|
За последние несколько лет, исследователи Королевского университета в Канаде обнаружили альтернативный, более простой способ изменения свойств воды, смешивая ее с соединением на основе азота и добавления или удаления газообразного диоксида углерода в систему.
В связи с обратимой реакции двуокиси углерода и азотсодержащим соединением, ионная сила воды может быть обратимой: ионные силы увеличивают прочность при введении двуокиси углерода в жидкости, и уменьшается с ее удалением. Если вода была первоначально смешана с органическим растворителем, увеличением ионной силы воды может вызвать разделение смеси на две различные жидкие фазы, которые, как правило, разделены мембраной. В принципе, другие «переключаемые растворители" будут проявлять через диоксид углерода опосредованные изменения в гидрофильности, полярности, свойства флуоресценции, или вязкости.
Переключение растворителей по-прежнему очень новая область, однако, и есть многое, что остается неизвестным. Например, было бы очень полезно знать скорость процесса разделения фаз в переключаемых системах водоснабжения, оптимальную CO2 концентрацию и эффективность азотистых оснований для разделения фаз жидкость-жидкость.
В новой статье, опубликованной в журнале Американского химического общества , группой исследователей во главе с профессором Евгением Кумачевым в Университете Торонто, превратили в новый инструмент под названием микрофлюидное исследование разделение фаз жидкость-жидкость в эффективный способ.
Хотя микрофлюидные технологии ранее были использованы для изучения CO2 о связанных процессов в жидких растворителей, это первый случай, когда микрофлюидики была применена к изучению фазового разделения жидкость-жидкость, опосредованного переключения воды.
"Эта работа может определенно помочь в разработке и оптимизации переключаемых растворителей для многих важных приложений, таких как опреснение воды по прямой осмоса или в качестве альтернативы для высаливающегося процесс в фармацевтической промышленности," сказал Кумачев Phys.org . "Кроме того, наша микрожидкостная технология может быть адаптирована для изучения других явлений, вызванных переключением воды, например, для синтеза и функционализации наночастиц."
Подход микрофлюидики позволил исследователям сделать более глубокий взгляд на процесс переключения воды. Процесс частности, они анализировали введения CO2 пузырьков в растворе воды, содержащей азотистые основания (например, амины), который смешан со вторым растворителем (например, тетрагидрофуран [ТГФ]). При движении по направлению потока CO2 пузырьки взаимодействуют с аминами, в результате чего система разделение фаз на две фазы, ТГФ и водный раствор амина. Удаляя CO2 при нагревании или продувкой другим газом (например, азот), первоначальная жидкость может быть восстановлена. Добавка амина также может быть удалена из раствора в виде газа, оставив очищенную воду.
Это часто можно наблюдать в макромасштабных экспериментов, но здесь ученые смогли исследовать эту реакцию на микроуровне, что позволяет им получить много информации только из одного эксперимента. Они оценивали скорость процесса разделения фаз, рассчитанного минимального количества CO2 , необходимое для завершения разделения фаз, определение наиболее эффективного типа амина и эффективности разделения фаз.
Эти результаты были бы очень трудно, если не невозможно, получить с помощью макромасштабных методов.
Применяя жидкость-жидкость разделение фаз процесса к разным решениям может иметь различные приложения, в том числе опреснения воды и очистки. Результаты этого исследования могут быть использованы для характеристики и повысить эффективность этих процессов способствует быстрому разведку, разработку и оптимизацию новых добавок. Технология микрофлюидики может быть продлен до исследовать эффекты температур, давлений, и композиций на водной коммутации.
"Мы планируем расширить нашу микрофлюидных стратегию для изучения других переключаемых растворители с широким кругом переключаемых свойств, а также открыть для себя новые приложения переключаемых растворителей в микрофлюидном формате", говорит Кумачев.
|
