جداسازی فاز های آبی و آلی به کمک فناوری میکروسیالی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

2 هئیت علمی دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

د


در این پژوهش جداسازی آب و هگزان در تراشه‌های میکروسیالی دوبعدی شیشه‌ای، که به روش حکاکی لیزر و اتصال حرارتی ساخته شدند، موردبررسی آزمایشگاهی قرار گرفت. تراشه‌های میکروسیالی شامل یک کانال اصلی و کانال‌های موئین جانبی بوده که می‌بایستی آب از کانال‌های موئین و هگزان از کانال اصلی از تراشه خارج می‌گردید. نتایج نشان داد که با کاهش عرض و افزایش تعداد کانال‌های موئین، و افزایش دبی آب، میزان جداسازی افزایش و با افزایش دبی هگزان و افزایش طول کانال‌های موئین، میزان جداسازی کاهش یافت. همچنین، برای افزایش دبی عملیاتی، تراشه‌های میکروسیالی سه‌بعدی، که شامل چهار میکروجداساز موئین موازی بودند، ساخته شد. با افزایش تعداد کانال‌های موئین از ۲۵ به ۳۵، میزان جداسازی افزایش قابل‌توجهی یافت ولی با افزایش تعداد به ۴۰ تغییر قابل‌توجهی در میزان جداسازی مشاهده نشد. با تراشه‌های سه‌بعدی، بازده جداسازی ۶۰ درصدی در دبی ۱٫۵ میلی‌لیتر  بر دقیقه حاصل گردید که برای افزایش میزان جداسازی یک راهکار کاهش عرض کانال‌های موئین می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]           G. M. Whitesides, "The origins and the future of microfluidics," Nature, vol. 442, pp. 368-373, 07/27/print 2006.
[2]           M. A. Burns, B. N. Johnson, S. N. Brahmasandra, K. Handique, J. R. Webster, and M. Krishnan, "An Integrated Nanoliter DNA Analysis Device," Science, vol. 282, pp. 484-487, 1998.
[3]           T. Thorsen, S. J. Maerkl, and S. R. Quake, "Microfluidic Large-Scale Integration," Science, vol. 298, pp. 580-584, 2002.
[4]           C. F. Bucholz, D. Verhalten, and A. Schwefel, "Ges¨attigten, Aufl¨osung des Salpetersauren Urans  und des Wassers  zu dem Uran Haltigen  Schwefel¨ather," Neues allgem Journal der Chemie, vol. 4, pp. 134–160, 1805.
[5]           D. S. Flett, "Solvent extraction in hydrometallurgy: the role of organophosphorus extractants," Journal of Organometallic Chemistry, vol. 690, pp. 2426-2438, 5/16/ 2005.
[6]           G. Skarnemark, "Solvent Extraction and Ion Exchange in Radiochemistry," in Handbook of Nuclear Chemistry, A. Vértes, S. Nagy, Z. Klencsár, R. Lovas, and F. Rösch, Eds., ed: Springer US, 2011, pp. 2403-2428.
[7]           S. E. Kentish and G. W. Stevens, "Innovations in separations technology for the recycling and re-use of liquid waste streams," Chemical Engineering Journal, vol. 84, pp. 149-159, 10/15/ 2001.
[8]           M. N. Kashid, Y. M. Harshe, and D. W. Agar, "Liquid−Liquid Slug Flow in a Capillary:  An Alternative to Suspended Drop or Film Contactors," Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 46, pp. 8420-8430, 2007/12/01 2007.
[9]           J. P. Brody and P. Yager, "Diffusion-based extraction in a microfabricated device," Sensors and Actuators A: Physical, vol. 58, pp. 13-18, 1// 1997.
[10]         T. Sato K, M. okeshi, T. Sawada, and K. T, "Molecular transport between two phases in a microchannel.," Anal Sci, vol. 16, pp. 455-456, 2000.
[11]         M. Tokeshi and T. Kitamori, "Solvent extraction on chips, in Handbook of Capillary andMicrochip Electrophoresis and Associated Microtechniques," CRC Press, pp. 1021-1035, 2007.
[12]         P. Žnidaršič-Plazl and I. Plazl, "Steroid extraction in a microchannel system—mathematical modelling and experiments," Lab on a Chip, vol. 7, pp. 883-889, 2007.
[13]         H. Miyaguchi, M. Tokeshi, Y. Kikutani, A. Hibara, H. Inoue, and T. Kitamori, "Microchip-based liquid–liquid extraction for gas-chromatography analysis of amphetamine-type stimulants in urine," Journal of Chromatography A, vol. 1129, pp. 105-110, 2006.
[14]         P. Kuban, J. Berg, and P. K. Dasgupta, "Vertically stratified flows in microchannels. Computational simulations and applications to solvent extraction and ion exchange," Analytical chemistry, vol. 75, pp. 3549-3556, 2003.
[15]         S. Bowden, P. Monaghan, R. Wilson, J. Parnell, and J. Cooper, "The liquid–liquid diffusive extraction of hydrocarbons from a North Sea oil using a microfluidic format," Lab on a Chip, vol. 6, pp. 740-743, 2006.
[16]         T. Maruyama, H. Matsushita, J.-i. Uchida, F. Kubota, N. Kamiya, and M. Goto, "Liquid membrane operations in a microfluidic device for selective separation of metal ions," Analytical chemistry, vol. 76, pp. 4495-4500, 2004.
[17]         M. Kashid, Y. Harshe, and D. W. Agar, "Liquid− liquid slug flow in a capillary: an alternative to suspended drop or film contactors," Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 46, pp. 8420-8430, 2007.
[18]         J. G. Kralj, H. R. Sahoo, and K. F. Jensen, "Integrated continuous microfluidic liquid–liquid extraction," Lab on a Chip, vol. 7, pp. 256-263, 2007.
[19]         W. Gaakeer, M. De Croon, J. Van Der Schaaf, and J. Schouten, "Liquid–liquid slug flow separation in a slit shaped micro device," Chemical engineering journal, vol. 207, pp. 440-444, 2012.
[20]         A. Günther, M. Jhunjhunwala, M. Thalmann, M. A.                   Schmidt, and K. F. Jensen, "Micromixing of miscible liquids in segmented gas− liquid flow," Langmuir, vol. 21, pp. 1547-1555, 2005.
[21]         J. Polak and B. C.-Y. Lu, "Mutual solubilities of hydrocarbons and water at 0 and 25 C," Canadian Journal of Chemistry, vol. 51, pp. 4018-4023, 1973.