استخراج پروپیونیک اسید از آب در میکروکانالهای T شکل: اثر طول کانال اختلاط و دبی جریان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو / دانشگاه رازی

2 هیئت علمی / دانشگاه رازی

3 دانشجو / دانشگاه امیرکبیر

چکیده

در این تحقیق، میکروکانال‌های T- شکل برای استخراج پروپیونیک اسید از آب با استفاده از حلال 1-اکتانول به‌کار برده شده است. اثرات طول کانال اختلاط و دبی جریان سیال بر مشخصه‌های انتقال جرم بین دو فاز مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها در چهار میکروکانال با طول‌های 10، 20، 30 و cm40 در شدت جریان‌های بین 2 و mL/min 16 انجام شد. اثر افزایش طول کانال بر ضریب انتقال جرم، بازده استخراج و افت فشار مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش طول کانال اختلاط باعث افزایش انتقال جرم می‌شود اما افت فشار در میکروکانال را نیز بیشتر می‌کند. در این راستا، معیار نسبت عملکرد تعریف شد که مقدار آن با افزایش طول کانال اختلاط تا cm30 افزایش و پس از آن کاهش یافت. این تحقیق بیانگر آن است که استفاده از سیستم‌های پیوسته میکروفلوئیدیک برای استخراج پروپیونیک اسید از آب می‌تواند جایگزین مناسبی برای سیستم‌های ناپیوسته متداول باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]           W. E. TeGrotenhuis, R. J. Cameron, M. G. Butcher, P. M. Martin, and R. S. Wegeng (1999) "Microchannel Devices for Efficient Contacting of Liquids in Solvent Extraction", Separation Science and Technology, 34, 951-974.
[2]           L. Yang, Y. Zhao, Y. Su, and G. Chen (2013) "An Experimental Study of Copper Extraction Characteristics in a T-Junction Microchannel", Chemical Engineering & Technology, 36, 985-992.
[3]           D. Das, S. Duraiswamy, Z. Yi, V. Chan, and C. Yang (2015) "Continuous Droplet-Based Liquid-Liquid Extraction of Phenol from Oil", Separation Science and Technology, 50, 1023-1029.
[4]           M. Sato, and M. Goto (2004) "Note: Gas Absorption in Water with Microchannel Devices", Separation Science and Technology, 39, 3163-3167.
[5]           J. Tang, X. Zhang, W. Cai , and F. Wang (2013) "Liquid–liquid extraction based on droplet flow in a vertical microchannel", Experimental Thermal and Fluid Science, 49, 185-192.
[6]           L. Zhang, F. Xie, S. Li, S. Yin, J. Peng, and S. Ju (2015) "Solvent extraction of Nd(III) in a Y type microchannel with 2-ethylhexyl phosphoric acid-2-ethylhexyl ester", Green Processing and Synthesis, 4.
[7]           M. N. Kashid, A. Gupta, A. Renken, and L. Kiwi-Minsker (2010) "Numbering-up and mass transfer studies of liquid–liquid two-phase microstructured reactors", Chemical Engineering Journal, 158, 233-240.
[8]           A.-L. Dessimoz, L. Cavin, A. Renken, and L. Kiwi-Minsker (2008) "Liquid–liquid two-phase flow patterns and mass transfer characteristics in rectangular glass microreactors", Chemical Engineering Science, 63, 4035-4044.
[9]           M. N. Kashid, A. Renken, and L. Kiwi-Minsker (2011) "Influence of Flow Regime on Mass Transfer in Different Types of Microchannels", Industrial & Engineering Chemistry Research, 50, 6906-6914.
[10]         R. S. Boogar, R. Gheshlaghi, and M. A. Mahdavi (2013) "The effects of viscosity, surface tension, and flow rate on gasoil-water flow pattern in microchannels", Korean Journal of Chemical Engineering, 30, 45-49.
[11]         J. W. Coleman, and S. Garimella (1999) "Characterization of two-phase flow patterns in small diameter round and rectangular tubes", International Journal of Heat and Mass Transfer, 42, 2869-2881.
[12]         P. Plouffe, D. M. Roberge, and A. Macchi (2014) "Liquid–liquid flow regimes and mass transfer in various micro-reactors", Chemical Engineering Journal, 300, 9-19
[13]         A. Keshav, K. L. Wasewar, and S. Chand (2008) "Extraction of propionic acid using different extractants (tri-n-butylphosphate, tri-n-octylamine, and Aliquat 336)", Industrial & Engineering Chemistry Research, 47, 6192-6196.
[14]         Y. S. Aşçı, and İ. İnci (2009) "Extraction equilibria of propionic acid from aqueous solutions by Amberlite LA-2 in diluent solvents", Chemical Engineering Journal, 155, 784-788.
[15]         A. Keshav, K. L. Wasewar, and S. Chand (2008) "Extraction of propionic acid with tri-n-octyl amine in different diluents", Separation and Purification Technology, 63, 179-183.
[16]         H. Ghanadzadeh, A. Ghanadzadeh, M. Moein, S. Shekarsaraee, and Y. Jamshidi (2012) "Binodal curves and tie line data of the water–propionic acid–iso-butyl acetate at T=(298.2, 308.2, 318.2, and 328.2)K", Thermochimica Acta, 540, 116-122.
[17]         E. İnce, and Y. S. Aşçı (2014) "(Liquid+liquid) equilibria of the (water+carboxylic acid+dibasic esters mixture (DBE-2)) ternary systems", Fluid Phase Equilibria, 370, 19-23.
[18]         Y. Zhao, G. Chen, and Q. Yuan (2007) "Liquid–liquid two-phase mass transfer in the T-junction microchannels", AIChE Journal, 53, 3042-3053.
[19]         N. Assmann, and P. R. von Rohr (2011) "Extraction in microreactors: Intensification by adding an inert gas phase", Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 50, 822-827.
[20]         D. Tsaoulidis, V. Dore, P. Angeli, N. V. Plechkova, and K. R. Seddon (2013) "Dioxouranium(VI) extraction in microchannels using ionic liquids", Chemical Engineering Journal, 227, 151-157.
[21]         S. Eiamsa-Ard (2010) "Study on thermal and fluid flow characteristics in turbulent channel flows with multiple twisted tape vortex generators", International Communications in Heat and Mass Transfer, 37, 644-651.
[22]         M. Rahimi, S. R. Shabanian, and A. A. Alsairafi (2009) "Experimental and CFD studies on heat transfer and friction factor characteristics of a tube equipped with modified twisted tape inserts", Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 48, 762-770.
[23]         Y. Su, Y. Zhao, G. Chen, and Q. Yuan (2010) "Liquid–liquid two-phase flow and mass transfer characteristics in packed microchannels", Chemical Engineering Science, 65, 3947-3956.
[24]         J. Jovanović, E. V. Rebrov, T. A. Nijhuis, M. T. Kreutzer, V. Hessel, and J. C. Schouten (2012) "Liquid–Liquid Flow in a Capillary Microreactor: Hydrodynamic Flow Patterns and Extraction Performance", Industrial & Engineering Chemistry Research, 51, 1015-1026.