CO의 상 평형 측정을위한 고압 사파이어 셀<sub> 2</sub> / 유기농 / 물 시스템
Summary
고압 사파이어 전지 장치는 광범위한 범위의 압력 하에서 샘플링 위상 동작없이 공부 유일한 도구이다. cathetometer를 사용하여, 매우 정확한 부피 측정은 액체 팽창 및 위상 성분을 측정하기 위해 기록 할 수있다. 따라서,이 합성 방법은 다 성분 혼합물 (1) 상 평형의 연구 및 압력의 함수로서 촉매 또는 모델 화합물 (2) 파티션 동작을 가능하게한다.
Abstract
높은 압력 사파이어 전지 장치는 시각적으로 물리적 인 샘플링하지 않고 다중 시스템의 구성을 결정하기 위해 건설되었다. 구체적으로, 사파이어 셀 정확하게 위상 조성을 결정하기 위하여 물질 균형 집합을 해결하기 위하여 다수의 카메라로부터 하중 데이터 수집을 가능하게한다. 삼원 계 상태 다이어그램은 주어진 조건에서, 각 단계에서의 각 성분의 비율을 결정하기 위하여 설정 될 수있다. 삼원 시스템 (가스 – 액체 – 액체)이 여기에 논의 된 구체적인 예는하지만 원칙적으로 모든 삼원 시스템을 연구 할 수있다. 예를 들어, 삼원 THF – 물 CO 2 시스템은 25 ~ 40 ° C에서 공부하고 여기에 설명되어 있습니다. 키의 중요성,이 기술은 샘플링을 필요로하지 않습니다. 샘플링시 시스템 평형의 가능한 장애를 우회, 고유의 측정 오류 및 물리적 압력을 샘플링의 기술적 인 어려움이 기술의 중요한 이점이다. 피중요한 erhaps, 사파이어 셀은 또한 상 거동의 직접적인 육안 관찰을 할 수 있습니다. MPA는 대략 2시 사실, CO 2 압력이 증가함에 따라, 균질 THF-물 용액 상 분할한다. 이 기술로, 간단하고 명확 담점을 관찰하고 압력의 함수로서 새롭게 형성된 단계의 조성을 결정하는 것이 가능했다.
사파이어 셀 기술로 획득 된 데이터는 다양한 애플리케이션에 사용될 수있다. 우리의 경우, 우리는 팽창 가스 액체, 가스 확장 이온 성 액체와 유기 수성 튜너 블 시스템 (OATS) 1-4처럼, 조정 가능한 용매에 붓기와 구성을 측정 하였다. 최신 시스템 들어 OATS는 고압 사파이어 셀은 압력의 함수로서 각각의 상 (2) 조성물 (가스 – 액체 – 액체), 압력과 온도의 함수로서 (1) 상 거동의 연구를 활성화 압력의 함수로서 온도 및이 액상 (3) 촉매 파티셔닝확인 및 구성. 마지막으로, 사파이어 셀은 적시에 정확하고 재현성있는 측정을 수집하기 위해 특히 효과적인 도구입니다.
Introduction
반응이 소수성 생성물을 형성하는 친수성과 소수성 촉매 기판과 실시되는 경우도 균일 한 반응 시스템을 제공하기 위해 혼합 용매를 사용하는 것이 매우 일반적이다. 예를 들어, THF 물과 아세토 니트릴 – 물은 일반적으로 이러한 균일 한 반응 공정에 용매 차량을 혼합한다. 이상적으로는, 반응은 수성 및 유기 용매 성분을 분리하는 유도 상 분리 하였다 균질 조건에서 수행되는 프로세스를 개발하는 것이 유리할 것이다. 친수성 촉매를 유기상 성상 및 소수성 제품에 위치 할 것이다. 전체적인 프로세스는 제품의 손쉬운 분리 / 분리 및 촉매를 재생하는 방법을 사용한다. 유기 수성 조율 용제 (OATS)이 전략을 달성하기 위해 차량을 제공합니다. OATS을 개발하는 첫 번째 단계는 푸 같은 유기 수용액의 상 거동을 이해하는 것이었다유기 / 물 비율 nction, CO 2 압력과 온도. (각 위상의 상호 용해도 예) CO 2의 첨가시 상분리의 효율을 정량화하는 것이 중요하다. 프로세스 관점에서 사실, 상호 용해도는 바람직하지 않은, 각각의 단계에있는 제품과 촉매 손실로 직접 번역 할 수 있습니다. 따라서, 압력의 함수로서 위상 성분을 아는 것은 "실제"응용 프로그램에 대한 중요한 정보입니다. 샘플링 방법은 유효하다; 5-7 그러나 고압 시스템에서 직접 샘플링 시스템의 균형을 변화시키고 샘플 라인의 압력이나 온도의 급격한 변화로 인해 상분리 또는 점멸을 초래할 수있다. 따라서, 시스템을 방해하고 빠른 데이터 수집 및 재현을 가능하게하지 않는 방법이 바람직했다. 고압 사파이어 전지 장치는 실제로 샘플링없이 상 거동을 측정하기위한 다양한 도구이다. 유cathetometer 노래, 매우 정확한 양의 측정은 기록 할 수 있습니다. 이 실험 볼륨 측정은 다음 상태 (그래퍼 stryjek 베라의 수정)의 펭 – 로빈슨 차 방정식으로 사용하고 효과적으로 온도와 압력 8 ~ 10의 기능으로 볼륨 확장 및 위상 성분을 계산하는 규칙을 혼합 휴런 – 비달을 수정합니다. 이 기술은 특히 증기 – 액체 – 액체 시스템의 상 평형을 측정하도록 설계되었다. 그것은 사파이어 셀이 고체를 포함하는 시스템을 연구하기에 적합하지 않습니다 것을 강조해야한다. OATS 매개 된 반응, 분리 및 촉매 재활용을위한 실험 조건의 선택을 유도 고압 사파이어 셀로 취득 된 데이터. 또한, 사파이어 셀은 또한 (2)의 압력의 함수로서 다중 시스템에서의 촉매의 분할을 결정하고, 용매, 유기 용매 및 이온 성 액체와 CO 2 압력의 함수로서 (1) 측정 용매 팽창 (또는 팽윤)하는 데 사용되었다시스템 온도 및 (3)의 압력에서 실시 복잡한 반응 시스템의 상 거동을 이해합니다. 여기서, 우리는 높은 압력 사파이어 전지 장치 (1)의 설명, (2) 가능한 제한 및 안전 조치, (3)의 운영 프로토콜 및 원리 결과 (4) 특정 증거보고한다.
상술 고압 사파이어 셀은 정의 (도 1) 하였다. 평형 셀은 빈 사파이어 실린더 (50.8 mm 외경 X 25.4 ± 0.0001 mm의 ID X 203.2 mm의 L)로 구성되어 있습니다. 셀은 피스톤에 의해 분리 된 두 개의 챔버로 분할된다. 아래 셀은 가압 유체 (실증을 위해 염색 파란색)로 사용되는 물을 포함하고 정상 세포는 평형 구성 요소 (그림 2)가 포함되어 있습니다. 노천 온천은 특정 설정 및 후드 크기에 맞게 플렉시 유리의 정의 건설되었다. 셀은 디지털 온도 제어를 유지하는 온도 조절 airbath, 내부에 배치된다LER. airbath의 온도는 열전대 (K 형)과 디지털 판독으로 모니터링된다. 또한 디지털 판독으로 모니터링 사파이어 세포 내부 추가 열전대 (K 형)가 있습니다. 압력은 압력 변환기 및 디지털 판독하여 측정 하였다. 두 고압, 500 ㎖, 10 MPA는 최대 압력을 유지할 수있는 주사기 펌프는 작동을 위해 필요했다. 첫 번째 고압 주사기 펌프 시스템을 가압하는 데 사용되는 물이 포함되어 있습니다. 제 고압 펌프가 시스템에 CO 2 (또는 다른 가스)를 도입하기 위해 사용 하였다. 가스 입구는 사파이어 셀의 상단에있다. 압력은 피스톤의 양측에 압력 평형을 달성하기 위해 고압 주사기 펌프로 제어된다. 셀은 회전 샤프트에 장착되고, 혼합은 수동으로 셀 전체를 회전시킴으로써 달성된다.
액체 및 증기 볼륨 micromete 함께 메 니스 커스의 높이를 측정함으로써 계산되며R cathetometer. 50mm 이하의 변위를 들어, 정확도는 0.01 mm이며, 큰 변위를 들어, 정확도는 0.1 mm이다.
Protocol
Representative Results
Discussion
사파이어 전지 장치는 샘플링없이 상 거동을 측정하기위한 유일한 도구이며, 따라서 평형 방해가되지 않습니다. 정확한 반복 데이터를 보장하기 위해 준수해야하는 (프로토콜 4 "사파이어 전지 장치의 조작"이라는 제목) 프로토콜의 중요한 단계가 있습니다. 위상 성분을 측정하는 임의의 시스템의 경우, 측정 이전에 평형에 도달하는 것이 중요하다. 사파이어 셀은 더욱 빠르게 평형을 달?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Hollow sapphire cylinder | 50.8 mm O.D. × 25.4±0.0001 mm I.D. × 203.2 mm L |
| Pressurizing fluid | Water |
| Syringe pumps | Teledyne Isco Model 500D |
| Digital temperature controller | Omega CN76000 |
| Digital readouts | HH-22 Omega |
| Thermocouples | Omega Type K |
| Pressure transducer & readout | Druck, DPI 260, PDCR 910 |
| CO2 | SCF grade |
| Cathetometer | Gaertner Scientific corporation or any scientific lab suppliers. |
| Relief valve | Spring loaded releive valve (swagelok) |
| mounting bracket | UNISTRUT bracket |
| Hollow spacers | 3/4 inch |
| 4 stainless steel bolts, 4 nuts, 2 washers | 3/4 inch |
| 3 O-rings | Kalrez, 210 size |
| 3 backing rings | 116 size for piston; 2 8210 size for end caps |
| 1 multi-port fitting | HiP |
| High pressure tubing | Stainless steel, 1/16 in. |
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