Analiza difuzivnosti dvofaznih sustava voda – eutektičko otapalo u mikrokanalu

diplomski rad

• Naslov (engleski): Diffusivity analysis of two-phase systems water-deep eutectic solvent in microchannel
• Autor: Marina Jukić
• Mentor: Bruno Zelić (mentor)
• Član povjerenstva: Bruno Zelić (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Jasna Prlić Kardum (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Ana Jurinjak Tušek (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije; Zagreb
• Datum i država obrane: 2018-10-25, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Kemijsko inženjerstvo; Reakcijsko inženjerstvo

Sažetak

Mikroreaktori su umanjeni reaktorski sustavi karakterističnih dimenzija mikrokanala manjih od 500 μm. U odnosu na konvencionalne reaktore, imaju znatno veći omjer specifične površine i volumena, zbog čega je u njima prijenos tvari i topline znatno intenzivniji. Zbog činjenice da je potrebna znatno manja količina kemikalija za provođenje procesa u mikroreaktorima i zbog bolje mogućnosti kontrole radnih uvjeta, korištenjem ovih uređaja smanjuje se i količina otpada. Pozitivan utjecaj na okoliš imaju i eutektička otapala koja su prepoznata kao zelena otapala zahvaljujući svojstvima poput biorazgradivosti, smanjene toksičnosti te jednostavnosti priprave i pročišćavanja. U ovom je radu provedena analiza difuzivnosti dvofaznog sustava voda-eutektičko otapalo u dva mikroreaktora istog tipa, ali različitih dimenzija mikrokanala (250 μm, 500 μm) i unutarnjih volumena (V = 4,13 μL, 8,30 μL). Sintetizirana su eutektička otapala kolin klorid:glicerol i kolin klorid:glukoza s različitim udjelima vode (30 %, 50 %, 80 %) te su im određena gustoća, viskoznost i površinska napetost. Voda obojena bojilom i eutektičko otapalo su odvojeno uvođeni u mikroreaktor pri različitim ukupnim protocima (Q = 1 – 200 μL/min), odnosno različitim vremenima zadržavanja. U svrhu analize profila strujanja određene su bezdimenzijske značajke (Reynoldsova značajka i kapilarni broj). Eksperimentalno je određena relativna koncentracija bojila te uspoređena s matematičkim modelom riješenim jednostavnom numeričkom aproksimacijom za rješavanje sustava parcijalnih diferencijalnih jednadžbi koje opisuju proces difuzije u dvofaznom sustavu voda-eutektičko otapalo.

Sažetak (engleski)

Microreactors are miniaturized reaction systems with caracteristic dimensions of microchannels of less than 500 μm. In comparison to the conventional reactors, microreactors have a significantly greater specific surface to volume ratio, which is the reason for more intensive mass and heat transfer. Smaller amount of chemicals required for carrying out the process and improved control of work conditions cause reduction of waste. Furthermore, positive influence on environment have deep eutectic solvents, also recognized as green solvents, due to properties such as biodegradability, reduced toxicity and simplicity of preparation and purification. In this thesis the analysis of the diffusion of two-phase water-eutectic solvent diffusion was performed in two microreactors with the same configuration, but different microchannel width (250 μm, 500 μm) and volume (4,13 μL, 8,30 μL). Deep eutectic solvents choline chloride:glycerol and choline chloride:glucose with diferent water content (30 %, 50 %, 80 %) were synthesized and their density, viscosity and surface tension were determined. Dyed water and the deep eutectic solvent were separately introduced into the microreactor at different total flow rates (Q = 1 – 200 μL/min), i.e. different retention times. Dimensionless numbers (Reynolds and Capillary number) were determined for the flow profile analysis. Relative concentration of the dye was experimentally measured and compared to the mathematical model solved by a simple numerical approximation for solving system of partial differential equation describing the diffusion process in the two-phase water-deep eutectic solvent system.

• Ključne riječi: mikroreaktor; ionske kapljevine; eutektička otapala; difuzija
• Ključne riječi (engleski): microreactor; ionic liquids; deep eutectic solvents; diffusion
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:868445
• Projekt: Šifra: IP-2016-06-7993; Naziv: Razvoj integriranog mikrosustava za biokatalitičku proizvodnju biodizela; Kratica: DeMSy(BioPro)2; Voditelj: Bruno Zelić; Pravna nadležnost: Hrvatska; Financijer: HRZZ; Linija financiranja: IP
• Studijski program: Naziv: Ekoinženjerstvo; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka ekoinženjerstva (mag. ing. oecoing.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2022-02-21 13:59:58