شبیه‌سازی هیدرودینامیک و انتقال جرم دو فاز امتزاج ناپذیر در میکروکانال Y-Y و حلزونی شکل

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای مهندسی شیمی، دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 استادیار پژوهشکده چرخه سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، تهران، ایران

3 پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، پژوهشکده مواد و سوخت هسته‌ای، تهران

چکیده

میکروسیال، علم و تکنولوژی است که سیال را در حجم 9-10 تا 18-10 لیتر با استفاده از کانال‌هایی با ابعادی در مقیاس میکرو، مورد بررسی قرار می‌دهد. از مهم‌ترین کاربردهای این تکنولوژی، تجزیه و تحلیل جریان سیال است. فرایندهای جداسازی در دستگاه‌های میکروفلوئیدیکی در دو دهه گذشته مورد توجه فراوانی قرار گرفته است. در بین فرایندهای جداسازی مختلف، استخراج مایع-مایع به طور ویژه از مزایایی چون مسافت نفوذ مولکولی پایین و سطح ویژه فصل مشترک بالا که منجر به انتقال جرم مؤثری در دستگاه‌های میکروفلوئیدیکی می‌شود، برخوردار است. میکروفلوئیدیک تکنیک ارزشمندی برای جداسازی یون‌ها و ایزوتوپ‌های پایدار فلزی می‌تواند باشد. ایزوتوپ‌های پایدار برای تحقیق در مورد قابلیت دسترسی به مواد معدنی و متابولیسم مفید هستند. از کاربردهای ایزوتوپ پایدار می‌توان به عنوان ردیاب بدون تابش اشعه، تشخیص بیماری و تصویر برداری هسته‌ای نام برد. این ایزوتوپ‌ها همچنین می‌توانند به عنوان ماده‌ی اصلی یا ماده‌ی خام برای تولید رادیو داروها، آنالیز بیوشیمیایی، رادیوتراپی و کاربرد در علوم محیط زیستی، زمین شناسی و باستان شناسی استفاده شوند. در این پژوهش، جداسازی یون فلزی کلسیم به عنوان مقدمه‌ای بر جداسازی ایزوتوپی کلسیم با استفاده از روش میکروفلوئیدیک مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور، شبیه سازی استخراج مایع-مایع و تکنولوژی میکروفلویدیک برای استخراج و جداسازی یون کلسیم به عنوان روشی نوین در هم ادغام شده‌اند. در این راستا با هدف ارزیابی امکان انجام شبیه‌سازی استخراج یون کلسیم در سیستم میکروفلوئیدیک، نسبت سرعت‌های دوفاز به گونه‌ای انتخاب شد که الگوی جریان داخل میکروکانال به‌صورت موازی باشد. در ابتدا با روش تعیین تراز محل دقیق فصل مشترک تعیین گردید، سپس با استفاده از مدل انتقال اجزاء رقیق میزان انتقال جرم از فاز آبی به آلی سنجیده شد. علاوه‌براین جهت مطالعه تاثیر هندسه در میزان استخراج، هندسه حلزونی شکل نیز مورد بررسی قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 28 مهر 1400

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار