Công nghệ siêu âm Hielscher

Ultrasonically hỗ trợ xúc tác khai thác

Lò phản ứng siêu âm Hielscher được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp để hỗ trợ và cải thiện xử lý chiết xuất xúc tác (CEP) hoặc cái gọi là khai thác chuyển pha (PTE). Chiết xuất xúc tác liên quan đến một hệ thống pha không đồng đều, chẳng hạn như chất lỏng-lỏng hoặc lỏng-rắn. Siêu âm cao cắt và cavitational Forces cải thiện tỷ lệ hòa tan của chất tan đáng kể dẫn đến một khai thác nhanh hơn và đầy đủ hơn. Ngoài ra, hiệu ứng này có thể được sử dụng để giảm lượng dung môi hoặc axit được sử dụng. Như một kỹ thuật đã được chứng minh, chiết xuất ultrasonically hỗ trợ được sử dụng ngày càng do một nhu cầu ngày càng tăng về kỹ thuật khai thác thân thiện với môi trường với thời gian khai thác rút ngắn và giảm tiêu thụ dung môi hữu cơ.

Chiết xuất xúc tác/truyền chuyển pha-cơ bản

Thuật ngữ “Xử lý chiết xuất xúc tác (CEP) hoặc khai thác chuyển pha (PTE) Mô tả phân phối chất lỏng-lỏng hoặc rắn-lỏng khi khai thác và loại bỏ các phân tích được tập trung. Do đó, pha loãng lỏng hoặc rắn phải được phân tán/nhũ hoá vào dung môi (pha lỏng). Theo thuật ngữ “chiết” chỉ có các hoạt chất trong dung môi được mô tả (tức là giai đoạn hữu cơ ' đồng nhất '’ trong đó bao gồm các chất chiết xuất, pha loãng và/hoặc sửa đổi) mà chủ yếu chịu trách nhiệm cho việc chuyển giao chất tan từ các ' dung dịch nước’ đến ' hữu cơ’ Giai đoạn. [IUPAC]. Các vấn đề mục tiêu, được chiết xuất được gọi là giải nén.
Phương pháp khai thác truyền thống như khai thác chiết soxhlet, ngâm, lò vi sóng, percolation, khai thác dưới trào ngược và hơi nước chưng cất, hoặc Turbo-khai thác thường chậm và không hiệu quả và/hoặc yêu cầu một lượng cao dung môi nguy hiểm dẫn đến một quá trình tốn nhiều chi phí và mất thời gian có hại cho môi trường.
Siêu âm là một thay thế đã được chứng minh cho phương pháp khai thác thông thường cung cấp một khai thác nhanh hơn và đầy đủ hơn với ít hoặc không có dung môi nguy hiểm! Siêu âm là một kỹ thuật mạnh mẽ cho chế biến xanh, thân thiện với tinh thần.

Nguyên tắc chiết xuất xúc tác hỗ trợ Ultrasonically

Đối với việc khai thác một chất, các giai đoạn không thể kết hợp phải được trộn lẫn để các chất được chiết xuất có thể được hòa tan từ giai đoạn vận chuyển vào pha dung môi. Phổ biến nhất là giai đoạn truyền nhổ được thực hiện từ một giai đoạn phân tán thành một giai đoạn liên tục, có nghĩa là giọt và các hạt cần phải được phân tán đồng nhất vào dung môi.
Siêu âm điện là một công nghệ trộn và khai thác nổi tiếng có một số tác động tích cực đến quá trình khai thác:

  • Cải thiện động học phản ứng
  • Hỗn hợp tốt của tàu sân bay (sorbens) và dung môi
  • Tăng interfacial giữa hai giai đoạn
  • tăng khối lượng chuyển
  • Loại bỏ các lớp thụ động từ bề mặt hạt
  • sự gián đoạn tế bào & Sự tan rã
  • Khai thác hoàn chỉnh hơn dẫn đến năng suất cao hơn
  • Đơn giản & lưu hoạt động
  • Quy trình xanh: thân thiện với môi trường

Nguyên tắc làm việc của siêu âm cavitation

Các ưu điểm trên được đặt tên của siêu âm trên các quá trình khai thác là tác động của siêu âm Cavitation. Khi sóng siêu âm mạnh mẽ được kết hợp vào một môi trường lỏng, sóng tạo ra chu kỳ áp suất cao/áp suất thấp. Trong chu kỳ áp suất thấp, bong bóng nhỏ hoặc khoảng trống xuất hiện trong chất lỏng sonicated. Những bong bóng này phát triển trên một số chu kỳ áp suất thấp cho đến khi họ không thể hấp thụ nhiều năng lượng. Khi các bong bóng đã đạt được giai đoạn hấp thụ năng lượng tối đa, chúng sụp đổ dữ dội trong một chu kỳ áp suất cao. Sự nổ bong bóng tạo ra các điều kiện rất khắc nghiệt như nhiệt độ rất cao (khoảng 5.000 k), áp suất rất cao (xấp xỉ 2.000 ATM), tỷ lệ làm mát rất cao và máy bay phản lực chất lỏng với vận tốc lên đến 280m/s (xấp xỉ 630mph). Hiện tượng này được gọi là Cavitation. Những điều kiện khắc nghiệt làm cho ultrasonication một phương pháp mạnh mẽ và linh hoạt để xử lý chất lỏng.
Đối với mục đích khai thác, hai giai đoạn được trộn mạnh trong lĩnh vực siêu âm cavitation. Các giọt và hạt được chia nhỏ thành các kích thước submicron và Nano. Điều này phát triển các bề mặt mở rộng cho một chuyển khối lượng được cải thiện từ một pha vào khác. Sự tăng interfacial giữa hai giai đoạn kết quả trong diện tích bề mặt liên lạc mở rộng để khai thác để chuyển khối lượng được tăng cường do việc loại bỏ các lớp lỏng ứ đọng ở ranh giới pha. Việc chuyển khối lượng được tăng thêm do việc loại bỏ các lớp thụ động từ bề mặt hạt. Đối với việc khai thác vật chất sinh học từ các tế bào và mô, chuyển khối lượng được tăng lên bởi sự gián đoạn tế bào siêu âm. Tất cả những hiệu ứng này dẫn đến một khai thác hoàn chỉnh hơn dẫn đến sản lượng cao hơn.

Lợi ích của việc khai thác bằng siêu âm:

  • phá vỡ ranh giới lớp
  • vượt qua lực lượng Van-der-Waals
  • di chuyển chất lỏng không bão hòa vào bề mặt liên lạc
  • giảm hoặc không cần cho các đại lý chuyển
  • giảm thời gian, nhiệt độ và/hoặc nồng độ
  • ít vượt quá so với khối lượng cần thiết cho độ bão hòa đầy đủ
  • được tinh chế ít hơn (ví dụ như bằng cách chưng cất, bốc hơi, sấy khô)
  • không liên tục khuấy động lò phản ứng (CSR)
  • tiết kiệm điện năng
  • không có trạm trộn nhưng xử lý nội tuyến
  • sử dụng dung môi ít axit hoặc rẻ hơn
  • tránh các dung môi, sử dụng dung dịch
  • lượng chất rắn cao hoặc độ nhớt cao slurries
  • xử lý xanh: thân thiện với môi trường
  • sử dụng axit hữu cơ, chẳng hạn như axit malic hoặc axit citric
  • tránh quá trình khai thác nhiều giai đoạn
Siêu âm công suất cao là một kỹ thuật đã được chứng minh để trích xuất các thành phần dẫn đến năng suất cao hơn và xử lý nhanh hơn (bấm vào để phóng to!)

Chiết xuất nhanh và hiệu quả bằng sonication

Khai thác siêu âm cho:

  • Sinh học
  • Hóa học
  • Món ăn & Pharma
  • Phân tích
  • chế biến hạt nhân
  • ứng dụng khai thác mỏ
  • khử lưu huỳnh
  • hợp chất hữu cơ
  • địa hóa
  • Purification

Yêu cầu thông tin




Lưu ý của chúng tôi Chính sách bảo mật.


Chiết lỏng lỏng

Quy trình truyền thống: Việc khai thác chất lỏng lỏng là một phương pháp phân vùng để trích xuất các chất từ một pha lỏng vào một pha lỏng khác dựa trên sự hòa tan tương đối của các chất trong hai giai đoạn chất lỏng khác nhau. Việc sử dụng Ultrasonics cải thiện tốc độ chất tan được chuyển giao giữa hai giai đoạn bằng hiệu suất cao Trộn, Nhũ hóa, và giải thể!
Khai thác chất lỏng lỏng là một kỹ thuật tách để cô lập và tập trung các thành phần có giá trị từ một dung dịch nước bằng cách sử dụng một dung môi hữu cơ. Việc khai thác chất lỏng lỏng thường được áp dụng khi một kỹ thuật tách khác (ví dụ như chưng cất) là không hiệu quả. Chiết xuất chất lỏng được sử dụng trong dược phẩm & Mỹ phẩm (hoạt tính hợp chất, API, nước hoa), cũng như thực phẩm và nông nghiệp, ngành hóa học hữu cơ và vô tính, công nghiệp hoá dầu, và thủy luyện.

Vấn đề: Một vấn đề phổ biến là tính không thể thiếu của các giai đoạn chất lỏng (dung môi và pha loãng là không thể trộn lẫn), để một phương pháp trộn thích hợp là bắt buộc. Như một sự pha trộn của cả hai giai đoạn chất lỏng thúc đẩy chuyển pha giữa pha loãng và dung môi, một phương pháp phân tán đáng tin cậy hoặc nhũ tương là rất quan trọng. Các mịn hỗn hợp và các khu vực liên lạc càng cao giữa cả hai giai đoạn, các soluent tốt hơn có thể đi du lịch từ một giai đoạn chất lỏng đến một pha lỏng. Quy trình khai thác thông thường chủ yếu là thiếu trong việc thúc đẩy chuyển khối lượng để quá trình khai thác chậm và thường không đầy đủ. Để cải thiện việc khai thác, số tiền thường quá nhiều dung môi được sử dụng, mà làm cho quá trình tốn kém và gây ô nhiễm môi trường.

Giải pháp: Siêu âm lỏng-lỏng khai thác vượt trội kỹ thuật truyền thống lỏng-lỏng khai thác tại các điểm khác nhau:
Siêu âm điện pha trộn hai hoặc nhiều giai đoạn chất lỏng đáng tin cậy và dễ dàng với nhau. Bởi ultrasonication, giọt có thể được giảm xuống kích thước nano để tốt nhũ tương vi và Nano thu được. Qua đó, các lực lượng cavitational tạo ra thúc đẩy sự chuyển giao khối lượng giữa các giai đoạn chất lỏng. Vì sonication có thể chạy trong một hệ thống nội tuyến liên tục, khối lượng lớnchất lỏng có nhớt cao có thể được xử lý mà không có vấn đề.
Nhưng cũng khai thác vi, ví dụ như cho các mục đích phân tích, có thể được cải thiện bằng sonication, quá (ví dụ như ion lỏng-based Micro-khai thác với siêu âm emulsification).

Lực siêu âm mạnh mẽ là một kỹ thuật nổi tiếng và đáng tin cậy để khai thác (bấm vào để phóng to!)

Siêu âm cavitation trong chất lỏng

Lợi ích của việc khai thác bằng siêu âm:
Lực siêu âm mạnh mẽ – được tạo ra bởi tần số thấp/siêu âm công suất cao – giúp đỡ để

  • reshape giọt
  • tránh các đại lý chuyển nhũ tương hoặc các chất xúc tác amphiphillic
  • tránh sử dụng các chất tẩy rửa hoặc bề mặt
  • tránh các catalsts amphiphillic, chất tẩy rửa hoặc chất hoạt động bề mặt
  • tạo ra nhũ tương không ổn định hỗn loạn mà không có lớp bề mặt

Chiết xuất chất lỏng rắn

Mục tiêu của việc khai thác rắn-lỏng hoặc chiết pha rắn (SPE) là nó để phân tích riêng biệt, được hòa tan hoặc bị đình chỉ trong một hỗn hợp lỏng, và để cô lập chúng từ một ma trận theo tính chất vật lý và hóa học của họ. Do đó, cô lập được eluted từ sorbens với sự trợ giúp của một dung môi thích hợp. Chất chiết xuất được gọi là elute.
Kỹ thuật SPE thông thường là các ngâm, khai thác chiết soxhlet, percolation, sự kết hợp của trào ngược và hơi nước chưng cất, hoặc tốc độ cao trộn/Turbo-khai thác. Việc khai thác chất lỏng rắn là một thủ tục phổ biến để tách các hợp chất trong sinh học, hóa học cũng như trong ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và Mỹ phẩm. Việc khai thác kim loại còn được biết là lọc.
Vấn đề: Kỹ thuật SPE thông thường được biết đến như tốn thời gian và đòi hỏi số lượng tương đối lớn các dung môi chủ yếu là môi trường nguy hiểm và gây ô nhiễm. Nhiệt độ quá trình cao thậm chí có thể dẫn đến sự phá hủy các chất chiết xuất từ nhiệt nhạy cảm.
Giải pháp: Với một ultrasonically hỗ trợ rắn-lỏng khai thác, các vấn đề thường gặp của SPE truyền thống có thể được bình thường vượt qua. Vì sonication cung cấp một phân phối tốt của các chất rắn trong pha dung môi, một ranh giới interfacial lớn hơn có sẵn để chuyển khối lượng của các loại mục tiêu vào dung môi được cải thiện. Điều này dẫn đến việc khai thác nhanh hơn và hoàn chỉnh hơn trong khi sử dụng dung môi giảm hoặc tránh hoàn toàn (sử dụng nước làm pha lỏng thay thế). Bằng cách áp dụng siêu âm điện, chiết xuất pha rắn có thể được thực hiện hiệu quả hơn, kinh tế và thân thiện với môi trường. Do sự giảm hoặc tránh các dung môi gây ô nhiễm hoặc nguy hiểm, việc khai thác siêu âm có thể được coi là thân thiện với môi trường Quy trình xanh. Về kinh tế, chi phí quá trình giảm do tiết kiệm năng lượng, dung môi và thời gian.

chiết dung môi

Trong trường hợp chiết dung môi, dung môi (ví dụ dung môi hữu cơ) được sử dụng để hòa tan và tách riêng một hợp chất từ một chất lỏng khác (ví dụ như pha nước). Nói chung, các chất tan cực hơn hòa tan trong dung môi cực hơn, và các chất tan trong ít cực hơn trong dung môi ít hơn. Sử dụng chiết dung môi, có thể tách các thiophenes oxy hóa (sulfoxides, sulfones) từ một pha dầu bằng cách sử dụng acetonitrile hoặc các dung môi phân cực khác. Chiết dung môi cũng được sử dụng để chiết xuất vật liệu, chẳng hạn như urani, plutoni, hoặc thori từ các dung dịch axit thànhN-Butyl phosphate (quá trình PUREX).
Giảm sử dụng dung môi của bạn: Việc sử dụng Ultrasonics giảm thiểu việc sử dụng các dung môi trong quá trình này và tối ưu hóa tải trọng sản phẩm trong dung môi. Nó cũng dẫn đến một khai thác nhanh hơn và đầy đủ hơn.
Click vào đây để đọc thêm về Ultrasonically hỗ trợ oxy hóa Desulphurization!

Ultrasonically hỗ trợ Soxhlet khai thác

Khai thác soxhlet là một kỹ thuật chiết xuất chất lỏng rắn thường sử dụng các phòng thí nghiệm tổng hợp và phân tích. Việc khai thác Soxhlet chủ yếu được áp dụng khi một chất chỉ có độ hòa tan hạn chế trong một dung môi, và sự thiếu tinh khiết không hòa tan trong dung môi đó.
Siêu âm có thể được kết hợp rất thành công với khai thác Soxhlet dẫn đến tăng sản lượng và thời gian khai thác ngắn hơn.
Xin bấm vào đây để tìm hiểu thêm về khai thác ultrasonically hỗ trợ Soxhlet!

Chiết xuất trong Melts

Nhổ lỏng-lỏng có thể được thực hiện trong các hỗn hợp nơi một hoặc cả hai giai đoạn chất lỏng được tan chảy, chẳng hạn như muối nóng chảy hoặc kim loại nóng chảy, chẳng hạn như thủy ngân. Sonication nội tuyến mạnh mẽ trong các lò phản ứng tế bào dòng siêu âm cho phép xử lý ngay cả các chất lỏng với độ nhớt cao như tan chảy.

Lọc

Lọc thuốc mô tả việc sử dụng các axit, dung môi hoặc nước nóng để có chọn lọc hòa tan một chất tan từ một chất rắn không hòa tan trơ. Lọc đau thường được sử dụng trong khai thác mỏ để chiết xuất kim loại từ quặng.
Lợi ích của siêu âm lọc:

  • rửa các lỗ nhỏ của vật liệu xốp
  • vượt qua các selectime của màng
  • tiêu diệt chất rắn, delaminate và deagglomerate rắn
  • loại bỏ các lớp thụ động
  • loại bỏ các lớp oxit
  • bề mặt vật liệu ẩm ướt đặc biệt cho các chất lỏng căng thẳng bề mặt cao
  • cắt mỏng

Click vào đây để tìm hiểu thêm về siêu âm lọc!

Thiết bị Hielscher cho bất kỳ quy mô nào

Sonication tại Phòng thí nghiệm, Bench-Top và quy mô sản xuất
Tất cả các thiết bị siêu âm Hielscher được xây dựng để chạy 24h/7d, ngay cả các siêu âm phòng thí nghiệm homogenizers có thể xử lý khối lượng đáng kể hoặc trong Batch hoặc dòng chảy qua chế độ. Các máy siêu âm băng ghế dự bị và công nghiệp được thiết kế và chế tạo ở cấp công nghiệp sao cho khối lượng cao và độ nhớt cao có thể được xử lý mà không gặp vấn đề gì – thậm chí trong điều kiện đòi hỏi như áp suất cao và nhiệt độ cao (ví dụ kết hợp với công ty siêu quan trọng2, cho quá trình đùn, vv). Ultrasonicators mạnh mẽ của Hielscher có khả năng để xử lý dung môi, chất lỏng mài mòn, và corrosives. Phụ kiện thích hợp làm cho nó có thể thích ứng với hệ thống siêu âm tối ưu cho các yêu cầu quá trình khai thác. Để lắp đặt trong môi trường nguy hiểm, ATEX hoặc FM được đánh giá cao Hệ thống siêu âm chống cháy nổ có sẵn.
Qua đó, các hệ thống siêu âm mạnh mẽ và chắc chắn của Hielscher và phạm vi rộng Phụ kiện cho phép để sonicate vật liệu như nước nóng/chất lỏng, acidics, kim loại tan chảy, muối tan chảy, dung môi (ví dụ methanol, hexane; hữu cơ, dung môi vùng cực ví dụ acetonitrile).

Chiết xuất pha siêu âm hoặc chiết xuất xúc tác có thể được thực hiện như quá trình hai giai đoạn đơn giản

Flowchart: giai đoạn khai thác chuyển pha siêu âm

Văn học / Tài liệu tham khảo

  • Bendicho, C.; De la Calle, I.; Pena, F.; Costas, M.; Cabaleiro, N.; Lavilla, I. (2012): siêu âm hỗ trợ tiền xử lý các mẫu rắn trong bối cảnh hóa học phân tích xanh. Xu hướng trong hóa học phân tích, Vol. 31, 2012. 50-60.
  • IUPAC. Tóm các thuật ngữ hóa học, Ed thứ hai (các “Sách vàng”). Biên soạn bởi A. D. McNaught và A. Wilkinson. Các ấn phẩm khoa học của Blackwell, Oxford (1997). XML sửa chữa trực tuyến phiên bản: http://goldbook.iupac.org (2006) tạo bởi M. nic, J. Jirat, B. Kosata; bản Cập Nhật được biên soạn bởi A. Jenkins. 0-9678550-9-8.
  • Oluseyi, T.; Olayinka, K.; ALO, B.; Smith, R. M. (2011): so sánh các kỹ thuật chiết xuất và làm sạch để xác định các hydrocacbon thơm đa vòng trong các mẫu đất bị ô nhiễm. Châu Phi tạp chí khoa học môi trường và công nghệ Vol. 5/7, 2011. 482-493.
  • Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Batch và siêu âm liên tục hỗ trợ khai thác các lá boldo (peumus táovà mol.). Tạp chí quốc tế về khoa học phân tử 14, 2013. 5750-5764.
  • Vương, L.; Weller, C. L. (2006): tiến bộ gần đây trong khai thác của Nutraceuticals từ thực vật. Xu hướng khoa học thực phẩm & Công nghệ 17, 2006. 300 – 312.

Liên hệ / Yêu cầu Thêm Thông tin

Nói chuyện với chúng tôi về các yêu cầu xử lý của bạn. Chúng tôi sẽ giới thiệu các thiết lập và xử lý các thông số phù hợp nhất cho dự án của bạn.








Sự kiện đáng biết

Xử lý chất lỏng siêu âm thường được gọi là sonication, ultrasonication, sonification, insonation, chiếu xạ siêu âm, hoặc áp dụng các lĩnh vực âm thanh. Tất cả các điều khoản này mô tả các khớp nối của sóng siêu âm công suất cao vào một môi trường lỏng để đạt được siêu âm

Khi siêu âm điện là một kỹ thuật xử lý linh hoạt, các thiết bị siêu âm được biết đến dưới các điều khoản khác nhau như thăm dò sonicator, Sonic lyser, siêu âm gián đoạn, Máy xay siêu âm, Sono-ruptor, sonifier, Sonic dismembrator, tế bào phá vỡ, siêu âm disperser hoặc dissolver.