Ultrasonik Destekli Katalitik Ekstraksiyon
Hielscher ultrasonik reaktörler yardımcı ve katalitik ekstraksiyon işlemi (CEP) ya da adlandırılan faz-transfer ekstraksiyon (PTE) geliştirmek için bir çok endüstride kullanılmaktadır. Katalitik ekstraksiyon, sıvı-sıvı veya sıvı-katı olarak, heterojen bir karışmayan fazlı bir sistem, içerir. Ultrasonik yüksek kesme ve kavitasyonel kuvvetlerinin önemli ölçüde daha hızlı ve daha tam bir ekstraksiyon giden çözünen maddelerin eritilmesi oranlarını arttırmak. Buna ek olarak, bu etki, kullanılan çözücü ya da asit miktarını azaltmak için de kullanılabilir. kanıtlanmış bir teknik olarak, ultrasonik olarak destekli ekstraksiyon nedeniyle kısaltılmış ekstraksiyon süresi ve düşük bir organik çözücü madde tüketimi ile, çevre dostu ekstraksiyon teknikleri için artan talebi giderek kullanılır.
Katalitik Ekstraksiyon / Faz Transfer Ekstraksiyon - Temelleri
Dönem “Katalitik Ekstraksiyon İşlem (CEP) ya da Faz Transfer Ekstraksiyon (PTE) analitlerin çıkarma ve kaldırma odaklanır sıvı-sıvı veya katı-sıvı dağılımını tarif etmektedir. Bu nedenle, sıvı ya da katı inceltici çözücü (sıvı faz) içinde emülsiyon haline / dağılmış olması gerekir. terimiyle “ekstraktant” Sadece solvent içinde aktif madde tarif edilmiştir (yani, homojen, ‘organik faz,’ burada bahsedilen sulu çözünen transferini öncelikli olarak sorumludur özütleyici, seyreltici ve / veya modifiye edici) ihtiva eder’ ‘Için organik’ faz. [IUPAC]. ayıklanır hedef madde, özü olarak adlandırılır.
bu, geri akış ve buhar damıtma ya da turbo ekstraksiyon altında Soxhlet ekstraksiyonu, maserasyon, mikrodalga, süzme, ekstraksiyon gibi geleneksel ekstraksiyon yöntemleri, genellikle ağır ve verimsiz olan ve / veya, bir maliyet yoğun ve zaman alıcı bir işlem ile sonuçlanmaktadır zararlı çözücülerin yüksek miktarda ihtiyaç bu çevreye zararlıdır.
Ultrason geleneksel ekstraksiyon yöntemleri kanıtlanmış alternatif az veya hiç zararlı çözücüler ile daha hızlı ve daha tam olarak çıkmasını sağlıyor! Ultrason yeşil evironmental dostu işleme için güçlü bir tekniktir.
Ultrasonik prensibi Katalitik Ayıklama Destekli
ekstre edilecek madde çözücü fazı içine, taşıyıcı fazından eritilebilir, böylece bir maddenin ekstre edilmesi için, karışmayan fazın karıştırılmalıdır. En yaygın faz transfer ekstraksiyon damlacıkları ve parçacıklar bir çözücü içinde homojen bir şekilde dağılmış olması gerektiği anlamına gelmektedir sürekli bir faz, bir dispers fazdan gerçekleştirilir.
Güç ultrason çıkarma süreci çok olumlu etkileri vardır tanınmış karıştırma ve çıkarma teknolojisidir:
Gelişmiş tepkime kinetiğinin
İnce taşıyıcının (sorbens) ve çözücü karışımı
iki faz arasında ara-yüz Artan
artmış kütle transferi
parçacık yüzeyinden pasifleştirme tabakaların kaldırılması
Hücre bozulması & parçalanma
daha yüksek verim elde Daha tam ekstraksiyon
Basit & kaydetme işlemi
Yeşil Süreci: Çevre dostu
Ultrasonik Kavitasyon Çalışma Prensibi
ekstraksiyon işlemleri ile ultrason yukarıda adı geçen avantajları ultrasonik etkileridir kavitasyon. Güçlü ultrason dalgaları sıvı bir ortama bağlandığında, dalgalar yüksek basınçlı / alçak basınç döngüleri oluşturur. Düşük basınç çevrimleri sırasında, sonikasyonlu sıvı içinde küçük kabarcıklar veya boşluklar ortaya çıkar. Bu kabarcıklar, daha fazla enerji ememedikçe birkaç düşük basınç döngüsü boyunca büyür. Baloncuklar maksimum enerji emiliminin safhasını kazandıklarında, yüksek basınç döngüsü sırasında şiddetli bir şekilde çökerler. Kabarcık implosionu, çok yüksek sıcaklık (yaklaşık 5.000K), çok yüksek basınçlar (yaklaşık 2,000atm), çok yüksek soğutma hızları ve 280m / s'ye varan hızlara sahip (yaklaşık 630mph) sıvı jetleri gibi çok aşırı koşullar yaratır. . Bu fenomen denir kavitasyon. Bu aşırı koşullar, ultrasonizasyonun sıvı işleme için güçlü ve çok yönlü bir yöntem olmasını sağlar.
Ekstraksiyon amacıyla, ultrasonik kavitasyon alanında iki faz yoğun olarak karıştırılır. Damlacıklar ve parçacıklar mikron altı ve nano boyutlara ayrılır. Bu, bir fazdan diğerine gelişmiş bir kütle transferi için genişletilmiş yüzeyler geliştirir. İki faz arasındaki artan ara yüzey, ekstraksiyon için genişlemiş temas yüzey alanı ile sonuçlanır, böylece faz sınırındaki durgun sıvı tabakalarının çıkarılması nedeniyle kütle aktarımı arttırılır. Parçacık yüzeyinden pasifleştirici tabakaların çıkarılması nedeniyle kütle transferi daha da artmaktadır. Hücreler ve dokulardan biyolojik maddenin ekstraksiyonu için, ultrasonik hücre bozulması ile kütle transferi artar. Tüm bu etkiler daha yüksek verim ile sonuçlanan daha eksiksiz bir ekstraksiyona yol açar.
Ultrasonik Ekstraksiyon yararları:
Sınır katmanları kırmak
van-der-Waals kuvvetleri hadi
yüzeye temas etmek üzere doymamış sıvı taşımak
azaltmak ya da transfer ajanları için eliminiate ihtiyaç
süresi, sıcaklık ve / veya konsantrasyonunu azaltmak
tam doygunluk için gereken hacime kıyasla daha az aşırı
daha küçük bir hacminin, rafine edilecek olan (örneğin, damıtma ile, buharlaşma, kurutma)
bir sürekli olarak karıştırılan reaktörler (CSR)
Hiçbir harmanlama ama satır içi işleme
daha az asidik ya da daha ucuz bir çözücü kullanımı
, Çözücü önlemek yerine, sulu kullanımı
işlem, yüksek katı madde konsantrasyonlarının veya yüksek viskoziteli harç
Yeşil işleme: çevre dostu
örneğin, malik asit ya da sitrik asit gibi organik asitler, kullanımı
çok aşamalı çıkarma işlemlerini engellemek
sonikasyon ile Hızlı ve verimli çıkarma
Ultrasonik Ekstraksiyon için:
yiyecek & ilaç
Geleneksel yöntem: Sıvı-sıvı ekstre etme, iki farklı karışmaz sıvı fazda maddenin yan nispi çözünürlüklerinin göre bir sıvı faz içine bir sıvı fazdan maddeler elde etmek için bir ayırma yöntemidir. ultrasonik kullanımı çözünen yüksek performans ile iki faz arasında transfer hızını artırır karıştırma, Emülsiyon , ve Çözündürme!
Sıvı-sıvı ekstre etme izole edilmesi ve bir organik çözücü kullanılarak bir sulu çözelti değerli bileşenlerin zenginleştirilmesi için bir ayırma tekniğidir. Bir diğer ayırma teknikleri (örneğin, damıtma) etkisiz olduğu zaman, sıvı-sıvı ekstre etme genellikle uygulanır. Sıvı-sıvı ekstre etme ilaç kullanılır & organik ve inorganik kimya, petrokimya endüstrisi ve hidrometalurjik kozmetik (aktif bileşikler, API, güzel kokular), aynı zamanda gıda ve tarımsal endüstri.
Sorun: Yaygın bir problem, sıvı fazların (çözücü ve seyreltici ile karışmayan) karışma olmamasıdır, böylece uygun bir karıştırma yöntemi gereklidir. Her iki sıvı fazın eşit şekilde karıştırılması, seyreltici ile çözücü arasındaki faz transferini teşvik ettiğinden, güvenilir bir dağıtma veya emülsifikasyon yöntemi çok önemlidir. Karışım ne kadar ince olursa ve her iki faz arasındaki temas alanı ne kadar yüksekse, çözücü madde bir sıvı fazdan başka bir sıvı faza geçebilir. Geleneksel ekstraksiyon işlemleri, çoğunlukla, ekstraksiyon prosesi yavaş ve çoğu zaman eksik olmak üzere kütle transferinin desteklenmesinden yoksundur. Ekstraksiyonu iyileştirmek için, genellikle pahalı ve çevreyi kirleten işlemi yapan aşırı miktarda çözücü kullanılır.
Çözüm: Ultrasonik sıvı-sıvı ekstraksiyon çeşitli noktalarda geleneksel sıvı-sıvı ekstre etme teknikleri çıkmaktadır:
Güç ultrason birlikte kolayca ve güvenilir iki veya daha fazla sıvı fazları karıştırır. Ultrasonifikasyondan olarak, damlacıklar ince böylece nano boyuta indirgenebilir mikro ve nano emülsiyonlar elde edildi. Bu şekilde, oluşturulan kavitasyonel kuvvetlerinin sıvı fazları arasındaki kütle transferini teşvik eder. sonikasyon sürekli hat içi sisteminde çalıştırılabilir olarak, büyük hacimli ve yüksek viskoziteli sıvılar sorunsuz ele alınabilir.
Ama aynı zamanda, mikro ekstraksiyon, ör Analitik amaçlar için, çok (ultrasonik emülsifiye ile, örneğin iyonik sıvı bazlı mikro-ekstre etme), sonikasyon ile geliştirilebilir.
sıvı içinde Ultrasonik kavitasyon
Güçlü ultrasonik güçler – Düşük frekans / yüksek güç ultrason ile oluşturulan – Yardımcı olur
damlacıkları yeniden şekillendirmek
Emülsiyon aktarım maddeleri veya amfifilik katalizörler önlemek
deterjanlar veya yüzey aktif maddelerin kullanımını önlemek
amfifilik catalsts, deterjanlar veya yüzey aktif önlemek
yüzey aktif madde katmanlar olmadan türbülanslı kararsız emülsiyonlar oluşturmak
Katı-sıvı ekstraksiyonu veya katı faz ekstraksiyonu (SPE) hedefi, bir sıvı karışımı içinde çözülmüş ya da süspansiyon haline analitlerin, ayırmak ve fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre bir matris tecrit etmektir. Bu nedenle, izole uygun bir solvent yardımı ile sorbens ayrıştırılır. ekstre madde elüt olarak adlandırılır.
Geleneksel SPE teknikleri maserasyon, soxhlet ekstraksiyon, süzülme, geri akış ve su buharı destilasyonu, ya da yüksek hızlı karıştırma / turbo-ekstraksiyon bileşimidir. katı-sıvı ekstre biyolojide bileşikleri, kimya gibi gıda, ilaç ve kozmetik endüstrisinde ayırmak için sık kullanılan bir işlemdir. metallerin çıkarılması da liç olarak da bilinir.
Sorun: Geleneksel SPE tekniği zaman-alıcı olarak bilinir ve en çok çevre için zararlı ve kirletici olan çözücülerin nispeten büyük miktarlarda ihtiyaç vardır. Yüksek işlem sıcaklıklarının da termal olarak hassas özler hasar görmesine neden olabilir.
Çözüm: bir ultrasonik destekli bir katı-sıvı ekstre ile, geleneksel SPE ve sorunları normal aşılabilir. sonikasyon solvent fazı içinde katıların ince bir dağılımı sağlar zamanda çözücü içine hedef madde kütle transferi geliştirilmiş, böylece daha büyük bir ara yüzey sınır mevcuttur. Bu çözücü kullanımı (yerine sıvı faz olarak kullanımı su) azaltılmasını veya iken daha hızlı ve daha tam bir ekstraksiyon ile sonuçlanır. güç ultrason uygulaması ile, katı-faz ekstraksiyon daha verimli, ekonomik ve çevresel bir dostu yapılabilir. Nedeniyle indirgeme veya kirletici veya zararlı çözücülerin kaçınma, ultrasonik ekstre çevre dostu olarak kabul edilebilir yeşil süreç. Ekonomik olarak, süreç maliyetleri enerji, çözücü ve zamanın tasarruf nedeniyle azalır.
bir solvent ekstraksiyon durumunda, bir çözücü (örneğin, bir organik çözücü) çözülür ve bir başka sıvı (örneğin, bir sulu faz) bir bileşiği ayırmak için kullanılır. Genel olarak, daha fazla polar bileşikleri, daha polar bir çözücü içinde çözülür, ve daha az polar bir çözücü içinde daha az polar bileşikleri. Solvent ekstraksiyon kullanılarak, asetonitril ya da başka polar çözücüler kullanılarak bir yağ fazından oksitlenmiş tiofenler (sülfoksitler, sülfonlar) ayırmak da mümkündür. Solvent ekstraksiyon, aynı zamanda, organofosfat tri- olarak asit çözeltilerinden uranyum, plütonyum, toryum ve gibi malzemeler, ayıklamak için kullanılanN--butil fosfat (PUREX işlemi).
senin çözücü kullanımını azaltın: ultrasonik kullanım süreci çözücülerin kullanımını en aza indirir ve çözücü içerisinde ürün yükünü optimize eder. Aynı zamanda daha hızlı ve daha tam alınmasına yol açmaktadır.
Ultrasonik Destekli Oksidatif Desülfirizasyon hakkında daha fazla okumak için buraya tıklayın!
Ultrasonik Soxhlet Ekstraksiyon Destekli
Soxhlet ekstraksiyon sıklıkla, sentetik ve analitik laboratuvarlar kullanılan bir katı-sıvı ekstre etme yöntemidir. Bir maddenin bir çözücü içinde, sadece sınırlı bir çözünürlüğe sahiptir ve katışkı, bu çözücü içinde çözünür olduğunda Soxhlet ekstraksiyonu esas olarak uygulanır.
Ultrason çok başarılı bir şekilde artan verimler ve daha kısa bir ekstraksiyon süresi ile sonuçlanan Soxhlet ekstre alması ile kombine edilebilir.
Ultrasonik destekli Soxhlet ekstre hakkında daha fazla bilgi için lütfen tıklayınız!
Sıvı-Sıvı ekstraksiyonları, erimiş tuzlar veya cıva gibi erimiş metaller gibi bir veya her iki sıvı fazın eridiği karışımlarda yapılabilir. Ultrasonik akış hücre reaktörleri güçlü sıralı sonication gibi erir gibi yüksek viskoziteleri ile bile sıvı işleme için izin verir.
Liç seçici bir atıl çözünmeyen bir katı taşıyıcıdan, bir çözünen çözülür için asitler, çözücüler ya da sıcak su kullanımını tarif eder. Liç sıklıkla cevherlerinden metal çıkartılması için madencilikte kullanılmaktadır.
Ultrasonik Yıkanmasını Faydaları:
Gözenekli malzemelerin küçük delikler yıkama
membranların selektivitelere aşmak
Katı maddeler yok delamine ve katıları deaglomerasyonu
Pasif tabakaların kaldırma
oksit tabakalarının çıkartılması
yüksek bir yüzey gerilim, özellikle sıvılar için tüm malzeme yüzeyini ıslatma
ultrasonik liç hakkında daha fazla bilgi için buraya tıklayın!
Herhangi Ölçeği için Hielscher Ekipmanları
Laboratuarda, tezgah-Üst ve üretim ölçeğinde Sonication
Tüm Hielscher ultrason, 24s / 7d çalıştırmak için bile ultrasonik laboratuar homogenızers toplu veya akış modunda ya hatırı sayılır miktarlar işleyebilir inşa edilir. yüksek hacimler ve yüksek viskoziteleri sorunsuz işlenebilir, böylece tezgah üstü ve endüstriyel ultrasonicators tasarlanmış ve endüstriyel sınıfta inşa edilir – Hatta bu, örneğin, süper kritik CO ile birlikte yüksek basınç ve yüksek sıcaklık (aynı durum talep altında2, Kalıptan çekme yöntemi vs.). Hielscher sağlam ultrasonicators, aşındırıcı sıvıların ve korozif ele yeteneğine sahiptir. Uygun aksesuarlar mümkün çıkarma işlemi gereksinimlerine en iyi şekilde ultrasonik sistemi adapte olun. tehlikeli ortamlarda kurulum için ATEX veya FM puan patlamaya dayanıklı ultrasonik sistemler mevcut.
Böylece Hielscher en sağlam ve güçlü ultrasonik sistemler ve geniş yelpazesi, Aksesuarlar Bu tür sıcak su / sıvı, acidics metal eriyiklerin, tuz erir, çözücü madde olarak malzeme ses dalgalarına maruz sağlar (örneğin, metanol, hekzan, organik, kutuplu çözücü maddeler örneğin asetonitril).
Akış Şeması: ultrasonik faz transfer ekstraksiyon aşamaları
Bendicho, C .; De La Calle, ben .; Pena, K .; Costas, E .; Cabalerio, N .; Lavilla, I. (2012): yeşil analitik kimyada bağlamında katı numunelerin ön işlem Ultrason yardımlı. Analitik Kimya, Vol Eğilimler. 31, 2012, 50-60.
IUPAC. Kimyasal Terminoloji, 2. baskı Compendium. ( “Altın Kitabı”). A. D. McNaught ve A. Wilkinson tarafından derlenmiştir. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML çevrimiçi düzeltilmiş versiyon: http://goldbook.iupac.org (2006) M. Nic, J. Jirat, B. Košata tarafından oluşturulan; A. Jenkins tarafından derlenen güncellemeleri. ISBN 0-9678550-9-8.
Oluseyi, T .; Olayinka, K .; Alo, B .; Smith, R.M. (2011): kirlenmiş toprak örnekleri polisiklik aromatik hidrokarbonlar belirlenmesi için ekstre etme ve temizleme teknikleri karşılaştırılması. Çevre Bilim ve Teknoloji Vol Afrika Dergisi. 5/7, 2011. 482-493.
Petigny, L .; PERINO-Issartier, S .; Wajsman, J .; Chemat, F. (2013): Kesikli ve Boldo Yaprakların sürekli Ultrason Destekli Ekstraksiyon (Peumus boldus Mol.). Moleküler Bilimi 14, 2013 5750-5764 International Journal.
Wang, L .; Weller, C.L. (2006): bitkilerden nutrasötikler ekstraksiyonu son ilerlemeler. Gıda Bilimi Eğilimler & Teknoloji 17, 2006. 300-312.
Ultrasonik Destekli oksidatif desülfürizasyonu (UAODS)
Ultrasonik sıvı işleme genellikle sonifikasyon, ultrasonikasyon, sonifikasyon, İnsonasyon, ultrasonik ışıma ya da akustik alanların uygulaması olarak ifade edilir. Bütün bu şartlar ultrasonik elde etmek için bir sıvı ortam içine yüksek güç ultrason dalgalarının bağlanmasını tarif
karıştırma & Karıştırma,
dispersiyon & Dağılmanın,
partikül büyüklüğü azaltma (freze & bileme),
Nemlendirme & , wettening
lizis & Hücre bozulması,
degasification & Köpük Giderme ,
kesme inceltme ve
Güç ultrason gibi çok yönlü bir işleme tekniği olduğu gibi, ultrasonik cihazlar sonda sonicator, sonik lizatör, ultrason bozucu, ultrasonik öğütücü, sono-ruptor, sonifier, sonik dismembrator, hücre bozucu gibi çeşitli terimler altında bilinmektedir, ultrasonik dağıtıcı veya çözücü.