In een nieuw verslag over wetenschappelijke vooruitgang , T. Voisin en een onderzoeksteam in het National Scientific Research Centre en het Institute of Technology and Energy Management in Frankrijk, een nieuw oplosmiddelsysteem voorgesteld. Het hydrothermisch gesmolten zout (HyMoS) systeem, is samengesteld uit een gesmolten zout in water onder druk en kan de oplosbaarheid van anorganische stoffen in superkritisch water veranderen. De wetenschappers gebruikten natriumhydroxide (NaOH); een zout met een laag smeltpunt, en toonde het vermogen om het neer te slaan bij een temperatuur boven het smeltpunt, om direct HyMoS te vormen. Het gesmolten zout kan dan een grote hoeveelheid anorganisch zout oplossen, waaronder natriumsulfaat (Na ₂ DUS ₄ ). Het oplosmiddelsysteem opent een nieuwe weg op diverse gebieden, waaronder de synthese van materialen, biomassa conversie, groene chemie, recyclen, katalyse en duurzame productie. Het werk biedt mogelijkheden die verder gaan dan hydrothermische dynamica om de chemie en inzichten van innovatieve zoutneerslag te onderzoeken.

Superkritisch water staat vaak bekend als een "magisch" oplosmiddel, vanwege het vermogen om olie op te lossen. Deze eigenschap heeft de potentiële toepassingen voor SCW in materiaalsynthese verbreed, recycling of biomassaconversie. Echter, als de polariteit van SCW kapot gaat, de oplosbaarheid van de anorganische verbindingen daalt. De uitdaging kan worden opgelost door goede co-solventkandidaten te identificeren met een groot oplossend vermogen voor anorganische verbindingen naast een hoge thermische stabiliteit, om de grenzen van SCW te overwinnen. Gesmolten zouten zijn een aantrekkelijke mogelijkheid vanwege hun hoge dichtheid en belangrijk oplossend vermogen. Gesmolten zouten zijn zeer divers en worden al tientallen jaren veelvuldig gebruikt als nitraatzouten, carbonaten, hydroxiden of eutectische mengsels om anorganische materialen op te lossen. In dit werk, Voisin et al. voorgesteld om gesmolten zout binnen SCW te genereren om de limieten van SCW alleen te overwinnen. Ze hebben het hydrothermale gesmolten zout (HyMoS) samengesteld met een interessant zout naast SCW, voor hydrothermische toepassingen bij hoge temperaturen.

Voor HyMoS-vorming, het team injecteerde een homogene elektrolyt-water/zoutoplossing onder druk en verwarmde deze om het zout te laten neerslaan. Omdat de temperatuur van de neerslag hoger was dan de smelttemperatuur, fusie van het zout onmiddellijk gevolgd door neerslag, HyMoS vormen. De wetenschappers merkten de evolutie en beweging op van een gesmolten NaOH-druppel in SCW in een saffiercapillair. Toen ze het systeem afkoelden, zij konden de aanvankelijke homogene elektrolytwater/zoutoplossing terugwinnen, omdat het mechanisme volledig omkeerbaar was. Voisin et al. selecteerde het NaOH-zout vanwege zijn hoge thermische stabiliteit en lage smelttemperatuur (318 ⁰ C) en hoge capaciteit om anorganische zouten op te lossen.

Het team gebruikte een experimentele opstelling, elders gedetailleerd, om de oplosbaarheidswaarden te meten en het gedrag van natriumhydroxide in SCW te bestuderen. Ze onderzochten het verschil in dichtheid en viscositeit tussen de twee componenten om de oplosbaarheid van de verbinding onder SCW-omstandigheden te meten. Het tweestapsmechanisme van vaste neerslag was snel, en er werden geen vaste deeltjes waargenomen in de capillaire apparatuur van saffier die was uitgerust met een conventionele ladingsgekoppelde apparaatcamera met 50 frames per seconde. De resultaten toonden de haalbaarheid aan van het creëren van een dicht co-oplosmiddel dat naast SCW stroomt. Het team richtte zich vervolgens op het vermogen van NaOH om andere anorganische zouten op te lossen onder SCW-omstandigheden.

Om het vermogen van op NaOH gebaseerde HyMoS om een ​​vast zout in SCW op te lossen, te benadrukken, het team stelde een ander experimenteel protocol voor. Tijdens het experiment, ze injecteerden eerst een waterige oplossing van het anorganische zout natriumsulfaat (Na ₂ DUS ₄ ) bij een bepaalde temperatuur in het systeem om het vaste zout op de wand van de reactant af te zetten. Aangezien Voisin et al. kende de oplosbaarheid van Na ₂ DUS _4, ze controleerden of er neerslag in het systeem optrad tijdens continue geleidbaarheidsmetingen. De wetenschappers berekenden de concentratie natriumsulfaat in de natriumhydroxideoplossing. Hoewel de stijgende temperatuur in de opstelling weinig invloed had op het anorganische zout natriumsulfaat, de beginconcentratie van het gesmolten zout natriumhydroxide was een grote invloed op de oplossnelheid. Heel logisch dus toen de concentratie natriumhydroxide toenam, de bijbehorende gesmolten fase nam ook toe in de opstelling, het veroorzaken van hogere oplossnelheden van anorganische zouten die in de reactor zijn afgezet om een ​​continue stroom te verzekeren.

Op deze manier, T. Voisin en collega's observeerden gesmolten zout in SCW om de bestaande uitdagingen aan te pakken met op superkritische vloeistof gebaseerde technologieën. Met behulp van een stabiel gesmolten hydroxidezout zoals natriumhydroxide genereerden ze een in situ oplosmiddel om een ​​grote hoeveelheid van het vaste natriumsulfaatzout op te lossen. De wetenschappers demonstreerden de eerste toepassing van HyMoS en omzeilde zoutafzetting en obstructie in de reactoren om continue stroomprocessen te ontwikkelen. De techniek is kostenbesparend, aangezien basische zouten zoals NaOH die in de experimenten worden gebruikt, relatief goedkope materialen zijn, in vergelijking met complexe ionische vloeistoffen. Het vermogen om met een eenvoudig en goedkoop systeem een ​​dicht oplosmiddel te genereren, heeft ook gevolgen voor hydrothermische systemen. Gesmolten zouten zijn, echter, beperkt ten opzichte van verwerkbaarheid voor continue systemen vanwege de hoge temperatuur en hoge viscositeit die vereist zijn in batchsystemen. Het tweefasige HyMoS-systeem bestaat uit SCW en een gesmolten zout, en de opstelling kan worden onderzocht als een nieuw type hydrothermische water/zoutemulsie om een ​​verscheidenheid aan verschillende zouten effectief op te lossen.

© 2020 Wetenschap X Netwerk