Ionic liquids: revolutie in scheidingsmethoden zorgt voor doorbraak in wetenschappelijk onderzoek

AmsterdamOnderzoekers hebben een innovatieve methode ontwikkeld om goed gemixte stoffen te scheiden, en dit trekt de aandacht van academici. Dit is opvallend, omdat de meeste producten met deeltjes, zoals sojamelk, voor gebruik geschud moeten worden. Er zijn echter situaties waarin het beter is om dingen gescheiden te houden.

Een team van onderzoekers van de Pohang University of Science and Technology (POSTECH), het Korea Research Institute of Chemical Technology en de Chonnam National University, onder leiding van Professor Jee-hoon Han van POSTECH, heeft een innovatieve techniek ontwikkeld. Het team bestond verder uit Directeur Ji Hoon Park, Hoofdonderzoeker Soo Min Kim en Onderzoeker Myungho Choi. Hun doel was om het proces van synthese en zuivering van ionische vloeistoffen efficiënter te maken.

Ionic liquids zijn zouten die bij kamertemperatuur of lager vloeibaar blijven. Ze hebben unieke eigenschappen:

• Niet brandbaar
• Lage vluchtigheid
• Thermische en chemische stabiliteit

Deze eigenschappen maken ze waardevol voor industriële toepassingen zoals katalysatoren en elektrolyten. Onder de ionische vloeistoffen valt [bmim][BF4] op door zijn hoge stabiliteit en lage toxiciteit. Het verwijderen van onzuiverheden zoals lithiumchloride (LiCl) tijdens de synthese is echter ingewikkeld en kostbaar.

In dit onderzoek hebben wetenschappers gebruik gemaakt van halogeen-koolwaterstofkoelmiddelen, in het bijzonder chlorodifluormethaan (Rf-22), om de [bmim][BF4] ionische vloeistof op een economischere en efficiëntere manier te produceren dan traditionele methoden. Ze gebruikten Rf-22 als een fasenscheidingsmiddel. Dit veroorzaakte een mengsel met methylimidazool dat zich in twee aparte lagen scheidde, vergelijkbaar met olie en water.

Door de verhoudingen van [bmim][BF4], water en halogeenkoolstofmengsels te variëren, werd fase-separatie waargenomen. Deze gegevens werden vervolgens toegepast op een ternair fasediagrammodel, dat helpt voorspellen welke fase wordt gevormd op basis van de proporties van elk ingrediënt. Met behulp van dit model produceerden ze [bmim][BF4] van hoge zuiverheid, meer dan 99%.

Lees ook:

Vandaag · 20:04

Nieuw chipapparaat gebruikt licht om cellen te inspecteren

Het team slaagde erin de laag met methylimidazool, die niet bij de synthese was betrokken, terug te winnen en opnieuw te gebruiken. Dit verhoogt de efficiëntie en vermindert de milieubelasting. Vervolgens voerden ze simulaties uit om te controleren of hun methode economisch haalbaar was.

Hun analyse toonde aan dat de minimale verkoopprijs voor het produceren van 1 ton [bmim][BF4] per dag ongeveer $12.000 per ton zou bedragen. Dit is concurrerender dan de bestaande procestechnologieën.

Deze technologie biedt enorme mogelijkheden voor commercieel gebruik. Professor Jee-hoon Han van POSTECH verklaarde dat ze hopen dat dit onderzoek zal bijdragen aan de verkoopbaarheid van ionische vloeistoffen. Het onderzoek is praktisch en gericht op het oplossen van echte industriële problemen.

Hoofdonderzoeker Soo Min Kim gaf aan dat de techniek ook met andere oplosmiddelen kan worden toegepast, waardoor het mogelijk wordt om veel hoogzuivere ionische vloeistoffen te creëren. Dit vergroot de reikwijdte en het belang van hun onderzoek.

Dit onderzoek werd gefinancierd door het Programma voor Jonge Onderzoekers van het Ministerie van Wetenschap en ICT en door het Basisprogramma van het Koreaans Onderzoek Instituut voor Chemische Technologie.

Deze ontdekking kan de manier waarop we ionische vloeistoffen produceren en reinigen veranderen, waardoor het eenvoudiger wordt om deze in de industrie te gebruiken. Het is een belangrijke vooruitgang in de chemische technologie en brengt ons dichter bij het gebruik van deze vloeistoffen in alledaagse toepassingen. Deze nieuwe methode kan zeer nuttig zijn voor industrieën die zeer zuivere ionische vloeistoffen nodig hebben.