بررسی تغییرات نقشه الگوهای جریان استخراج حلالی دیکلوفناک سدیم در سیستم‌های میکروفلوئیدیک براساس اعداد بدون بعد

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 7، دوره 15، شماره 4، اسفند 1400، صفحه 73-88   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jacr.2022.688383

نویسندگان

مهوش انصاری مهر¹؛ احمد رهبر کلیشمی^{* 2}؛ هادی شایسته³

¹کارشناس ارشد مهندسی شیمی، فرایندهای جداسازی و فراوری مواد، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

²دانشیار مهندسی شیمی، ، فرایندهای جداسازی و فراوری مواد، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

³دانشجوی دکتری مهندسی شیمی ، فرایندهای جداسازی و فراوری مواد، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

    
       در این پژوهش، استخراج حلالی دیکلوفناک از محیط آبی با استفاده از استخراج‌کننده تترا-ان-بوتیل ­آمونیم بروماید (TBAB) در میکروکانال Y شکل با تاکید بر الگوهای جریان دوفازی مورد مطالعه تجربی قرار گرفت. برای بررسی رقابت بین نیروهای تاثیرگذار بر الگوهای جریان از اعداد بدون بعد مویینگی، وبر و رینولدز استفاده شده است. مشاهده شد که در اعداد مویینگی و وبر پایین جریان لخته‌ای تشکیل می­ شود که نشان می‌دهد در سرعت‌های کم دو فاز، کشش سطحی نیروی تاثیرگذار بر جریان دو فاز است و ازآن‌جایی­که نیروی کشش سطحی به‌طورعمود بر سطح عمل می‌کند، جریان لخته‌ای ایجاد شده است. با افزایش دبی کل از 1_/2 تا ml/h 2 که در گسترده جریان لخته‌ای قرار دارد بازده استخراج از 93 درصد به 90_/4 % کاهش یافت. با افزایش دبی کل از 4 تا ml/h 12 جریان لخته‌ای به موازی تبدیل شد و بازده استخراج از 64_/2 % به 45_/2 % کاهش پیدا کرد. با بررسی عملکرد انتقال جرمی میکروکانال می‌توان گفت در جریان لخته‌ای هرچه دبی کل بیشتر می‌شود (از 1_/2 تا ml/h 2) چرخش‌های داخلی زیادتر می­شود و در نتیجه مقدار ضریب انتقال جرم از 0_/131 به s/1 0_/191 افزایش می‌یابد. در جریان موازی نیز با افزایش دبی از 4 به ml/h 12 به علت کاهش زمان اقامت و افزایش نیرو محرکه غلظت، ضریب انتقال جرم از 0_/241 به s/1 0_/283 افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

ریزسیالشی؛ استخراج مایع‌مایع؛ الگوهای جریان؛ رینولدز؛ وبر؛ مویینگی

مراجع

[1] Mohammadi, Z.; Kelishami, A.R.; Ashrafi, A.; Water Science and Technology 83, 1265-1277, 2021.

[2] Prasetya, N.; Li, K.; Chemical Engineering Journal 417, 129216, 2021.

[3] Smirnova, S.V.; Lyskovtseva, K.A.; Pletnev, I.V.; Microchemical Journal 162, 105833, 2021.

[4] Bokhary, A.; Leitch, M.; Liao, B.Q.; Journal of Water Process Engineering 40, 101762, 2021.

[5] El Maangar, A.; Theisen, J.; Penisson, C.; Zemb, T.; Gabriel, J.C.P.; Physical Chemistry Chemical Physics. 22, 5449–5462, 2020.

[6] Klemz, A.C.; Weschenfelder, S.E.; Lima de Carvalho Neto, S.; Pascoal Damas, M.S.; Toledo Viviani, J.C.; Mazur, L.P.; Marinho, B.A.; dos S. Pereira, L.; da Silva, A.; Borges Valle, J.A.; de Souza, A.A.U.; Guelli U. de Souza, S.M.A.; Journal of Petroleum Science and Engineering 199, 108282, 2021.

[7] Jing, X.; Huang, X.; Wang, H.; Xue, H.; Wu, B.; Wang, X.; Jia, L.; Food Chemistry 348, 129147, 2021.

[8] Tuzen, M.; Elik, A.; Altunay, N.; Journal of Molecular Liquids 329, 115556, 2021.

[9] Benz, K.; Jäckel, K.P.; Regenauer, K.J.; Schiewe, J.; Drese, K.; Ehrfeld, W.; Hessel, V.; Löwe, H.; Chemical Engineering and Technology. 24, 11–17, 2001.

[10] Tian, W.C.; Finehout, E.; “Microfluidics for Biological Applications”, Springer Science & Business Media, Boston, 2009.

[11] Santos, H.A.; Liu, D.; Zhang, H.; “Microfluidics for Pharmaceutical Applications: From Nano/Micro Systems Fabrication to Controlled Drug Delivery”, Elsevier Inc., 2019.

[12] Maurice, A.; Theisen, J.; Gabriel, J.C.P.; Current Opinion in Colloid and Interface Science. 46, 20–35, 2020.

[13] Qian, J.-Y.; Li, X.-J.; Wu, Z.; Jin, Z.-J.; Sunden, B.; Microfluidics and Nanofluidics 23, 116, 2019.

[14] Zhao, Y.; Chen, G.; Yuan, Q.; AIChE Journal 53, 3042–3053, 2007.

[15] Kashid, M.N. Renken.; A.; Kiwi-Minsker, L.; Chemical Engineering Science 66, 3876-3897, 2011.

[16] Dessimoz, A.L.; Cavin, L.; Renken, A.; Kiwi-Minsker, L.; 10th International Conference on Microreaction Technology IMRET 2008 - Topical Conference at the 2008 AIChE Spring National Meeting 63, 283–284, 2008.

[17] Zhao, Y.; Su, Y.; Chen, G.; Yuan, Q.; Chemical Engineering Science 65, 1563–1570, 2010.

[18] Darekar, M.; Singh, K.K.; Mukhopadhyay, S.; Shenoy, K.T.; Industrial & Engineering Chemistry Research. 56, 12215–12226, 2017.

[19] Zhang, Q.; Liu, H.; Zhao, S.; Yao, C.; Chen, G.; Chemical Engineering Journal 358, 794–805, 2019.

[20] Kim, H.B.; Ueno, K.; Chiba, M.; Kogi, O.; Kitamura, N.; Analytical Sciences 16, 871–876, 2000.

[21] Aota, A.; Mawatari, K.; Kitamori, T.; Lab on a Chip 9, 2470–2476, 2009.

[22] Yin, S.; Pei, J.; Peng, J.; Zhang, L.; Srinivasakannan, C.; Hydrometallurgy 175, 64–69, 2018.

[23] Shayesteh, H.; Nodehi, R.; Rahbar-Kelishami, A.; Surfaces and Interfaces 20, 100615, 2020.

[24] Seifollahi, Z.; Rahbar-Kelishami, A.; Journal of Molecular Liquids 231, 1–10, 2017.

[25] Gale, B.K.; Jafek, A.R.; Lambert, C.J.; Goenner, B.L.; Moghimifam, H.; Nze, U.C.; Kamarapu, S.K.; Inventions 3(3), 66, 2018.

[26] Ferraris, S.; Nommeots-Nomm, A.; Spriano, S.; Vernè, E.; Massera, J.; Applied Surface Science 475, 43–55, 2019.

[27] Tsaoulidis, D.; Angeli, P.; Chemical Engineering Journal 262, 785–793, 2015.

[28] Tsaoulidis, D.; Dore, V.; Angeli, P.; Plechkova, N.V.; Seddon, K.R.; Chemical Engineering Journal 227, 151–157, 2013.

[29] Woitalka, A.; Kuhn. S.; Jensen, K.F.; Chemical Engineering Science 116, 1–8, 2014.

[30] Passos, M.L.C.; Saraiva, M.; Journal of the International Measurement Confederation 135, 896–904, 2019.

[31] Sawant, D.K.; Ige, P.P.; Indian Journal of Pharmaceutical Education and Research 51, S754-S760, 2017.

[32] Xie, T.; Jing, S.; Xu, C.; Chemical Engineering Research and Design 128, 37–48, 2017.

[33] Wang, W.T.; Sang, F.N.; Xu, J.H.; Wang, Y.D.; Luo, G.S.; RSC Advances 5, 82056–82064, 2015.

[34] Song, H.; Bringer, M.R.; Tice, J.D.; Gerdts, C.J.; Ismagilov, R.F.; Applied Physics Letters 83, 4664–4666, 2003.

[35] Kashid, M.N.; Renken, A.; Kiwi-Minsker, L.; Industrial and Engineering Chemistry Research 50, 6906–6914, 2011.

[36] Sen, N.; Darekar, M.; Singh, K.K.; Mukhopadhyay, S.; Shenoy, K.T.; Ghosh, S.K.; Solvent Extraction and Ion Exchange 32, 281–300, 2014.

[37] Singh, K.K.; Renjith, A.U.; Shenoy, K.T.; Chemical Engineering and Processing - Process Intensification 98, 95–105, 2015.

[38] Xie, T.; Liu, X.; Xu, C.; Chen, J.; Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 120, 9–19, 2017.