Ionenflüssigkeiten: revolutionäre Trenntechnik zur effizienten Aufreinigung von Mischsubstanzen ohne Schütteln

BerlinWissenschaftler haben eine innovative Methode entwickelt, um gut gemischte Substanzen zu trennen, und diese erregt bereits die Aufmerksamkeit der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Besonders bemerkenswert ist dies, da die meisten Produkte mit Partikeln, wie Sojamilch, vor dem Gebrauch geschüttelt werden müssen. Es gibt jedoch Situationen, in denen es vorteilhaft ist, die Komponenten getrennt zu halten.

Ein Team der Pohang University of Science and Technology (POSTECH), des Korea Research Institute of Chemical Technology und der Chonnam National University, angeführt von Professor Jee-hoon Han von der POSTECH, hat eine neue Methode entwickelt. Zu der Gruppe gehörten Direktor Ji Hoon Park, Hauptforscher Soo Min Kim und Forscher Myungho Choi. Ihr Ziel war es, die Synthese und Reinigung von ionischen Flüssigkeiten effizienter zu gestalten.

Ionische Flüssigkeiten sind Salze, die bei Raumtemperatur oder kälter flüssig bleiben. Sie besitzen besondere Eigenschaften:

• Nicht brennbar
• Niedrige Flüchtigkeit
• Thermische und chemische Beständigkeit

Diese Eigenschaften machen sie wertvoll für industrielle Anwendungen wie Katalysatoren und Elektrolyte. Unter den ionischen Flüssigkeiten ist [bmim][BF4] besonders bemerkenswert aufgrund seiner hohen Stabilität und geringen Toxizität. Allerdings ist die Entfernung von Verunreinigungen wie Lithiumchlorid (LiCl) während der Synthese komplex und kostspielig.

In dieser Untersuchung verwendeten die Forscher Halogenkohlenwasserstoff-Kältemittel, insbesondere Chlorodifluormethan (Rf-22), um die [bmim][BF4] ionische Flüssigkeit wirtschaftlicher und effizienter herzustellen als mit herkömmlichen Methoden. Rf-22 diente als Phasentrennungsmedium. Dadurch trennte sich eine Mischung, die Methylimidazol enthielt, in zwei verschiedene Schichten, ähnlich wie bei der Trennung von Öl und Wasser.

Durch die Variation der Verhältnisse von [bmim][BF4], Wasser und Halogenkohlenstoff-Gemischen beobachteten sie eine Phasentrennung. Die gewonnenen Daten wurden dann auf ein ternäres Phasendiagramm-Modell angewendet, welches die vorhergesagte Phase basierend auf den Anteilen der einzelnen Komponenten visualisiert. Mithilfe dieses Modells stellten sie hochreines [bmim][BF4] mit einer Reinheit von über 99 % her.

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Das Team konnte die Schicht mit Methylimidazol zurückgewinnen und erneut verwenden, da sie nicht an der Synthesereaktion beteiligt war. Dies steigert die Effizienz und vermindert die Umweltbelastung. Anschließend führten sie Simulationen durch, um zu überprüfen, ob ihre Methode wirtschaftlich tragfähig ist.

Kurz gesagt: Ihre Analyse zur Herstellung von 1 Tonne [bmim][BF4] pro Tag ergab, dass der minimale Verkaufspreis etwa 12.000 Dollar pro Tonne betragen würde. Dies ist wettbewerbsfähiger als bestehende Prozesstechnologien.

Diese Technologie bietet großes Potenzial für den kommerziellen Einsatz. Professor Jee-hoon Han von der POSTECH erklärte, dass sie hoffen, durch diese Forschung ionische Flüssigkeiten marktfähiger zu machen. Diese Studie ist praxisnah und zielt darauf ab, reale industrielle Probleme zu lösen.

Die leitende Forscherin Soo Min Kim erklärte, dass die Methode auch mit anderen Lösungsmitteln anwendbar ist, wodurch zahlreiche hochreine ionische Flüssigkeiten hergestellt werden können. Dies erweitert das Spektrum und die Bedeutung ihrer Forschung.

Diese Untersuchung wurde durch das Programm für Nachwuchsforscher des Ministeriums für Wissenschaft und IKT sowie das Basisprogramm des Korea-Forschungsinstituts für Chemietechnologie finanziert.

Diese Entdeckung könnte die Herstellung und Reinigung von ionischen Flüssigkeiten revolutionieren und deren industrielle Nutzung erleichtern. Es ist ein bedeutender Fortschritt im Bereich der Chemietechnik und bringt uns der alltäglichen Anwendung dieser Flüssigkeiten näher. Diese neue Methode könnte besonders für Industrien von großer Bedeutung sein, die auf hochreine ionische Flüssigkeiten angewiesen sind.