Technologia ekstrakcji ultradźwiękowej

Ekstrakcja ultradźwiękowa, znana również jako ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami, ekstrakcja ultradźwiękowa. Jest to efekt wieloetapowy, taki jak silny efekt kawitacji, efekt zakłócenia, duże przyspieszenie, zgniatanie i efekt mieszania generowany przez ciśnienie promieniowania ultradźwiękowego, które zwiększa częstotliwość i prędkość ruchu molekularnego i zwiększa siłę penetracji rozpuszczalnika, przyspieszając w ten sposób wejście kierować składniki do rozpuszczalnika. Promuj postęp ekstrakcji.

Fale ultradźwiękowe są elastycznymi falami drgań mechanicznych, które zasadniczo różnią się od fal elektromagnetycznych. Ponieważ fale elektromagnetyczne mogą rozprzestrzeniać się w próżni, fale ultradźwiękowe muszą rozprzestrzeniać się przez media, a gdy przechodzą przez media, tworzą cały proces, w tym rozszerzanie i kompresję.

W cieczy proces rozprężania wytwarza podciśnienie. Jeśli energia ultradźwiękowa jest wystarczająco silna, proces rozprężania tworzy pęcherzyki w cieczy lub rozrywa ciecz na małe otwory. Otwory te są natychmiast zamykane, a chwilowe ciśnienie do 3000 MPa jest generowane po zamknięciu, co nazywa się kawitacją, a cały proces kończy się w 400 μs.

Ta kawitacja może uszlachetniać różne substancje i tworzyć emulsje, przyspieszać wchodzenie docelowych składników do rozpuszczalnika i znacznie zwiększać szybkość ekstrakcji. Oprócz kawitacji wiele wtórnych efektów ultradźwięków jest również korzystnych dla przenoszenia i ekstrakcji komponentów docelowych.

Znaczenie zjawiska kawitacji ma miejsce, gdy pęknie bańka. W pewnym momencie pęcherzyk nie pochłania już skutecznie energii ultradźwiękowej, tworząc w ten sposób implozję. Szybkie adiabatyczne sprężanie gazów i par w pęcherzykach lub wgłębieniach powoduje powstawanie bardzo wysokich temperatur i ciśnień. Ponieważ objętość pęcherzyków jest bardzo mała w stosunku do całkowitej objętości cieczy, wytwarzane ciepło jest natychmiast tracone i nie wpływa znacząco na warunki środowiskowe. Szybkość chłodzenia po pęknięciu pęcherzyka wgłębnego szacuje się na około 1010 ° C / s.

W czystej cieczy, gdy dziura pęka, zawsze pozostaje sferyczna z powodu tych samych warunków wokół niej; jednak na stałej granicy pęknięcie otworu jest nierównomierne, tworząc w ten sposób szybki strumień cieczy, który przekształca energię potencjalną rozprężonego pęcherzyka w energię kinetyczną płynnego strumienia poruszającego się w bańce i penetruje ściana z bąbelkami.

Oddziaływanie strumienia na powierzchnię stałą jest bardzo silne i może spowodować znaczne uszkodzenie strefy uderzenia, co skutkuje wysoce aktywną świeżą powierzchnią. Wpływ odkształcenia pęcherza pęknięcia na powierzchnię jest kilka razy większy niż siła uderzenia wytwarzana przez rezonans pęcherzykowy.

Wykorzystując powyższe efekty fal ultradźwiękowych, bardzo efektywne jest wyodrębnianie różnych elementów docelowych z różnych typów próbek. Zastosowanie fal ultradźwiękowych, wysokiej temperatury (zwiększenie rozpuszczalności i współczynnika dyfuzji) generowanych na powierzchni kontaktowej rozpuszczalnika organicznego (lub wody) i podłoża stałego, zwiększając przepuszczalność i szybkość transmisji oraz energię utleniającą rodnika generowanego przez rozkład ultradźwiękowy itp. Zapewnia wysoką energię ekstrakcji.

Sama ultradźwięki są szeroko stosowane w dziedzinie chemii, a ich zastosowanie w różnych rozdziałach wykazało również wiele zalet. Działanie ultradźwiękowe na układy dwufazowe, wielofazowe, układy powierzchniowe i układy interfejsów membranowych ciecz-ciecz, ciecz-ciało stałe wytworzy szereg efektów fizykochemicznych i wywoła różne dodatkowe efekty, takie jak efekty turbulencji i zakłócenia w mikrośrodowisku. , efekty interfejsu i efekty koncentracji energii itp., powodujące unikalne zmiany w medium propagacyjnym.

Działania te zapewniają bardziej aktywne ośrodki, a także promują dwufazowy transfer masy w celu utrzymania gradientów stężenia i promowania reakcji. Te cechy nie są łatwo uzyskiwane za pomocą pewnych konwencjonalnych środków, a ekstrakcja ultradźwiękowa wykorzystuje te cechy.