جهاد دانشگاهی-پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران 1022-7768 42 4 2024 02 20 Microfluidic Ion Separation of Copper via Liquid-Liquid Extraction Process جداسازی یون مس در سامانه های ریزسیالشی توسط فرآیند استخراج مایع - مایع 191 203 710960 FA محمد اکبری کوشکجهء آزمایشگاه تحقیقاتی فرآیندهای جداسازی پیشرفته، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران سید نظام الدین اشرفی زاده آزمایشگاه تحقیقاتی فرآیندهای جداسازی پیشرفته، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران 0000-0002-9584-2037 احمد رهبر آزمایشگاه تحقیقاتی فرآیندهای جداسازی پیشرفته، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران Journal Article 2020 10 15 The use of copper metal and its alloys is increasing day by day due to the unique properties of this metal in the electronics, steel alloys and other applications. One of these methods is the use of microfluidic systems. The use of microfluidic systems in continuous separation processes has received much attention in the last two decades. In this study, first the microfluidic system made of glass was made by laser cutting method and then the solvent extraction of copper metal ion was performed by using the microfluidic technique and using PHOSPHORIC ACID 2-ETHYLHEXYL ESTER (MDEHPA) cation extractor in the Y-Y microchannel and the parameters that affecting it have also been investigated, the experiment was designed by using the response level method and the effect of single and simultaneous operational parameters including volume concentration of the extractor, pH of the aqueous phase and residence ion extraction was investigated. In this regard, the amount of extractor concentration 11% (vol/vol), pH equal to 5 and residence time equal to 20 seconds were obtained as optimal operating conditions. In optimal operating conditions, the amount of copper extraction from the aqueous phase was 88.45%. Also the ratio of two-phase aqueous and organic discharges was changed, which according to the results obtained in the Qorg⁄Qaq ratio equal to 2⁄1 the copper ion extraction efficiency increased from 88.45% to 90.54%. The total volumetric mass transfer coefficients (KLa) were also calculated under different conditions to evaluate the mass transfer performance in the microfluidic system. The results showed that KLa values decreased nonlinearly with increasing residence time. The highest KLa values were observed between (0.13-0.78 1⁄s) during the residence time equal 20 second, which is much higher than the KLa values in batch extraction, which indicates better mass transfer performance of the microfluidic system. با توجه به ویژگی‌های منحصربه‌فرد فلز مس در صنایع الکترونیکی و متالورژی و همچنین استفاده از آلیاژهای مس، استفاده از فلز مس و آلیاژهای آن در سایر کاربردها روزبه‌روز در حال افزایش است. به همین دلیل استخراج این فلز از کانی‌ها با عیار پایین مس و پسماندهای صنعتی و خانگی با استفاده از روش‌های مختلف، از جمله سامانه‌های ریزسیالشی، بسیار مهم است. استفاده از سامانه‌های ریزسیالشی به خصوص در فرآیندهای جداسازی مایع-مایع از مزایایی چون کاهش مسافت نفوذ مولکولی و افزایش سطح ویژه فصل مشترک برخوردار است که منجر به انتقال جرم مؤثری در سامانه‌های ریزسیالشی می‌شود. در این مطالعه، سامانه ریزسیالشی از جنس شیشه با استفاده از روش برش لیزر ساخته شده و سپس با استفاده از استخراج‌کننده کاتیونی 2-اتیل‌هگزیل فسفات (MDEHPA) در الگوی جریان موازی در میکروکانال Y-Y شکل، استخراج حلالی یون فلزی مس انجام شده است. با توجه به نتایج به دست آمده، شرایط بهینه عملیاتی شامل غلظت حجمی استخراج‌کننده برابر با (Vol/Vol) 11‌%، pH برابر 5 و زمان اقامت برابر 20 ثانیه مشخص شده است. در شرایط بهینه، بازدهی استخراج مس از فاز آبی به مقدار 45/88‌% و با تغییر نسبت نرخ جریان‌های دوفاز آبی و آلی به 0.5، بازدهی استخراج به 54/90‌ % افزایش یافت. ضرایب کلی انتقال‌ جرم حجمی KLa نیز تحت شرایط مختلف به منظور ارزیابی عملکرد انتقال جرم در سامانه ریزسیالشی محاسبه شد. نتایج نشان داد مقادیر KLa با افزایش زمان اقامت به صورت غیرخطی کاهش یافتند. بالاترین مقادیر KLa بین بازه 1/s ‌13/0-‌78/0 در طول زمان اقامت برابر ‌20 مشاهده شد که نسبت به مقادیر KLa در استخراج ناپیوسته بسیار بزرگ‌تر می‌باشد که نشان‌دهنده عملکرد انتقال جرمی بهتر سامانه ریزسیالشی است.

https://www.nsmsi.ir/article_710960_3813f64fcc9f054b948ccc3118c1fb07.pdf