22557

استخرلج ديكلوفناك از پساب در سيستم هاي ريزسيالش با تاكيد بر الگوهاي جريان دوفازي

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي - فرايندهاي جداسازي

1396

1399/04/11

دكتر احمد رهبر كليشمي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در سال‌هاي اخير، ديكلوفناك به‌عنوان دسته جديدي از تركيبات دارويي آلوده‌كننده آب، توجه زيادي را به خود جلب كرده است؛ بنابراين انتخاب يك روش مناسب براي جداسازي اين تركيب از محيط‌هاي آبي، بسيار مهم است. از استخراج حلالي در سامانه‌هاي ريزسيالش به دليل مصرف كم مواد، مساحت فصل مشترك بالا، زمان نفوذ كوتاه و كنترل مناسب فرايند مي‌توان به اين منظور استفاده كرد؛ بنابراين در اين پژوهش، استخراج حلالي ديكلوفناك از محيط آبي با استفاده از استخراج‌كننده تترا-ان-بوتيل آمونيوم برومايد (TBAB) در ميكروكانال Y شكل با تاكيد بر الگوهاي جريان دوفازي مورد مطالعه تجربي قرار گرفت. براي اين كار، ابتدا ميكروكانال‌هايي از جنس شيشه به روش برش ليزر ساخته شد و پس از اصلاح سطح، هيدروديناميك سه الگوي جريان موازي، لخته‌اي و قطره‌اي در آن بررسي شد. سپس اثر پارامترهاي مهم مانند سرعت جريان، نسبت دبي فاز آلي به دبي فاز آبي، زمان اقامت و ابعاد ميكروكانال بر روي ميزان استخراج و ضريب انتقال جرم كلي حجمي در سه الگوي جريان گفته‌شده بررسي شد. نتايج نشان داد كه در دبي‌هاي يكسان از دو فاز، با افزايش سرعت و تغيير جريان از لخته‌اي به موازي، راندمان كاهش يافت. در نسبت دبي بيشتر از 2.5 جريان از لخته‌اي به قطره‌اي تبديل شد و به علت افزايش سطح ويژه، راندمان استخراج افزايش يافت. در شرايط يكسان، دو جريان لخته‌اي و موازي مقايسه شد و جريان لخته‌اي با 10.7 درصد راندمان بيشتر نسبت به جريان موازي، عملكرد بهتري را نشان داد. در جريان لخته‌اي راندمان استخراج تعادلي (99.2 درصد) با زمان اقامت 19 ثانيه حاصل شد. ضريب انتقال جرم كلي حجمي در طول 6، 9 و 12 سانتي‌متر و عرض 400، 600 و 800 ميكرون ميكروكانال بررسي شد و نتايج نشان داد در طول 9 سانتي‌متر و عرض 400 ميكرون، ميكروكانال بهترين عملكرد انتقال جرم را دارد.

1399/07/30

Extraction of Diclofenac from Wastewater in Microfluidic Systems with Emphasis on Two‐phase Flow patterns

7/2/2021 12:00:00 AM

In recent years, considerable attention has been focused on diclofenac as a group of emerging water contaminants. Therefore, choosing a suitable method for separation of this compound from aquatic environment is very important. Microfluidic solvent extraction can be used for this purpose due to low material consumption, high surface area to volume ratio, short diffusion length and good process control. In this work, liquid-liquid two‐phase flow patterns and extraction of diclofenac from aqueous solution with Tetra-n-butylammonium bromide (TBAB) in microchannel were experimentally studied. The effect of different parameters such as flow rate, flow rate ratio, residence time and channel dimensions on extraction efficiency and volumetric mass transfer coefficient in three different flow pattern including parallel flow, slug flow and droplet flow were investigated. Our experimental results show that at the same flow rate of two phases, an increases in total flow rate changes flow pattern from slug to parallel flow and extraction efficiency decreases. droplet flow was observed at the higher organic to aqueous flow rate ratio of 2.5 and extraction efficiency increased due to increase in specific interfacial area. At the same conditions, parallel and slug flow were compared with each other, and extraction efficiency of slug flow was 10.7% higher than that of parallel flow. At the residence time 19 s, equilibrium efficiency (99.2%) was achieved in slug flow. Volumetric mass transfer coefficient was examined at channel length of 6 cm, 9 cm and 12 cm and width of 400 μm,600 μm and 800 μm. The results demonstrated that microchannel at the length of 9 cm and width of 400 μm has the best mass transfer performance.