مطالعه جداسازي كادميم با استفاده از استخراج مايع-مايع در سامانه‌هاي ريزسيالشي

كارشناسي ارشد

جداسازي فلزات با استفاده از روش¬هاي متداول از جمله استخراج حلالي با نقايصي مانند زمان عمليات طولاني، فضاي بزرگ موردنياز و مصرف بالاي انرژي روبرو است. بنابراين به¬كارگيري فناوري جديدي كه بتواند بخشي از اين نقايص را برطرف كرده و استخراج حلالي را بهبود بخشد، حائز اهميت مي¬باشد. ريزسيالش به سبب دارا بودن ويژگي¬هايي شامل انتقال جرم و حرارت بالا و سريع، مصرف كم مواد، كنترل مناسب بر شرايط فرآيندي، حجم كوچك و قابليت يكپارچه¬سازي مي¬تواند بدين منظور به كار گرفته شود. بنابراين در اين پژوهش، استخراج حلالي ريزسيالشي يون كادميم با استفاده از يك استخراج¬كننده كاتيوني (MDEHPA) در الگوي جريان موازي در ميكروكانال¬هاي Y-Y مورد مطالعه قرار گرفت. در ابتدا، اثر پارامترهاي عملياتي بر بازده استخراج با استفاده از روش پاسخ سطح بررسي شد. غلظت استخراج¬كننده (vol/vol) 6%، 3/6=pH و زمان اقامت s 20 به عنوان شرايط بهينه براي استخراج به دست آمدند. استوكيومتري Cd(II)-MDEHPA با استفاده مدل لگاريتمي غلظت استخراج¬كننده-ضريب توزيع به صورت 5/1:1 تعيين شد. همچنين، اثر ابعاد ميكروكانال بر راندمان استخراج نيز مورد بررسي قرار گرفت. افزايش طول و كاهش عرض ميكروكانال موجب افزايش بازده استخراج شد. با استفاده از ميكروكانال با بلندترين طول و كوتاه¬ترين عرض بازده استخراج برابر 3/93% در زمان اقامت s 8 به دست آمد. همچنين، به منظور ارزيابي عملكرد انتقال جرم، مقادير ضرايب انتقال جرم حجمي (K_L a) تحت شرايط مختلف محاسبه شدند. مقادير K_L a با افزايش زمان اقامت در تمامي طول¬ها و عرض¬هاي ميكروكانال به صورت غيرخطي كاهش يافتند. افزايش طول ميكروكانال از cm 6 به cm 12 در زمان اقامت s 2، موجب افزايش K_L a از s/1 473/0 به s/1 571/0 شد ولي در دبي حجمي mL/h 8، موجب كاهش K_L a از s/1 318/0 به s/1 192/0 گرديد. K_L a با كاهش عرض ميكروكانال از μm 800 به μm 400 در زمان اقامت s 2، از s/1 382/0 به s/1 91/0 و همچنين در دبي حجمي mL/h 10، از s/1 141/0 به s/1 626/0 افزايش يافت. مقدار K_L a سامانه ريزسيالشي بسيار بزرگ¬تر از حالت ناپيوسته به دست آمد كه نشان¬دهنده عملكرد انتقال جرمي بهتر ابزار ريزسيالشي است. به علاوه، يك رابطه جديد به منظور پيش¬بيني عدد شروود فاز آبي در ميكروكانال¬ها با الگوي جريان موازي مايع-مايع توسعه داده شد. مقدار خطاي اين مدل 91/9% به دست آمد كه نشان دهنده صحت آن براي پيش¬بيني عدد شروود فاز آبي مي¬باشد.

193046

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر احمد رهبر كليشمي