مطالعه ی فرآیند استخراج مایع-مایع کلسیم در میکروکانال های موازی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

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

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

3 دانشیار، دانشگاه تهران، تهران، ایران

4 استاد، تهران، دانشگاه تهران

چکیده

در این پژوهش الگوهای جریان در شش سیستم جریان مایع-مایع شامل کلروفرم/بوتیل‌استات/اتیل‌استات/کروسن/بوتانول/اکتانول-آب در یک سیستم افزایش‌مقیاس‌یافته‌ی میکروفلوئیدیک مورد مطالعه قرار گرفت. سه الگوی جریان اصلی شامل اسلاگ، قطره‌ای و موازی در میکروکانال‌های موازی مشاهده شد. الگوی جریان یکنواخت با درصد غیر یکنواختی کم‌تر از 10 درصد در میکروکانال‌های موازی نشان‌دهنده‌ی کیفیت بالای میکروکانال‌ها و افزایش‌مقیاس موفق در سیستم مذکور دارد. با تحلیل الگوهای جریان مختلف، الگوی جریان موازی با جداسازی کامل فازی به عنوان الگوی جریان ایده‌آل جهت انجام تست‌های جداسازی انتخاب شد. با استفاده از سیستم آب-کلروفرم و اترتاجی DCH18C6 بالاترین درصد استخراج در میان حلال‌های آلی و اترهای تاجی مختلف بدست آمد. اثر غلظت کلسیم، غلظت اترتاجی و pH با استفاده از سیستم مذکور بر روی جداسازی کلسیم بررسی و شرایط بهینه جداسازی با استفاده از روش سطح پاسخ محاسبه شد. محاسبه‌ی بازده استخراج در شرایط بهینه با استفاده از زنجیره‌ی سه‌تایی میکروفلوئیدیک نشان می‌دهد درصد جداسازی در مدت زمان حدود 3.5 ثانیه به بیش از 60 درصد از غلظت تعادلی می‌رسد. اضافه کردن مایع یونی EMIM NTf_2 به حلال‌های آلی نشان می‌دهد که بهبودی شگرفی در میزان استخراج کلسیم در مورد ترکیب بوتیل استات و EMIM NTf_2 ایجاد می‌شود. بنابراین جداسازی کلسیم به‌کمک ترکیب مذکور با استفاده از زنجیره‌ی سه‌تایی میکروفلوئیدیک انجام شد. محاسبه‌ی زمان اقامت در زنجیره‌ی سه‌تایی میکروفلوئیدیک در این حالت نشان می‌دهد که در مدت زمان اقامت حدود 1.6 ثانیه می‌توان به بیش از 95 درصد از غلظت تعادلی رسید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 27 دی 1400

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار