Technologie ultrazvukové extrakce

Extrakce ultrazvukem, také známá jako ultrazvuková asistovaná extrakce, ultrazvuková extrakce. Jedná se o vícestupňový efekt, jako je silný kavitační efekt, rušivý efekt, vysoké zrychlení, rozdrcení a míchání vyvolané tlakem ultrazvukového záření, které zvyšuje frekvenci a rychlost molekulárního pohybu a zvyšuje sílu pronikání rozpouštědla, čímž urychluje vstup cílové složky do rozpouštědla. Podporovat postup těžby.

Ultrazvukové vlny jsou elastické mechanické vibrační vlny, které jsou v podstatě odlišné od elektromagnetických vln. Vzhledem k tomu, že elektromagnetické vlny se mohou šířit ve vakuu, musí se ultrazvukové vlny šířit prostřednictvím médií a při průchodu médii tvoří celý proces včetně expanze a komprese.

Proces expanze vytváří v kapalině podtlak. Pokud je ultrazvuková energie dostatečně silná, proces expanze vytváří bubliny v kapalině nebo roztrhuje kapalinu do malých otvorů. Tyto otvory jsou uzavřeny okamžitě a při zavření se vytváří okamžitý tlak až 3000 MPa, který se nazývá kavitace, a celý proces je ukončen za 400 μs.

Tato kavitace může rafinovat různé látky a vytvořit emulze, urychlit vstup cílových složek do rozpouštědla a výrazně zvýšit rychlost extrakce. Kromě kavitace je mnoho vedlejších účinků ultrazvuku také prospěšné pro přenos a extrakci cílových složek.

Význam fenoménu kavitace je to, co se stane, když bublina praskne. V určitém okamžiku již bublina efektivně neabsorbuje ultrazvukovou energii, a vytváří tak implozi. Rychlá adiabatická komprese plynů a par v bublinách nebo dutinách vytváří extrémně vysoké teploty a tlaky. Protože objem bublin je velmi malý vzhledem k celkovému objemu kapaliny, generované teplo je okamžitě ztraceno a neovlivňuje významně podmínky prostředí. Rychlost chlazení po rozbití dutinové dutiny se odhaduje na asi 1010 ° C / s.

V čisté kapalině, když se roztrhne díra, zůstane vždy sférická vzhledem ke stejným podmínkám kolem ní; nicméně, na pevné hranici, prasknutí díry je non-jednotný, proto vytvářet vysokorychlostní kapalný paprsek, který přemění potenciální energii expandované bubliny do Kinetická energie kapalného paprsku se pohybuje v bublině a proniká bublina zeď.

Vliv proudu na pevný povrch je velmi silný a může způsobit značné poškození oblasti nárazu, což vede k vysoce aktivnímu čerstvému povrchu. Vliv deformace trhlinové bubliny na povrch je několikanásobně větší než nárazová síla generovaná rezonancí bublin.

Pomocí výše uvedených účinků ultrazvukových vln je velmi účinné extrahovat různé cílové složky z různých typů vzorků. Aplikace ultrazvukových vln, vysoké teploty (zvýšení rozpustnosti a difúzního koeficientu) generované na kontaktním povrchu organického rozpouštědla (nebo vody) a pevného substrátu, zvýšení propustnosti a rychlosti přenosu a oxidační energie radikálu generovaného ultrazvukovým rozkladem atd. Poskytuje vysokou extrakční energii.

Samotný ultrazvuk byl široce používán v oblasti chemie a jeho aplikace na různé separace také ukázala mnoho výhod. Ultrazvukové působení na kapalné, kapalné, dvoufázové, kapalné, vícefázové systémy, povrchové systémy a membránové propojovací systémy vytvoří řadu fyzikálně-chemických účinků a vyvolá různé další účinky, jako jsou turbulenční efekty a rušivé účinky v mikroprostředí. , účinky rozhraní a účinky na koncentraci energie atd., způsobující jedinečné změny v médiu šíření.

Tyto akce poskytují více aktivních center a také podporují dvoufázový přenos hmoty pro udržení gradientů koncentrace a podporu reakcí. Tyto charakteristiky nejsou snadno dosažitelné některými konvenčními prostředky a ultrazvuková extrakce využívá těchto vlastností.