Ispitivanje efikasnosti miješanja u mikroreaktorima korištenjem integriranih pH-senzorskih filmova

diplomski rad

• Naslov (engleski): Investigation of mixing efficiency inside microreactors using integrated pH-sensing films
• Autor: Anđela Nosić
• Mentor: Domagoj Vrsaljko (mentor)
• Član povjerenstva: Domagoj Vrsaljko (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Ivan Karlo Cingesar (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Petar Kassal (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije; Zagreb
• Datum i država obrane: 2024-09-13, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Kemijsko inženjerstvo

Sažetak

Cilj ovog rada bio je pripremiti pH-senzorski film na osnovi lakmusa i metil crvenog sol-gel postupkom uz tetraetoksisilan (TEOS) i feniltrimetoskisilan (FTMS) kao prekursore. Zatim primijeniti pripremljene filmove u mikroreaktorima sa i bez statičkih miješalica 3D-ispisanih stereolitografijom (engl. Stereolithography, SLA) od High Temp smole i digitalnom obradom svjetla (engl. Digital Light Processing, DLP) od Anycubic Basic smole s ciljem ispitivanja efikasnosti miješanja. Pripremljeni pH-senzorski filmovi karakterizirani su mjerenjem kontaktnog kuta na goniometru uz vodu i dijodometan kao testne kapljevine. Efikasnost miješanja pratila se promjenom boje pH-senzorskog filma analizom fotografija mikroreaktora tijekom istraživanja u programu Color Picker AR i određivanjem vrijednosti h (engl. hue). Ispitivanje efikasnosti miješanja provedeno je na način da su se u kanalima mikroreaktora u kontakt dovodile otopine pH-vrijednosti 2 i 11, 2 i 7 te 7 i 11 pri jednakom protoku. Najuočljivija promjena boje pH-senzorskog filma i posljedično najbolje praćenje efikasnosti miješanja postignuto je korištenjem otopina pH 2 i 11. Efikasnost miješanja se s navedenom kombinacijom otopina pratila tijekom 20 ciklusa u trajanju od 2 min prilikom čega je u svakom ciklusu jedna od otopina bila u suvišku. pH-senzorski film na osnovi lakmusa i metil crvenog nije pokazivao promjenu boje u otopinama različitih pH-vrijednosti pa je za ispitivanje efikasnosti miješanja korišten film na osnovi lakmusa i titanijevog dioksida, TiO2. Promjena boje pH-senzorskog filma odvijala se nakon jedne minute, a film je pokazivao promjenu boje tijekom cijelog istraživanja čime se potvrdila mogućnost njegove višestruke upotrebe. Ispitivanjem efikasnosti miješanja zaključeno je da u mikroreaktorima sa statičkim miješalicama dolazi do poboljšanja miješanja otopina.

Sažetak (engleski)

The aim of this research was to prepare pH-sensor film based on litmus and methyl red by sol-gel method with tetraethoxysilane (TEOS) and phenyltrimethoxysilane (PTMS) as precursors and to apply prepared pH-sensor film in microreactors without and with two types of static mixers for investigation of mixing efficiency. Microreactors made of High Temp resin were 3D printed by stereolithography (SLA) and microreactors made of Anycubic Basic resin were 3D printed by digital light processing (DLP). Prepared pH-sensor films were characterized by measuring contact angle using water and diiodomethane as test liquids. Mixing efficiency was observed through color change of pH-sensor films and determining hue value in program Color Picker AR. The research was carried out in a way that solutions of pH values of 2 and 11, 2 and 7 and 7 and 11 were mixed inside channels of microreactors at an equal flow rate. The most notable color change of pHsensor film and consequently the best monitoring of mixing efficiency was achieved using solutions of pH 2 and 11. Mixing efficiency was observed with that combination of solutions during 20 cycles lasting 2 minutes. In every cycle, one of the solutions was in excess. pH-sensor film based on litmus and methyl red did not show color change in solutions of different pH values so it was not used in mixing efficiency tests. Instead, pH-sensor film based on litmus and titanium dioxide, TiO2 was used. pH-sensor film changed color after 1 minute and the film showed color change during entire duration of research. This showed that the film can be used multiple times. By observing mixing efficiency, it was concluded that there is an improvement in mixing in microreactors with static mixers.

• Ključne riječi: aditivna proizvodnja; mikroreaktori; statičke miješalice; sol-gel postupak; pH-senzorski film; lakmus; metil crveno
• Ključne riječi (engleski): additive manufacturing; microreactors; static mixers; sol-gel method; pH-sensor films; litmus; methyl red
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:296661
• Studijski program: Naziv: Kemija i inženjerstvo materijala; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: sveučilišni/a magistar/magistra inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (univ. mag. ing. cheming.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2024-09-24 12:29:34