış hücresi reaktörlerinde güçlü satır içi sonikasyon, eriyikler gibi yüksek viskoziteli sıvıların bile işlenmesine izin verir.

Ultrasonik Destekli Liç

Liç, bir çözünen maddeyi inert çözünmeyen bir katı taşıyıcıdan seçici olarak çözmek için asitlerin, çözücülerin veya sıcak suyun kullanımını tanımlar. Liç genellikle madencilikte cevherlerden metalleri çıkarmak için kullanılır.
Ultrasonik Liç Yapmanın Faydaları:

• gözenekli malzemelerin küçük deliklerini yıkayın
• Membranların seçiciliklerinin üstesinden gelin
• Katıları yok edin, katıları delaminasyona uğratın ve deagglomera edin
• Pasif katmanların kaldırılması
• Oksit tabakalarının uzaklaştırılması
• Özellikle yüksek yüzey gerilimli sıvılar için tüm malzeme yüzeyini ıslatın
• Kesme inceltme

Ultrasonik liç hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın!

Herhangi bir üretim hacmi için Hielscher sonicators

Laboratuar, tezgah üstü ve üretim ölçeğinde sonikasyon: Tüm Hielscher ultrasonik cihazlar 24 saat / 7d çalışacak şekilde üretilmiştir, hatta ultrasonik laboratuar homojenizatörleri toplu veya akış modunda önemli hacimleri işleyebilir. Tezgah üstü ve endüstriyel ultrasonicators, yüksek hacimler ve yüksek viskoziteler sorunsuz bir şekilde işlenebilmesi için endüstriyel sınıfta tasarlanmış ve üretilmiştir – yüksek basınçlar ve yüksek sıcaklıklar gibi zorlu koşullar altında bile (örn. süperkritik CO2 ile kombinasyon halinde, ekstrüzyon işlemleri vb. için). Hielscher'ın sağlam ultrasonicators çözücüler, aşındırıcı sıvılar ve aşındırıcılar işlemek için yeteneklidir. Uygun aksesuarlar, ultrasonik sistemin ekstraksiyon işlemi gereksinimlerine en uygun şekilde uyarlanmasını mümkün kılar. Tehlikeli ortamlarda kurulum için, ATEX veya FM sınıfı Patlamaya Dayanıklı Ultrasonik Sistemler mevcuttur.
Böylece, Hielscher sağlam ve güçlü sonikatörler ve geniş aksesuar yelpazesi, sıcak su / sıvılar, asitler, metal eriyikleri, tuz eriyikleri, çözücüler (örneğin metanol, heksan; organik, polar çözücüler örneğin asetonitril) gibi malzemeleri sonikasyon sağlar.

Akış şeması: Ultrasonik faz transfer ekstraksiyonunun aşamaları