התגבשות חומצה סליצילית באמצעות שינוי כימי
מקור: קרי מ. דולי ומייקל בנטון, המחלקה להנדסה כימית, אוניברסיטת לואיזיאנה סטייט, באטון רוז', לוס אנג'לס
עיבוד הביוכימיקלים כרוך בפעולות יחידה כגון התגבשות, אולטרה-צנטריפוגה, סינון ממברנה וכרומטוגרפיה מכינה, שלכולם יש במשותף את הצורך להפריד בין מולקולות קטנות, או מוצקות מנוזל. מתורברבים, התגבשות היא החשובה ביותר מנקודת מבט של טון. מסיבה זו, הוא משמש בדרך כלל בתעשיות התרופות, הכימיה ועיבוד המזון. דוגמאות ביוכימיות חשובות כוללות הפרדות כיראליות,טיהור 1 של אנטיביוטיקה,2 הפרדה של חומצות אמינו ממבשרים,3 ותרופות רבות אחרות,4-5 תוסף מזון,6-7 וטיהורים אגרוכימיים. 8 השליטה במורפולוגיה של הגבישים ובחלוקת הגודל היא קריטית לעיבוד כלכלה, שכן גורמים אלה משפיעים על העלויות של פעולות עיבוד במורד הזרם כגון ייבוש, סינון ומוצקים. לקבלת מידע נוסף אודות התגבשות, עיין בספר לימוד מיוחד או בספר לימוד של פעולות יחידה. 9
יחידת התגבשות (איור 1) מאפשרת לחקור: (א) את ההשפעות של פרמטרים מרכזיים, כגון רוויה וקירור/חימום, על תכולת מוצקים, מורפולוגיה וחלוקת גודל הגביש; (ב) והשליטה האוניית בתהליכי התגבשות. רוויה יכולה להיות נשלטת על ידי שינוי תנאים כגון קצב תסיסה וטמפרטורה. הסיווגים השונים של התגבשות כוללים קירור, אידוי, נדנדת pH ושינוי כימי. בניסוי זה, מיקרוסקופ לא מקוון יימדד מגבישים הנעים בגודלם בין 10-1000 מיקרומטר, טווח גודל טיפוסי לביולוגיים.
איור 1: סכמטי P&ID (משמאל) ותמונה (מימין) של קריסטלייזר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
ניסוי זה מדגים התגבשות "שינוי כימי", או "pH-swing", כדי ליצור חומצה סליצילית (SAL) (הקדמה של אספירין) גבישים מתגובה מהירה של פתרונות מימיים של נתרן סליצילאט בסיסי (NaSAL), שהם בסיסיים, וחומצה גופרתית (H2SO4) בכל מקום בין 40 - 80 מעלות צלזיוס.
Na+SAL + 0.5 H2SO4 SAL (ppt) + Na+ + 0.5 SO42-
תוצר לוואי נתרן גופרתי נשאר מסיס. המנגנון מורכב משני מיכלי הזנה, שלוש משאבות מהירות משתנה (peristaltic), גבישים (מיכל מעורבב לטמפרטורה וריכוז אחידים בקירוב, ~ 5 L), אמבטיה במחזור לבקרת טמפרטורה, בקר כוח, מיכל מוצר, ומיכל איפור עבור התחדשות הזנה עם פתרון NaOH (אם תרצה). דגימות ינותחו על ידי ספקטרומטר UV-Vis עבור יון סליצילאט מסיס שיורית, ומוצר הגביש חומצה סליצילית יהיה מיובש ונשקל. ניתן להשתמש בבדיקת pH כדי לקבוע מצב יציב כאשר תנאי התגובה משתנים.
פתרונות אורגניים (נתרן סליצילאט, NaSAL) וחומצה (חומצה גופרתית, 0.25 M = 0.50 N) יוזנו למתגבש. הקפידו ללבוש כפפות לטקס בעת טיפול ב- NaSAL, חומצה סליצילית או הפתרונות שלהם, וחומצה גופרתית בגודל 0.25 M.
המערכת כולה נשלטת ממחשב באמצעות בקר מבוזר מסחרי עם ממשק דומה לזה שב- איור 1. ניתן להפעיל ולשנות את כל שסתומי סולנואידים או תלת-כיווניים ונקודות הגדרת בקר באמצעות ממשק זה. שרטוט מציג מגמות של הערכים האנלוגיים (קצבי זרימה, טמפרטורה) המשויכים ליחידה.
.css-f1q1l5{display:-webkit-box;display:-webkit-flex;display:-ms-flexbox;display:flex;-webkit-align-items:flex-end;-webkit-box-align:flex-end;-ms-flex-align:flex-end;align-items:flex-end;background-image:linear-gradient(180deg, rgba(255, 255, 255, 0) 0%, rgba(255, 255, 255, 0.8) 40%, rgba(255, 255, 255, 1) 100%);width:100%;height:100%;position:absolute;bottom:0px;left:0px;font-size:var(--chakra-fontSizes-lg);color:#676B82;}
איור 2 מציג נתונים מייצגים המצביעים על חריגות צנועות מהתפלגות גודל הגביש של האידיאל MSMPR גם במהירויות גבוהות יחסית וריכוז הזנה נמוך.
איור 2. התפלגות גודל קריסטל עבור הזנת NaSAL 0.16 M, 540 סל"ד, 60 ° C
ניסוי זה הדגים כיצד לקחת מדידות ריכוז גולמי, זרימה וטמפרטורה ולהשתמש בתיאוריית MSMPR כדי להעריך את הפרמטרים העיקריים הדרושים לתכנון מערכת גבישים גדולה ומורכבת. התפקיד הקריטי שזמן המגורים ממלא בהשגת תשואות קריסטל גבוהות ושליטה בגודל הממוצע של הגבישים, נחקר. לעתים קרובות יש זמן מגורים אופטי?...
- C. Wibowo, L. O’Young and K.M. Ng, Chem. Eng. Prog., Jan. 2004, pp. 30-39.
- W.J. Genck, Chem. Eng. Prog., Oct. 2004, pp. 26-32.
- S. Takamatsu and D.D.Y. Ryu, Biotechnol. Bioeng., 32, 184-191 (1988).
- F. Wang and K.A. Berglund, Ind. Eng. Chem. Res., 39, 2101-2104 (2000).
- Y. Kim, S. Haam, Y.G. Shul, W.-S. Kim, J.K. Jung, H.-C. Eun and K.-K. Koo, Ind. Eng. Chem. Res., 42, 883-889 (2003).
- K. Hussain, G. Thorsen and D. Malthe-Sorenssen, Chem. Eng. Sci., 56, 2295-2304 (2001).
- H. Gron, A. Borissova and K.J. Roberts, Ind. Eng. Chem. Res., 42, 198-206 (2003).
- F. Lewiner, G. Fevotte, J.P. Klein and F. Puel, Ind. Eng. Chem. Res., 41, 1321-1328 (2002).
- For example: W.L. McCabe, J.C. Smith, and P. Harriott, “Unit Operations of Chemical Engineering”, 7th Ed., McGraw-Hill, New York, 2005, Ch. 27, or C.J. Geankoplis, “Transport Processes and Unit Operations”, 3rd Ed., 1993, Ch. 12.
- P. Barrett, Chem. Eng. Prog., Aug. 2003, pp. 26-32.
- R. Franck, R. David, J. Villermaux and J.P. Klein, Chem. Eng. Sci., 43, 69-77 (1988).
- J. Garside, Chem. Eng. Sci., 40, 3-26 (1985).
- H. Zhao, J.-X. Wang, Qi-An Wang, J.-F. Chen and J. Yun, Ind. Eng. Chem. Res. 46, 8229-8235 (2007).
- J.S. Kwon, M. Nayhouse, G. Orkoulas and P.D. Christofides, Ind. Eng. Chem. Res., 53, 15538-15548 (2014).
(זמן שהייה) על-ידי שינוי קצבי הזרימה הנפחיים, אך שמירה על שקיליות סטויצ'יומטרית.Skip to...
Videos from this collection:
Now Playing
התגבשות חומצה סליצילית באמצעות שינוי כימי
Chemical Engineering
23.9K Views
בדיקת יעילות העברת החום של מחליף חום פין-צינור
Chemical Engineering
17.7K Views
שימוש במייבש מגשים לחקר העברת חום קונבקטיבית ומוליכת
Chemical Engineering
43.6K Views
צמיגות של פרופילן גליקול פתרונות
Chemical Engineering
31.9K Views
פורוסימיטריה של אבקת סיליקה אלומינה
Chemical Engineering
9.5K Views
הדגמת מודל חוק הכוח באמצעות שחול
Chemical Engineering
9.9K Views
בולם גז
Chemical Engineering
36.3K Views
שיווי משקל נוזלי אדים
Chemical Engineering
86.6K Views
ההשפעה של יחס ריפלוקס על יעילות זיקוק מגש
Chemical Engineering
76.9K Views
יעילות של מיצוי נוזלי נוזלי
Chemical Engineering
48.0K Views
כור פאזה נוזלית: היפוך סוכרוז
Chemical Engineering
9.6K Views
זרימה חד-פאזית ותלת-פאזית בכור מיטה ארוז
Chemical Engineering
18.8K Views
קינטיקה של תוספת פילמור לפולידימתילסילוקסן
Chemical Engineering
15.9K Views
כור קטליטי: הידרוגנציה של אתילן
Chemical Engineering
29.7K Views
הערכת העברת החום של ספין וצינה
Chemical Engineering
7.3K Views
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved