Ионные жидкости может революционизировать химической обработки

Исследование

Обновление

Общие растворители, такие как бензол, толуол, дихлорметан, метанола и воды, жидкостей в достаточно узком температурном диапазоне (обычно от 75 до 200, возможно градусов Цельсия). Это означает, что они относительно летучих на процесс условиях, и, как следствие, растворители приходится две трети всех промышленных выбросов и одну треть всех летучих органических соединений (ЛОС) по всей стране. Таким образом, задача для инженеров-химиков является продолжать оказывать обществу продуктов, необходимых для поддержания высокого уровня жизни и в то же время снижение воздействия на окружающую среду процессов, используемых для этого комментарий Джоан F. Бреннеке и Эдвард Дж. Магинн, химического машиностроения профессора Univ. Нотр-Дам (Собор Парижской Богоматери, IN).

Они считают, что новый класс соединений, известных как ионных жидкостей (ILS), может иметь ключевое значение для эффективной и экологически безопасной химической переработки. ИЛ действовать подобно хорошей органических растворителей, растворяет полярные и неполярные видов. Хотя они жидкость в чистом виде при комнатной температуре, они практически не давление пара, так что они не испаряются и, следовательно, не производят выбросов в результате утечек. Многие из них жидкостей в невероятно больших температур, из ниже температуры окружающей среды до более чем 300-400degC, что свидетельствует о том, что они могут быть использованы в уникальных условиях обработки, Бреннеке и Магинн записке.

Ионные жидкости представляют собой органические соли которого катионов и анионов заместителей может меняться практически на волю, чтобы изменить их химические и физические свойства, они объяснить. Например, растворимость в воде IL можно управлять с помощью природы катиона - увеличение длины алкильной цепи имеет тенденцию к уменьшению растворимости в воде за счет увеличения гидрофобности катионов. Кроме того, химические и физические свойства могут быть резко изменилась по выбору анионов, например, галогениды, нитрат, ацетат, тетрафторборат, гексафторофосфата, и так далее.

Бреннеке и Магинн думаю, что наиболее перспективными для ИЛ включать реакций, разделения газа, жидкости и жидкости увольнений, растворители для операций по очистке, электролитов и топливные элементы, смазочные материалы, и теплообмена жидкостей. Тем не менее, некоторые проблемы должны быть преодолены, в том числе затраты и отсутствие физической собственности, коррозии и данные о токсичности.

Более подробная информация по этой теме можно найти в

Ноябрьского номера журнала Айше.

Упрощение кинетические

Химии реагирующих систем часто описывается детальная кинетическая механизмы, которые состоят из большого числа видов и реакции вместе с многочисленными массового и энергетического баланса. Вычислительных мощностей, необходимых для строго решить связанные с ними нелинейные алгебраические обыкновенных дифференциальных уравнений и / или частичное увеличение дифференциальных уравнений в пропорции к числу видов. Эта трудность привела к разработке упрощенных или сокращены, механизмы, которые используют только некоторые из видов и реакции - те, которые необходимы для захвата существенные черты химии, - объясняет Г. Marianthi Ierapetritou, доцент кафедры химической и биохимической инженерии Ратджерса Univ. (Piscataway, NJ). Ierapetritou, Avinash Р. Sirdeshpande Рутгерса и Иоаннис П. Androulakis ЭксонМобил исследований и технологии (Аннандейл, Нью-Джерси) изучено влияние параметров изменчивости по сокращенному механизма. Их работы, связанной процессов горения, но они указывают, что математическая формулировка достаточно общими, чтобы применяться к кинетических механизмов в других областях.

Процесс восстановления (ранее сообщалось Androulakis) начинается с выбора модели реактора и несоответствие функция, которая является мерой ошибки, понесенные при реакции исключается из этого механизма. Модель реактора решена раз с полным механизм, и значения основных величин используются в дальнейшем для оценки функции расхождения. Допуск по приемлемой величины ошибки выбора функции и задачи оптимизации с участием целочисленных переменных решается получить сокращение механизма.

Ierapetritou и ее коллеги сообщают, что приведенная изменения механизма с начальными условиями для ее определения. Хотя последствия изменчивости в начальных условий на возможности спектр сокращение механизм, разработанный на основе номинального значения могут быть оценены несколькими способами, они рекомендуют выпуклых корпуса, потому что они нашли это позволят получить более реалистичные оценки возможности региона. Дизайн сокращение механизм, который охватывает заданной диапазоне начальных условий может быть решена подхода, известного как многопериодной разработки для проектирования в условиях неопределенности, добавляют они.

Наконец, они подчеркивают, что важным внутренним параметром в процесс восстановления является ошибочным терпимости, specifees допустимое отклонение от предсказаний приведенного механизма от полного механизма. Даже тогда, когда расхождение функция соответствующей масштабирования, приемлемое значение этого параметра не может быть определен заранее. Тот факт, что чрезмерная точность характеризуется значительным увеличением числа реакции и постоянство в число видов, могут быть использованы в качестве ориентира для выбора ошибка терпимости, они объяснить.

Более подробная информация об этой работе можно найти в ноябрьском выпуске журнала Айше.

Датчики спектроскопии Инструмент

Semiconductor в процессе травления

Плазменного травления, в котором химических соединений низкого давления газа ионизируются и электрического поля, используемые для управления положительно заряженных ионов на поверхности пластины, стал одним из стандартных методов в создании интегральных схем. Хотя концептуально простой, этот процесс является довольно сложным химическим и поняты лишь частично, говорят ученые из Национального института стандартов и технологии (Gaithersburg, MD). Для того чтобы лучше контролировать это, промышленность разработала компьютерные модели, но это только так хорошо, как те данные, которые кормят их. К сожалению, большая часть данных не хватает, и инструменты для сбора количественных данных об этих реакций ограничены в количестве и типах молекул они могут учиться, исследователи указывают.

Лаборатория физики NIST в сотрудничестве с прикладной физики РАН Институт русского академия наук, была разработана система под-миллиметровых волн спектроскопии, что значительно улучшает диагностики плазмы. Новые меры инструмент поглощения tetrahertz частоты излучения для определения широкого спектра компонентов плазмы, такие, как радикалов, ионов и молекул.

Прототип прибора было обнаружено фторуглеродных видов трифторметан плазмы. Планируемые изменения будут улучшать чувствительность почти на 100.

Прядильное Шелкопряд Шелковый

в гибридных материалов

Исследователи из Корнельского Univ. (Г. Итака, штат Нью-Йорк) работают на полимер шелк тутового шелкопряда, который имитирует и повышает на природу. В кристаллической структуре в шелк, есть регулярные упаковки белка картины, вызванных аминокислот, в которых молекулярные цепочки падает вперед и назад на себя, создавая упругость материала. Dotsevi Sogah, профессор химии и химической биологии, и его группа создали молекулярный гибрид из натуральных и синтетических структур используя то, что он называет "биомолекулярных набор Lego", в котором природных молекул из шелка в сочетании с синтетическими молекулами "блок за блоком". Синтетических молекул пришел из большой базы данных материалов, в том числе окись полиэтилена, полипропилена азота, полиэтилена и нейлона. Таким образом, они создают новые материалы, которые обладают чрезвычайной гибкости и значительной прочностью на растяжение, и водорастворимые, Sogah говорит. Например, средняя эластичность лаборатории образцов 300% от нормального размера до нарушения, а также один образец протянулась на 600%.

Исследовательская группа в настоящее время изучает заявки на гибридных материалов. Ранняя приложений, Sogah считает, вероятно, следует искать в области текстильных изделий и биомедицинских систем. Они также глядя на применение их "Lego множеств" с другими материалами, например, белков, ответственных за зубами и упрочнения коллагеновых нашли в соединительной ткани.