Digital Tهينك Tank (DTT)

المفاعلات الدوارة - مصانع كيميائية ذاتية التنظيم

بفضل قوة الطرد المركزي واستخدام السوائل بكثافات مختلفة ، يمكن تطوير مصانع كيميائية ذاتية التنظيم. إن فكرة المفاعلات الدوارة التي اقترحتها بولندا ليست فكرة ذكية فحسب ، بل إنها جميلة أيضًا. وضع البحث على غلاف مجلة "الطبيعة" المرموقة.

أظهر الفريق البولندي الكوري كيف يمكن إجراء سلسلة كاملة من التفاعلات الكيميائية المعقدة في نفس الوقت - دون اللجوء إلى أنظمة المصنع المعقدة ، ... قوة الطرد المركزي. أول مؤلف للنشر هو د. Olgierd Cybulski ، الذي يعمل في معهد أولسان الوطني للعلوم والتكنولوجيا (UNIST) في كوريا الجنوبية.


مفاعل كيميائي دوار

- نعرض كيفية إعداد مصانع كيميائية ذاتية التنظيم - يصف المؤلف المقابل للنشر ، البروفيسور بارتوش Grzybowski (أيضًا UNIST ومعهد الكيمياء العضوية التابع لأكاديمية العلوم البولندية). ويضيف أنه لديه بالفعل فكرة عن كيفية صنع مفاعل الغزل الكيميائي ... لاستعادة الليثيوم من السوائل في البطاريات.

يمكن رؤية حقيقة أن السوائل ذات الكثافة المختلفة يمكن أن تشكل طبقات غير مخلوطة حتى أثناء الغداء - التحديق في المرق. تطفو دهون الحساء على السطح لأنها أقل كثافة من الجزء المائي من الحساء.

في المنزل ، يمكن الحصول على تجربة أكثر تعقيدًا: يتم سكب العديد من السوائل ذات الكثافة المختلفة ببطء في وعاء واحد في كل مرة. يمكنك البدء بأكثف أنواع العسل وشراب القيقب وصابون الأطباق والماء والزيت النباتي وحتى الكيروسين الأكثر ندرة. إذا حدث هذا ببطء كافٍ ، فسترى طبقات من ألوان مختلفة منفصلة عن بعضها البعض وغير مختلطة في هذا (غير صالح للأكل) ما يسمى بعمود الكثافة.
ولكن إذا بدأ عمود الكثافة هذا في الدوران بسرعة كبيرة جدًا - لتحويل الوعاء حول محور عمودي (مثل عجلة الفخار ، ولكن بشكل أسرع - على سبيل المثال 2,6 ألف دورة في الدقيقة) ، فقد اتضح أن الطبقات اللاحقة تتشكل متحدة المركز خواتم. السوائل الأخف وزنًا يكون قطرها أصغر ويتم وضعها بالقرب من مركز جهاز الطرد المركزي ، بينما يتم وضع السوائل الأكثر كثافة في حلقات كبيرة أقرب إلى حافة جهاز الطرد المركزي. يعتبر الطرد المركزي عاملاً مهمًا هنا حيث تبدأ قوة الطرد المركزي في السيطرة على التوتر السطحي للسائل. يمكن الحصول على طبقات رقيقة جدًا من السائل - حتى 0,15 مم أو حتى أرق - دون التعرض لخطر الاختلاط. إذا تم اختيار كثافة السائل بشكل صحيح ، فقد أوضح العلماء أنه يمكن الحصول على ما يصل إلى 20 حلقة ملونة في جهاز طرد مركزي يدور حول محور مشترك.

مصدر الصورة: طبيعة الغلاف: حجم المقالة 586 العدد 7827 ، 1 أكتوبر 2020

مصانع التنظيم الذاتي

عمود كثافة الغزل هو في حد ذاته تجربة فيزيائية جمالية للغاية. ومع ذلك ، فقد أظهر البروفيسور بارتوش جرزيبوسكي وفريقه مدى قدرة الكيميائيين على الاستفادة منه. يمكن عمل سوائل دوارة ذات كثافات مختلفة بحيث يحتوي كل منها على كاشف مختلف ضروري للتفاعل الكيميائي.

لنفترض أنه تم سكب مركب كيميائي في مركز جهاز الطرد المركزي. ينتشر من خلال جهاز الطرد المركزي ويبدأ في الانتشار عند ملامسته للطبقة الأعمق والأندر. ولكن هذا هو المكان الذي يحدث فيه التفاعل الكيميائي وتتشكل مادة كيميائية جديدة. يبدأ أيضًا بالانتشار ويصل إلى الطبقة التالية الأكثر كثافة ، حيث يحدث التفاعل الكيميائي التالي. تم إنشاء منتج آخر. وهكذا حتى نحصل على المنتج النهائي من المنتج الأولي.



بفضل عمود كثافة الدوران ، تحدث العديد من التفاعلات الكيميائية تلقائيًا واحدة تلو الأخرى. لا توجد سلسلة من التجارب ، يلزم وجود العديد من الحاويات أو الخلاطات أو الأنابيب.

نظرًا لأن الحلقات رفيعة جدًا ومنطقة التلامس الخاصة بها كبيرة ، فإن انتشار الوصلات بين الحلقات يحدث في وقت قصير نسبيًا (أقصر بكثير مما كان عليه عندما يكون العمود ثابتًا).
التطبيقات الممكنة

يشير البروفيسور Grzybowski إلى أن مثل هذه المصانع الكيميائية ذاتية التنظيم يمكن أن تجد تطبيقات صناعية - على سبيل المثال لفصل المكونات عن الخلائط. في منشور في Nature ، أظهر الباحثون كيف يمكن الحصول على الأحماض الأمينية (مكونات البروتين) من نبتة مخمرة في تجربة الغزل هذه.

- بطريقة مماثلة ، يمكن القيام بذلك أيضًا لاستعادة الليثيوم من الخليط بعد البطاريات. ولا توجد حتى الآن طرق جيدة للقيام بذلك "، كما يقول الصيدلي.