Podrobno

Dizajn in uporaba mikrostrukturirane pervaporacijske naprave za selektivno separacijo modelnih molekul iz vode
ID Potočnik, Helena (Avtor), ID Ambrožič, Rok (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (1,93 MB)
MD5: 941B2A3D8BB4292D6F2089965BB96920

Izvleček
Zaradi želje po intenzifikaciji procesov so se konec 20. stoletja v kemijskem inženirstvu in sorodnih panogah začele uvajati novosti, kot so dajanje prednosti kontinuirni proizvodnji in miniaturizacija, s katero se je razvila mikrofluidika. Slednja zajema različna orodja za manipulacijo tekočin v kanalih dimenzij velikostnega reda od 10$^{-6}$ do 10$^{-4}$ m, njena uporaba pa prinaša številne prednosti; mikrostrukturirane naprave zasedejo manj prostora, omogočajo manjšo porabo surovin, večjo varnost procesov, glavna prednost mikrofluidike pa je boljši nadzor nad različnimi transportnimi pojavi – prenos snovi, gibalne količine in energije. Prav tako se zaradi številnih prednosti vedno pogosteje poslužujemo kontinuirnega obratovanja (mikro)reaktorjev, saj tako lahko izboljšamo učinkovitost in omogočimo integracijo različnih faz procesov. Kontinuirni mikrostrukturirani sistemi so aplikativni v različnih fazah (bio)kemijskih procesov, med drugim jih lahko uporabimo za izvedbo zaključnih procesov (angl. downstream processes, DSPs), katerih glavni namen je izolacija glavnega produkta. To lahko dosežemo z različnimi separacijskimi procesi, kot so obarjanje, filtracija, kromatografija, destilacija, pervaporacija in drugi. Pervaporacija je membranska separacijska tehnika, s katero lahko ločujemo večkomponentne mešanice. V primeru dvokomponentne mešanice je tlačna razlika med kapljevinasto fazo in plinsko fazo na drugi strani membrane gonilo za masni transport ene od komponent skozi membrano, medtem ko druga ostaja v kapljevinasti fazi. V primerjavi z destilacijo se pervaporacija izvaja ob blažjih obratovalnih pogojih, zaradi česar je manj energijsko potratna ter ni omejena s termodinamskim ravnotežjem med kapljevinasto in plinasto fazo, torej omogoča tudi separacijo azeotropnih mešanic. V sklopu magistrskega dela je bila razvita in uporabljena kontinuirna separacija na osnovi pervaporacije v mikrostrukturirani napravi. Z uporabo modelne laboratorijske mikrostrukturirane naprave sem ugotavljala, kako obratovalni pogoji (zadrževalni čas, podtlak in začetna koncentracija) vplivajo na separacijo modelnih molekul. Kot modelni primer je bilo preučeno ločevanje acetona iz vode ter acetofenona, pogostega industrijskega stranskega produkta, iz vodne raztopine fosfatnega pufra. Pri tem je bil preučen še vpliv dodatka globokega evtektičnega topila (angl. deep eutectic solvent, DES) na proces separacije.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:mikrofluidika, pervaporacija, hlapne organske spojine, modeliranje procesov
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-171601 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:248595203 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:28.08.2025
Število ogledov:230
Število prenosov:55
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Design and application of a microstructured pervaporation device for selective separation of model molecules from water
Izvleček:
The pursuit of process intensification led to an introduction of innovations in chemical engineering and related fields at the end of the 20th century, such as a growing preference for continuous processing strategies and miniaturization which enabled the development of microfluidics. This technology includes a range of tools for manipulation of fluids in channels measuring from 10$^{-6}$ to 10$^{-4}$ meters. Its application offers numerous advantages: microstructured devices occupy less physical space, leading to reduced raw material consumption and enhanced process safety, however key advantage of microfluidics is improved control over various transport phenomena (mass, momentum, and energy transfer). Furthermore, the continuous operation of (micro)reactors is gaining attraction due to the numerous benefits it provides, including enhanced efficiency and capability of integrating various process phases. Continuous flow microstructured systems are relevant in several phases of (bio)chemical processes, particularly in downstream processes (DSPs), where the primary objective is recovery of the main product. This can be achieved by employing various separation processes, including precipitation, filtration, chromatography, distillation, and pervaporation. Pervaporation is a membrane-based separation technique, allowing the separation of multi-component mixture. In context of a binary mixture, the pressure difference between the liquid phase and the gas phase on the opposite side of the membrane serves as the driving force for mass transfer of one of the components through the membrane while the other component remains in the liquid phase. Unlike distillation, pervaporation operates under milder conditions, resulting in lower energy consumption, and it is not limited by the thermodynamic equilibrium between the liquid and vapor phases, facilitating the separation of azeotropic mixtures. The master’s thesis was focused on the development and application of continuous pervaporation-based separation process in a microstructured device. By employing a laboratory-scale microstructured device, I investigated how various operating conditions (retention time, pressure, and initial concentration) affect the separation of selected model molecules. Specifically, the thesis analysed the separation of acetone from water, as well as the separation of acetophenone – a common industrial by-product – from an aqueous phosphate buffer solution. Additionally, the effect of the addition of a deep eutectic solvent (DES) on the separation process was examined.

Ključne besede:microfluidics, pervaporation, volatile organic compounds, process modeling

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj