Ультразвукове розчинення твердих речовин у рідинах
Приготування розчинів є важливим етапом як для лабораторних зразків, так і для промислового виробництва. Як правило, лабораторні зразки перед аналізом повинні бути розріджені. Ультразвукова гомогенізація і розчинення є швидким і надійним засобом для приготування зразків будь-яких розмірів. У промисловому виробництві приготування однорідних і добре розчинених розчинів часто є вирішальним фактором для гарантії стабільних характеристик продукту та стабільної якості. Ультразвукові дисольвери доступні як компактні лабораторні пристрої, так і як повністю комерційні промислові розчинники.
Ультразвукові розчинники: застосування та застосування
Ультразвук є відомим, надійним інструментом для підготовки зразків в лабораторії. Звичайні застосування включають гомогенізацію, емульгування, диспергування, екстракцію, дегазацію та сонохімічну обробку.
Для вимірювань за допомогою аналітичних приладів (наприклад, ВЕРХ, атомного спектрометра тощо), як правило, більшість зразків доводиться зріджувати. Це означає, що зразок або повинен знаходитися в однорідному стані розчину, або повинен бути перенесений в колоїд, суспензію, дисперсію або емульсію, якщо суміш має неоднорідну природу. Потужний ультразвук є дуже ефективним засобом для приготування як гомогенних, так і неоднорідних сумішей.
Якщо вас цікавить приготування різнорідних суспензій, натисніть тут для: Ультразвукова емульгування і Ультразвукове диспергування!
Для отримання однорідних сумішей методом ультразвукового розчинення продовжуйте читати нижче!
Потужний ультразвуковий апарат UP200St потужністю 200 Вт це потужний і дуже надійний робочий агрегат для лабораторій і невеликих виробництв.
Ультразвукова кавітація для розчинення
Якщо зразок розчинний, розчинена речовина (наприклад, сукралоза, солі, наприклад, у формі порошку або таблеток) може бути розчинена в розчиннику (наприклад, воді, водних розчинниках, органічних розчинниках тощо), що призводить до отримання однорідної суміші, що складається лише з однієї фази. Процес розчинення може здійснюватися шляхом ручного або механічного перемішування, що займає багато часу і малоефективно. Супутніми проблемами є втрати вибірки через маніпуляції або недостатню відтворюваність шляхом випадкових помилок і нерівномірного змішування.
Ультразвук часто використовується для сприяння ефективному і швидкому розчиненню зразків. Розчинення за допомогою ультразвуку засноване на механічному перемішуванні кавітаційних ефектів, викликаних введенням ультразвукових хвиль в рідини. Введення ультразвукової енергії полегшує та прискорює попередню обробку зразка, таку як розчинення та вилуговування перед аналізом.
За допомогою ультразвукового приготування розчину стає можливим розчинити розчинені речовини у високій концентрації та ефективно і швидко створити концентрований або насичений (і перенасичений) розчин.
Коли ультразвук високої потужності / низьких частот вводиться в рідке середовище, акустична кавітація, що виникає, створює унікальні умови. Ультразвук має покращені попередні обробки зразків рідиною та твердою рідиною (наприклад, травлення, солюбілізація та екстракція), які зазвичай застосовуються перед аналітичним виявленням та вимірюванням.
Швидкість розчинення кількісно визначає швидкість процесу розчинення. На швидкість розчинення впливають різні фактори:
- Матеріал: розчинник і розчинена речовина
- Температура + тиск
- ступінь (не)пересиченості
- Ефективність та вплив розчинення та змішування
- Площа міжфазної поверхні
- наявність інгібіторів (наприклад, речовини, що осідають на частинках / блокуються на межі фаз)
Для прискорення процесу сольватації і швидкості розчинення потрібні потужні гомогенізатори, що забезпечують достатній механічний вплив. Кавітаційна розчинювальна та змішувальна здатність ультразвукових гомогенізаторів добре відома і тим самим є поширеним і надійним інструментом для підготовки зразків у лабораторіях.
Мікроскопічні зображення суспензії мелоксикаму:
Ліворуч: суспензія нелікованого мелоксикаму; Справа: Наносуспензія мелоксикаму, отримана методом ультразвуку з UP100H протягом 45 хвилин з 100% амплітудою та циклом 1.
(дослідження та ілюстрація: ©Юріан та ін., 2015)
Ультразвукове розчинення лабораторних зразків
Ультразвукове розчинення для пробопідготовки використовується в лабораторіях перед аналітичними вимірюваннями.
Перелік аналітичних інструментів, для яких потрібні (часто) зріджені зразки:
- ВЕРХ – Високоефективна рідинна хроматографія
- ФТІР – Інфрачервона спектроскопія з перетворенням Фур'є
- ГК – Газова хроматографія
- Атомна спектроскопія
- ATR – Ослаблене повне відбиття
- Лазерне дифракційне визначення розміру частинок
- динамічне розсіювання світла
За допомогою ультразвукового пристрою для підготовки зразків SonoStep обробка зразків перед аналізом може працювати повністю в мережі: ультразвуковий пристрій для підготовки зразків має вбудовану мішалку та насос, завдяки чому зразки проходять стабільно та безперервно через закриту систему. Таким чином, гарантується рівне та надійне ультразвукове дослідження без ризику перехресного забруднення та фальсифікації зразків або втрати зразка.
Дізнайтеся більше про універсальний ультразвуковий блок підготовки зразків SonoStep!
Ультразвукове розчинення для промислового виробництва
У промислових виробничих лініях використовується ультразвук високої потужності для розчинення та гомогенізації твердо-рідких сумішей для формування рівномірного та стабільного продукту.
Нижче наведено кілька прикладів для різних галузей промисловості:
- Фармацевтична промисловість: розчинення компонентів лікарських засобів, наприклад, солей, полімерів
- Харчова промисловість та промисловість напоїв: розчинення інгредієнтів, наприклад, цукру, солі, сиропу, приправ
- Фарби & Покриття: розчинення полімерів
- Хімія: приготування пересиченого розчину перед реакції опадів
Ультразвуковий дисольвер UIP6000hdT для великої пропускної здатності в промисловому виробництві розчинів
Ультразвукові процесори для розчинення додатків в будь-якому масштабі
Hielscher Ultrasonics пропонує ідеальне рішення для розчинення та зволоження. Чи потрібно готувати аналітичні зразки в лабораторії або виробляти великі обсяги розчинів або розсолів в безперервному проточному режимі – Hielscher Ultrasonics має ідеальний ультразвуковий розсольник для вашого процесу!
З ультразвуковими пристроями будь-якої номінальної потужності та для пакетної та вбудованої обробки, ми порекомендуємо вам найбільш підходящий ультразвуковий пристрій для ваших цілей обробки!
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:
| Об'єм партії | Витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| Від 1 до 500 мл | Від 10 до 200 мл/хв | UP100H |
| Від 10 до 2000 мл | Від 20 до 400 мл/хв | UP200Ht, UP400St |
| 0від 1 до 20 л | 0від .2 до 4 л/хв | UIP2000HDT |
| Від 10 до 100 л | Від 2 до 10 л/хв | UIP4000HDT |
| Н.А. | Від 10 до 100 л/хв | UIP16000 |
| Н.А. | Більше | кластер UIP16000 |
Зв'яжіться з нами! / Запитайте нас!
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори для змішування, диспергування, емульгування та екстракції в лабораторних, пілотних та промислових масштабах.
Література / Список літератури
- Welna, Maja; Szymczycha-Madeja, Anna; Pohl, Pawel: Quality of the Trace Element Analysis: Sample Preparation Steps. In: InTechOpen.
- Castro, Luque de; Capote, Priego F. (ed.) (2007): Analytical Applications of Ultrasound. Elservier Science, 2007.
- del Bosque, A.; Sánchez-Romate, X.F.; Sánchez, M.; Ureña, A. (2022): Easy-Scalable Flexible Sensors Made of Carbon Nanotube-Doped Polydimethylsiloxane: Analysis of Manufacturing Conditions and Proof of Concept. Sensors 2022, 22, 5147.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори з Лабораторії до промислові розміри.