استخراج و حمل و نقل مولکول های آلی با استفاده از غشاهای پلیمری

استخراج و حمل و نقل مولکول های آلی با استفاده از غشاهای پلیمری

اسلاید 1: استخراج و حمل و نقل مولکول های آلی با استفاده از غشاهای پلیمری استاد:ارائه:

اسلاید 2:  چکیده غشاهای پلیمری (PIMs) پتانسیل ارائه جایگزین جذاب برای استخراج حلال سنتی را دارند چراکه آنها به طرز چشمگیری استفاده از رقیق کننده های فرار، اشتعال پذیر و اغلب سمی را کاهش می دهند .علاوه بر این، غشاهای پلیمری همچنین اجازه می دهند مراحل استخراج و برگشت  به طور همزمان و به صورت مداوم انجام گیرد. . اكثريت مطالعات PIM به سمت جداسازي فلز انجام شده است كه شايد حاكي از آن باشد كه غشاهای پلیمری براي تفكيك تركيبات آلي كمتر هستند. بررسی حاضر نشان می دهد که چگونه می توان از غشاهای پلیمری موفقیت آمیز برای جداسازی ترکیبات مختلف آلی با اهمیت محیطی استفاده کرد.

اسلاید 3: مقدمه استخراج حلال یکی از فن آوری های بسیار کاربردی در جداسازی صنعتی است[1]. در حالی که قابل استفاده در برنامه های بزرگ، حجم زیادی از رقیق کننده ها (به عنوان مثال نفت سفید) مورد نیاز است و اینها می توانند مشکلات مرتبط با ایمنی و هزینه و تأثیر منفی بر محیط زیست داشته باشد. استخراج غشاء یک جایگزین مناسب برای استخراج حلال سنتی با مزایای قابل توجهی از جمله کاهش معرف و رقیق کننده است  .[2]استفاده از غشاها برای مقاصد حمل و نقل به دلیل تجارت تا حد زیادی در گونه های فلزی مهم است، به ویژه در صنایع معدن و فرآوری هسته ای[3-6]. با این حال، غشاها برای استخراج و حمل و نقل ترکیبات آلی از طریق دستگاههای نمونه برداری غیرفعال پذیرفته تر شده است [10]و الکترودیالیز [11]در این بررسی به بررسی کاربرد غشاها و بویژه پلیمر غشاها(PIM) ، برای استخراج و حمل و نقل مولکولهای آلی پرداخته شده است.

اسلاید 4: در استخراج غشاء، غشایی به عنوان فاز آلی عمل می کند، جایی که گونه های استخراج شده در آن ذخیره می شوند غشاء برای پردازش بعدی برداشته می شود.در این شکل، استخراج غشاء معادل فاز جامد است. با این حال، استخراج غشاها همچنین قابلیت حمل و نقل را تسهیل می کنند، که هم استخراج و هم امکان می دهد تا استخراج به عقب برگردد و برای ادامه همزمان در طرف های مخالف غشاء[13] با ترکیب انتخابی معرفها (حامل ها) ، غشاها می توانند به جای انتقال غیرفعال گونه های منتخب، به راحتی انجام شوند. غشاء حمل و نقل پتانسیل را برای پیشرفت چشمگیر در سرعت کلی یک فرآیند جداسازی فراهم می کند کاهش پیچیدگی آن.

اسلاید 5: انواع اصلی غشاءهای استخراج مایع عبارتند از: غشاهای مایع حجیم (BLM) ، غشاهای مایع امولسیون (ELM)، غشاهای مایع پشتیبانی شده (SLMs) و غشاهای پلیمری (PIMs) [14]. BLM ها شامل یک فاز مایع است که بین یک فاز تغذیه آبی و یک فاز گیرنده تقسیم می شود (شکل 1).از همزن مکانیکی مراحل مختلف برای تقویت فرآیندهای انتقال جرم مورد استفاده قرار می گیرد و باعث ایجاد پیچیدگی مکانیکی اضافه شده به روش می شود . با این حال، BLM ها از روش های سنتی استخراج حلال استفاده می کنند، به این معنا که BLM ها به مقادیر کمتری از ناقل ها و رقیق کننده ها نیاز دارند. نمونه ای از استفاده BLM در دستگاه های نمونه برداری غیرفعال غشای سلولزی مبتنی بر حلال برای نظارت بر علف کش ها در آب های محیطی است.[10]چنین دستگاههایی می توانند به آسانی لوله های دیالیز باشند که دارای یک حلال مناسب برای انتقال غیرفعال هستند.

اسلاید 6: شکل 1. نمودارهای شماتیک BLM (a) ، ELM (b) و SLM (c) (از Ref. [2] با حسن نیت ارائه دادن (Elsevier)

اسلاید 7: ELM ها شامل گلبول های امولسیون هستند که ترکیبی از محلول گیرنده و فاز مایع غشای آلی می باشند. (شکل1 ) [2] تثبیت گلوبولهای امولسیون توسط یک سورفاکتانت است که باعث می شود کره در محلول خوراک پراکنده شود. امولسیون دوتایی با یک سطح بزرگ سطحی بین سطح گلوبولهای امولسیون و فاز گیرنده مشخص می شود که انتقال سریع جرم را امکان پذیر می کند. پس از دستیابی به تعادل ، فاز آبی از گلوبولهای امولسیون جدا می شود که متعاقباً به یک لایه غشایی مایع آلی و محلول گیرنده آبی تقسیم می شوند. مشکلات اصلی جداسازی ELM به شکل گیری و تجزیه امولسیون مربوط می شود ، بنابراین میزان جذب تجاری ELM ها را محدود می کند. با پر کردن منافذ یک غشای متخلخل آبگریز (به عنوان مثال، PTFE ، پلی تترافلورو اتیلن یا پلی پروپیلن) با یک مایع آلی تهیه می شوند (شکل 1). غشای آبگریز به عنوان یک تکیه گاه جامد برای فاز مایع که با استفاده از نیروی مویرگی در منافذ آن حفظ شده عمل می کند. با این حال، با گذشت زمان ، فاز مایع به محلول های گیرنده و خوراک می رسد.[2]انواع فوق از سیستم های غشایی در استخراج و انتقال ترکیبات آلی کاربرد دارد و اینها در جدول 1 خلاصه شده است.