محصولات دارای رسوب، مانند شیر سویا، معمولاً روی بسته بندی خود نشان می دهند که مخلوط باید قبل از نوشیدن خوب تکان داده شود. با این حال، مواقعی وجود دارد که ترجیح داده می شود همه چیز را با هم مخلوط نکنید. اخیراً تیمی از محققان دانشگاه علم و فناوری پوهانگ (POSTECH)، مؤسسه تحقیقاتی فناوری شیمیایی کره و دانشگاه ملی Chonnam تکنیکی را برای جداسازی مخلوط‌های به خوبی مخلوط شده توسعه داده‌اند و این نوآوری در جامعه دانشگاهی مورد توجه قرار گرفته است. .
تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور جی هون هان از دپارتمان مهندسی شیمی در POSTECH با مدیر جی هون پارک، محقق اصلی سو مین کیم و محقق میونگو چوی از مرکز تحقیقات CO 2 و انرژی در موسسه تحقیقات فناوری شیمیایی کره همکاری کردند. و پروفسور جایون باین از دانشگاه ملی Chonnam برای ایجاد فناوری فرآیندی برای سنتز و تصفیه کارآمد مایعات یونی. تحقیقات آنها اخیراً به عنوان جلد مقاله در نسخه آنلاین Industrial & Engineering Chemistry Research (I&EC Research)، یک مجله بین المللی در زمینه مهندسی شیمی، ارائه شده است.
مایعات یونی نمک هایی هستند که در دمای اتاق یا حتی در دمای نسبتاً پایین به دلیل فعل و انفعالات الکتریکی قوی بین یون هایشان در حالت مایع باقی می مانند. بر خلاف نمک های معمولی، آنها دارای خواص منحصر به فردی مانند غیر قابل اشتعال، فراریت کم، و پایداری حرارتی و شیمیایی هستند که آنها را برای کاربردهای مختلف صنعتی از جمله کاتالیزورها و الکترولیت ها ارزشمند می کند.
یکی از مایعات یونی که بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته است [bmim][BF 4 ] است که به دلیل پایداری بالا و سمیت کم شناخته شده است. با این حال، فرآیند پیچیده و پرهزینه حذف ناخالصی‌هایی مانند کلرید لیتیوم (LiCl) در طول سنتز، مانع مهمی برای تجاری‌سازی این فناوری بوده است.
در این مطالعه، محققان از مبردهای هالوکربنی – به طور خاص، کلرودی فلورومتان (Rf-22) – برای سنتز مایع یونی [bmim][BF 4 ] اقتصادی تر و کارآمدتر از روش های سنتی استفاده کردند. با استفاده از Rf-22 به عنوان واسطه جداسازی فاز، آنها توانستند مخلوطی حاوی متیلیمیدازول را وادار کنند تا به دو لایه مجزا، شبیه به جداسازی روغن و آب، جدا شود.
این تیم جداسازی فاز را با تغییر نسبت [bmim][BF 4 ]، آب و مخلوط‌های هالوکربن مشاهده کردند. سپس داده‌های جمع‌آوری‌شده را در یک مدل نمودار فاز سه‌گانه اعمال کردند. این مدل به صورت بصری ترکیب و فازهای یک مخلوط حاوی سه جزء مختلف را نشان می‌دهد و برای پیش‌بینی فاز تشکیل‌شده بر اساس نسبت‌های هر عنصر استفاده می‌شود.
با استفاده از مدل‌سازی نمودار فاز سه‌گانه، محققان با موفقیت با خلوص بالا [bmim][BF 4 ] با خلوص بیش از 99 درصد تولید کردند. علاوه بر این، آنها توانستند به طور موثر لایه حاوی متیلیمیدازول را که در واکنش سنتز شرکت نمی کرد بازیابی و بازیافت کنند.
سپس این تیم شبیه‌سازی‌های فرآیندی را برای ارزیابی امکان‌سنجی اقتصادی فناوری تصفیه توسعه‌یافته در این مطالعه انجام داد. بر اساس تجزیه و تحلیل هزینه برای تولید 1 تن [bmim][BF 4 ] در روز، آنها تعیین کردند که حداقل قیمت فروش حدود 12000 دلار در هر تن خواهد بود. این نسبت به فناوری‌های فرآیند موجود رقابتی‌تر است و پتانسیل تجاری‌سازی فناوری را نشان می‌دهد.
پروفسور جی هون ها از POSTECH اظهار داشت: “امیدواریم این تحقیق تجاری سازی مایعات یونی را پیش ببرد و راه حل های صنعتی عملی را بر اساس درک ما از این مواد ارائه دهد.” محقق اصلی سو مین کیم از موسسه تحقیقات فناوری شیمیایی کره اهمیت این تحقیق را با بیان این جمله بیان کرد: “این تکنیک را می توان برای حلال های دیگر نیز به کار برد و باعث سنتز طیف وسیعی از مایعات یونی با خلوص بالا می شود.”
Materials provided by Pohang University of Science & Technology (POSTECH). Note: Content may be edited for style and length.
