جداسازی میکرو در سیستم های سیالات: یک مرور پیشرفته
چکیده
تکنولوژی جداسازی میکرو بر مبنای کاربرد واحدهای تجهیزات با یک ساختار میکرو است. این واحدها حاوی عناصر ساختارمندی با ابعاد ریزمقیاس (مقیاس میکرو) هستند و برای اجرای عملیات های واحدهای پایین دست کلاسیک در داخل فرآیند تولید ریزمقیاس کلی، ضروری می باشند. با این حال توسعه واحدهای جداسازی میکرو برای مخلوط های سیالات با مشکلات قابل توجهی مواجه می گردد. ما در این مقاله فعالیت های تحقیقات جاری در حوزه تکنولوژی جداسازی میکرو را مرور می کنیم که روی عملیاتهای واحدهای استخراج، جذب/واجذبی، تقطیر، و همچنین طبقه بندی ذرات یا ریز قطره ها متمرکز است. همچنین مثالهایی را برای کاربرد ترکیبی از عملیات های مختلف جداسازی میکرو ارائه می دهیم. مزایا و معایب عملیات های جداسازی میکرو را نیز بیان می کنیم.
1. مقدمه
یک ویژگی مشخصه از عملیات های تکنولوژی فرآیند میکرو این است که فازهای تماسی در داخل ساختارهای میکرو حرکت میکنند. پیشوند میکرو به معنای ساختارهایی با ابعاد معمول است که ابعادشان بین زیرمیلیمتری تا زیرمیکرونی متغیر است. در نتیجه واحدهایی با ساختار میکرو در مقایسه با تجهیزات متعارف، نسبت های «سطح ویژه به حجم» خیلی بزرگی را نشان میدهند. به علاوه در مقیاس میکرو، مسیرهای هدایت حرارتی و انتشار، کوتاه تر هستند. بنابراین تفاوت های کوچکتر در غلظت محرک و دما برای انتقال مقدار معینی از جرم یا گرما لازم می باشد؛ در عوض برای شرایط ورودی و خروجی ثابت، زمان های تماس کوتاهتر و (بنابراین) حجم های واحد کوچکتری لازم می باشد.
7. توضیحات پایانی
در این مقاله مروری، خلاصه ای از روندها و توسعه های موجود در حوزه تکنولوژی جداسازی میکرو ارائه می گردد. ما عمدتاً روی توصیف واحدها و روشها تمرکز کرده ایم و بندرت یک ارزیابی کیفی را انجام می دهیم. دلیل این مسئله این است که تکنولوژی جداسازی میکرو یک حوزه نوظهور است و برای هر گونه ارزیابی کیفی منطقی باید تحقیقات خیلی بیشتری انجام شود.
بررسی مقالات نشان داد که برای هر دو فاز تماس مایع-مایع و گاز-مایع، دو روش اصلی برای راه اندازی واحدهای جداسازی یا مدول ها در حالت جریان مخالف را می توان متمایز ساخت:
• یک تماس فاز مستقیم در حالت هم جهت و یک آماده سازی مدول های جریان هم جهت نسبت به حالت جریان مخالف. فرآیند تماس را با معرفی بسته بندی ها یا غشاها در دستگاه های میکروساختار به عنوان یک محیط پاشندگی، میتوان تشدید کرد.
Abstract
Micro-separation technology is based on the application of micro-structured equipment units. Such units contain structured elements with micro-scale dimensions. They are necessary for the implementation of classical downstream unit operations within the overall micro-scale production process. However, the development of micro-separation units for fluid mixtures faces substantial difficulties. This article gives an overview of current research activities in the field of micro-separation technology focusing on the unit operations extraction, absorption/desorption, distillation, as well as particle or droplets sorting. In addition, some examples are given for a combined application of different micro-separation operations. Both advantages and limitations of micro-separation operations are highlighted.
1. Introduction
A characteristic feature of micro-process technology operations is that the contacting phases move through micro-structures. The prefix ‘‘micro’’ denotes structures with typical dimensions varying between sub-millimeters and sub-microns. Consequently, compared to conventional equipment, micro-structured units reveal extremely large specific surface-to-volume ratios. Moreover, at micro-scale, diffusion and heat conduction paths are shorter. Therefore, lower driving concentration and temperature differences are required for the transfer of a certain amount of mass or heat; alternatively, for fixed inlet and outlet conditions, shorter contact times and thus smaller unit volumes are necessary.
7. Concluding remarks
This review provides a summary of existing trends and developments in the area of micro-separation technology. We largely focused on the description of units and methods, seldom giving any quality evaluation. The reason is that micro-separation technology is very young, and much more investigations are required for any reasonable quality assessment.
The literature survey shows that, both for liquid/liquid and for gas/liquid contacting phases, two basic ways towards setting-up separation units or modules in counter-current mode can be distinguished:
A direct phase contact in co-current mode and an arrangement of the co-current flow modules towards the overall counter-current mode. The contact process can be intensified by introducing packings or membranes into the micro-structured devices as dispersion medium.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. مقدمه
2. استخراج مایع-مایع
2.1 استخراج کنندگان با غشا
2.2 استخراج کنندگانی با دیواره های کانال با بهسازی سطحی
2.3 واحدهای میکرو مخلوط-ته نشین کن
3. جذب/واجذبی
3.1 جذب کن ها/واجذب کن ها با کنتاکتورهای غشا
3.2 جذب کن ها/واجذب ها با دیواره های کانال با بهسازی سطحی
3.3 عوامل امولوسیون کننده گاز-مایع
4. تقطیر
4.1 ستون تقطیر میکرو
4.2 تقطیر میکرو بر مبنای غشاها
5. جداسازی مداوم اندازه ذرات یا ریزقطرات
6. کاربرد ترکیبی عملیات های جداسازی میکرو
7. توضیحات پایانی
Abstract
1. Introduction
2. Liquid–liquid extraction
2.1. Extractors with membranes
2.1.1. Membranes stabilising phase interface
2.1.2. Membranes as dispersion medium
2.2. Extractors with surface-treated channel walls
2.3. Micro-mixer-settler units
3. Absorption/desorption
3.1. Absorbers/desorbers with membrane contactors
3.2. Absorbers/desorbers with surface-treated channel walls
3.3. Gas–liquid dispersers
4. Distillation
4.1. Micro-distillation column
4.2. Micro-distillation based on membranes
4.3. Micro-distillation without using membranes
5. Continuous size separation of particles or droplets
6. Combined application of micro-separation operations
7. Concluding remarks
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه