760 resultados para separation mechanism
Resumo:
Following previous studies, the aim of this work is to further investigate the application of colloidal gas aphrons (CGA) to the recovery of polyphenols from a grape marc ethanolic extract with particular focus on exploring the use of a non-ionic food grade surfactant (Tween 20) as an alternative to the more toxic cationic surfactant CTAB. Different batch separation trials in a flotation column were carried out to evaluate the influence of surfactant type and concentration and processing parameters (such as pH, drainage time, CGA/extract volumetric and molar ratio) on the recovery of total and specific phenolic compounds. The possibility of achieving selective separation and concentration of different classes of phenolic compounds and non-phenolic compounds was also assessed, together with the influence of the process on the antioxidant capacity of the recovered compounds. The process led to good recovery, limited loss of antioxidant capacity, but low selectivity under the tested conditions. Results showed the possibility of using Tween 20 with a separation mechanism mainly driven by hydrophobic interactions. Volumetric ratio rather than the molar ratio was the key operating parameter in the recovery of polyphenols by CGA.
Magneto-vibratory separation of glass and bronze granular mixtures immersed in a paramagnetic liquid
Resumo:
A fluid-immersed granular mixture may spontaneously separate when subjected to vertical vibration, separation occurring when the ratio of particle inertia to fluid drag is sufficiently different between the component species of the mixture. Here, we describe how fluid-driven separation is influenced by magneto-Archimedes buoyancy, the additional buoyancy force experienced by a body immersed in a paramagnetic fluid when a strong inhomogeneous magnetic field is applied. In our experiments glass and bronze mixtures immersed in paramagnetic aqueous solutions of MnCl2 have been subjected to sinusoidal vertical vibration. In the absence of a magnetic field the separation is similar to that observed when the interstitial fluid is water. However, at modest applied magnetic fields, magneto-Archimedes buoyancy may balance the inertia/fluid-drag separation mechanism, or it may dominate the separation process. We identify the vibratory and magnetic conditions for four granular configurations, each having distinctive granular convection. Abrupt transitions between these states occur at well-defined values of the magnetic and vibrational parameters. In order to gain insight into the dynamics of the separation process we use computer simulations based on solutions of the Navier-Stokes' equations. The simulations reproduce the experimental results revealing the important role of convection and gap formation in the stability of the different states.
Resumo:
Modification of TiO2 with metal oxide nanoclusters such as FeOx, NiOx has been shown to be a promising approach to the design of new photocatalysts with visible light absorption and improved electron–hole separation. To study further the factors that determine the photocatalytic properties of structures of this type, we present in this paper a first principles density functional theory (DFT) investigation of TiO2 rutile(110) and anatase(001) modified with PbO and PbO2 nanoclusters, with Pb2+ and Pb4+ oxidation states. This allows us to unravel the effect of the Pb oxidation state on the photocatalytic properties of PbOx-modified TiO2. The nanoclusters adsorb strongly at all TiO2 surfaces, creating new Pb–O and Ti–O interfacial bonds. Modification with PbO and PbO2 nanoclusters introduces new states in the original band gap of rutile and anatase. However the oxidation state of Pb has a dramatic impact on the nature of the modifications of the band edges of TiO2 and on the electron–hole separation mechanism. PbO nanocluster modification leads to an upwards shift of the valence band which reduces the band gap and upon photoexcitation results in hole localisation on the PbO nanocluster and electron localisation on the surface. By contrast, for PbO2 nanocluster modification the hole will be localised on the TiO2 surface and the electron on the nanocluster, thus giving rise to two different band gap reduction and electron–hole separation mechanisms. We find no crystal structure sensitivity, with both rutile and anatase surfaces showing similar properties upon modification with PbOx. In summary the photocatalytic properties of heterostructures of TiO2 with oxide nanoclusters can be tuned by oxidation state of the modifying metal oxide, with the possibility of a reduced band gap causing visible light activation and a reduction in charge carrier recombination.
Resumo:
Cette thèse concerne l’étude de phase de séparation de deux polymères thermosensibles connus-poly(N-isopropylacylamide) (PNIPAM) et poly(2-isopropyl-2-oxazoline) (PIPOZ). Parmi des études variées sur ces deux polymères, il y a encore deux parties de leurs propriétés thermiques inexplicites à être étudiées. Une partie concerne l’effet de consolvant de PNIPAM dans l’eau et un autre solvant hydromiscible. L’autre est l’effet de propriétés de groupes terminaux de chaînes sur la séparation de phase de PIPOZ. Pour ce faire, nous avons d’abord étudié l’effet de l’architecture de chaînes sur l’effet de cosolvant de PNIPAMs dans le mélange de méthanol/eau en utilisant un PNIPAM en étoile avec 4 branches et un PNIPAM cyclique comme modèles. Avec PNIPAM en étoile, l’adhérence de branches PNIPAM de à un cœur hydrophobique provoque une réduction de Tc (la température du point de turbidité) et une enthalpie plus faible de la transition de phase. En revanche, la Tc de PNIPAM en étoile dépend de la masse molaire de polymère. La coopérativité de déhydratation diminue pour PNIPAM en étoile et PNIPAM cyclique à cause de la limite topologique. Une étude sur l’influence de concentration en polymère sur l’effet de cosolvant de PNIPAM dans le mélange méthanol/eau a montré qu’une séparation de phase liquide-liquide macroscopique (MLLPS) a lieu pour une solution de PNIPAM dans le mélange méthanol/eau avec la fraction molaire de méthanol entre 0.127 et 0.421 et la concentration en PNIPAM est constante à 10 g.L-1. Après deux jours d’équilibration à température ambiante, la suspension turbide de PNIPAM dans le mélange méthanol/eau se sépare en deux phases dont une phase possède beaucoup plus de PNIPAM que l’autre. Un diagramme de phase qui montre la MLLPS pour le mélange PNIPAM/eau/méthanol a été établi à base de données expérimentales. La taille et la morphologie de gouttelettes dans la phase riche en polymère condensée dépendent de la fraction molaire de méthanol. Parce que la présence de méthanol influence la tension de surface des gouttelettes liquides, un équilibre lent de la séparation de phase pour PNIPAM/eau/méthanol système a été accéléré et une séparation de phase liquide-liquide macroscopique apparait. Afin d’étudier l’effet de groupes terminaux sur les propriétés de solution de PIPOZ, deux PIPOZs téléchéliques avec groupe perfluorodécanyle (FPIPOZ) ou groupe octadécyle (C18PIPOZ) comme extrémités de chaîne ont été synthétisés. Les valeurs de Tc des polymères téléchéliques ont beaucoup diminué par rapport à celle de PIPOZ. Des micelles stables se forment dans des solutions aqueuses de polymères téléchéliques. La micellization et la séparation de phase de ces polymères dans l’eau ont été étudiées. La séparation de phase de PIPOZs téléchéliques suit le mécanisme de MLLPS. Des différences en tailles de gouttelettes formées à l’intérieur de solutions de deux polymères ont été observées. Pour étudier profondément les différences dans le comportement d’association entre deux polymères téléchéliques, les intensités des signaux de polymères correspondants et les temps de relaxation T1, T2 ont été mesurés. Des valeurs de T2 de protons correspondants aux IPOZs sont plus hautes.
Resumo:
In a previous study we have demonstrated that gallic acid (GA) in its anionic form can be recovered from aqueous solutions using colloidal gas aphrons (CGA) generated from the cationic surfactant cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). The aim of the present work is to get a better understanding of the separation mechanism in order to determine the optimum operating conditions to maximise the recovery of GA while preserving its antioxidant properties. Zeta potential measurements were carried out to characterise the surface charge of GA, CTAB and their mixtures at three different pH conditions (both in buffers and in aqueous solutions). GA interacted strongly with CTAB at pH higher than its pKa 3.14 where it is ionised and negatively charged. However, at pH higher than 7 GA becomes oxidised and loses its antioxidant power. GA recovery was mainly affected by pH, ionic strength, surfactant/GA molar ratio, mixing conditions and contact time. Scale-up of the separation using a flotation column resulted in both higher recovery and reproducibility. Preliminary experiments with grape marc extracts confirmed the potential application of this separation for the recovery of polyphenols from complex feedstocks
Resumo:
In der Vergangenheit haben Untersuchung an biologischen und Modell-Systemen gezeigt, dass amorphes Calciumcarbonat als instabiles Zwischenprodukt bei der Bildung kristalliner Strukturen aus CaCO3 auftritt. Über dessen Rolle im Fällungsprozess von CaCO3 ist nicht viel bekannt und es wird davon ausgegangen, dass es als CaCO3-Speicher für die nachfolgenden kristallinen Produkte dient. Der genaue Reaktionsablauf, der zur Bildung von amorphem Calciumcarbonat (ACC) führt, ist nicht bekannt. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer Fällungstechnik, die die Beobachtung der Bildungskinetik von ACC durch Lichtstreuung ermöglicht. In Fällungsexperimenten wird gezeigt, dass die Fällung unter nicht-turbulenten Bedingungen zur Bildung von amorphem Calciumcarbonat führt. Hinsichtlich der Basen- und Alkylcarbonatmenge, die äquivalent oder im Überschuss zur Calciumionenkonzentration eingesetzt wird, entstehen zwei verschiedene Fällungsprodukte. In Bezug auf ihre chemische Zusammensetzung, thermische und mechanische Eigenschaften werden diese charakterisiert. In beiden Fällen wird ein amorphes CaCO3 mit einem Wassergehalt von 0,5 mol/L pro Mol CaCO3 erhalten. Die in situ Generierung von Carbonat führt zur Bildung von sphärischem amorphem Calciumcarbonat, das eine gewisse Tendenz zur Koazervation zeigt. Die bei gleichem Reaktionsumsatz beobachtete Temperaturabhängigkeit des Partikelradius konnten wir unter Annahme einer Mischungslücke mit unterer kritischer Mischungstemperatur interpretieren. Für die Bildung von amorphem Calciumcarbonat schlagen wir daher einen Mechanismus via binodaler flüssig-flüssig Entmischung vor. Nach einer kurzen Keimbildungsperiode können flüssige Tröpfchen aus wasserhaltigem CaCO3 wachsen und dann infolge von stetigem Wasserverlust glasartig erstarren und so amorphes Calciumcarbonat bilden. Bekräftigt wird dieses Modell durch die Wachstumskinetik, die mittels Lichtstreuung und SAXS verfolgt worden ist. In den Fällungsversuchen sind je nach Reaktionsbedingungen, zwei verschiedene Zeitgesetze des Teilchenwachstums erkennbar: Bei schneller Freisetzung von Carbonat liegt ein parabolischer Verlauf des Radienwachstums vor; hingegen führt eine langsame Freisetzung von Carbonat zu einem linearen Wachstum der Radien. Diese Abhängigkeiten lassen sich im Rahmen der bekannten Kinetik einer flüssig-flüssig Entmischung deuten. Ferner wird der Einfluss von doppelthydrophilen Blockcopolymeren (PEO-PMAA) auf die Teilchengröße und die Kinetik der Bildung von amorphem Calciumcarbonat untersucht. Zum Einsatz kommen zwei verschiedene Blockcopolymere, die sich in der Länge des PEO-Blocks unterscheiden. Im Fällungsexperiment führt das in sehr kleinen Konzentrationen vorliegende Blockcopolymere zur Stabilisierung von kleineren Partikeln. Das Blockcopolymer mit der längeren PEO-Einheit weist eine größere Effizienz auf. Die Ergebnisse lassen sich durch Annahme von Adsorption des Polymers an der Oberfläche interpretieren. Der Einfluss der doppelthydrophilen Blockcopolymere auf die Bildung von ACC deutet darauf, dass amorphes Calciumcarbonat eine komplexere Rolle als lediglich die eines Calciumcarbonatspeichers für das spätere Wachstum kristalliner Produkte einnimmt. Für die Wirkung von Polymerzusätzen muss somit nicht nur die Wechselwirkung mit den gegen Ende gebildeten Kristalle betrachtet werden, sondern auch der Einfluss, den das Polymer auf die Bildung des amorphen Calciumcarbonats hat. Die hier neu entwickelte Methode bietet die Möglichkeit, auch für komplexere Polymere, wie z.B. extrahierte Proteine, den Einfluss auf die Bildung der amorphen Vorstufe zu untersuchen.
Resumo:
A Eulerian-Eulerian CFD model was used to investigate the fast pyrolysis of biomass in a downer reactor equipped with a novel gas-solid separation mechanism. The highly endothermic pyrolysis reaction was assumed to be entirely driven by an inert solid heat carrier (sand). A one-step global pyrolysis reaction, along with the equations describing the biomass drying and heat transfer, was implemented in the hydrodynamic model presented in part I of this study (Fuel Processing Technology, V126, 366-382). The predictions of the gas-solid separation efficiency, temperature distribution, residence time and the pyrolysis product yield are presented and discussed. For the operating conditions considered, the devolatilisation efficiency was found to be above 60% and the yield composition in mass fraction was 56.85% bio-oil, 37.87% bio-char and 5.28% non-condensable gas (NCG). This has been found to agree reasonably well with recent relevant published experimental data. The novel gas-solid separation mechanism allowed achieving greater than 99.9% separation efficiency and < 2 s pyrolysis gas residence time. The model has been found to be robust and fast in terms of computational time, thus has the great potential to aid in future design and optimisation of the biomass fast pyrolysis process.
Resumo:
This dissertation utilized electrospray ion mobility mass spectrometry (ESI-IMS-MS) to develop methods necessary for the separation of chiral compounds of forensic interest. The compounds separated included ephedrines and pseudoephedrines, that occur as impurities in confiscated amphetamine type substances (ATS) in an effort to determine the origin of these substances. The ESI-IMS-MS technique proved to be faster and more cost effective than traditional chromatographic methods currently used to conduct chiral separations such as gas and liquid chromatography. Both mass spectrometric and computational analysis revealed the separation mechanism of these chiral interactions allowing for further development to separate other chiral compounds by IMS. Successful separation of chiral compounds was achieved utilizing a variety of modifiers injected into the IMS drift tube. It was found that the modifiers themselves did not need to be chiral in nature and that achiral modifiers were sufficient in performing the required separations. The ESI-IMS-MS technique was also used to detect thermally labile compounds which are commonly found in explosive substances. The methods developed provided mass spectrometric identification of the type of ionic species being detected from explosive analytes as well as the appropriate solvent that enhances detection of these analytes in either the negative or positive ion mode. An application of the developed technique was applied to the analysis of a variety of low explosive smokeless powder samples. It was found that the developed ESI-IMS-MS technique not only detected the components of the smokeless powders, but also provided data that allowed the classification of the analyzed smokeless powders by manufacturer or make. ^
Resumo:
Chaque année, environ 1 à 1,25 million d’individus subiront une chirurgie cardiaque. [1] Environ 36 000 chirurgies cardiaques sont effectuées au Canada et 8000 procédures au Québec (http://www.ccs.ca). Le vieillissement de la population aura pour conséquence que la chirurgie cardiaque sera offerte à des patients de plus en plus à risque de complications, principalement en raison d’une co-morbidité plus importante, d’un risque de maladie coronarienne plus élevée, [2] d’une réserve physiologique réduite et par conséquent un risque plus élevé de mortalité à la suite d’une chirurgie cardiaque. L’une des complications significatives à la suite d’une chirurgie cardiaque est le sevrage difficile de la circulation extracorporelle. Ce dernier inclut la période au début du sevrage de la circulation extracorporelle et s’étend jusqu’au départ du patient de la salle d’opération. Lorsque le sevrage de la circulation extracorporelle est associé à une défaillance ventriculaire droite, la mortalité sera de 44 % à 86 %. [3-7] Par conséquent le diagnostic, l’identification des facteurs de risque, la compréhension du mécanisme, la prévention et le traitement du sevrage difficile de la circulation extracorporelle seront d’une importance majeure dans la sélection et la prise en charge des patients devant subir une chirurgie cardiaque. Les hypothèses de cette thèse sont les suivantes : 1) le sevrage difficile de la circulation extracorporelle est un facteur indépendant de mortalité et de morbidité, 2) le mécanisme du sevrage difficile de la circulation extracorporelle peut être approché d’une façon systématique, 3) la milrinone administrée par inhalation représente une alternative préventive et thérapeutique chez le patient à risque d’un sevrage difficile de la circulation extracorporelle après la chirurgie cardiaque.
Resumo:
Colloidal gas aphrons (CGA), which are surfactant stabilised microbubbles, have been previously applied for the recovery of proteins from model mixtures and a few studies have demonstrated the potential of these dispersions for the selective recovery of proteins from complex mixtures. However there is a lack of understanding of the mechanism of separation and forces governing the selectivity of the separation. In this paper a mechanistic study is carried out to determine the main factors and forces influencing the selectivity of separation of whey proteins with CGA generated from ionic surfactants. Two different separation strategies were followed: (i) separation of lactoferrin and lactoperoxidase by anionic CGA generated from a solution of sodium bis-(2-ethyl hexyl) sulfosuccinate (AOT); (ii) separation of beta-lactoglobulin by cationic CGA generated from a solution of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). Separation results indicate that electrostatic interactions are the main forces determining the selectivity however these could not completely explain the selectivities obtained following both strategies. Protein-surfactant interactions were studied by measuring the zeta potential changes on individual proteins upon addition of surfactant and at varying pH. Interestingly strongest electrostatic interactions were measured at those pH and surfactant to protein mass ratios which were optimum for protein separation. Effect of surfactant on protein conformation was determined by measuring the change in fluorescence intensity upon addition of surfactant at varying pH. Differences in the fluorescence patterns were detected among proteins which were correlated to differences in their conformational features which could in turn explain their different separation behaviour. The effect of conformation on selectivity was further proven by experiments in which conformational changes were induced by pre-treatment of whey (heating) and by storage at 4 degrees C. Overall it can be concluded that separation of proteins by ionic CGA is driven mainly by electrostatic interactions however conformational features will finally determine the selectivity of the separation with competitive adsorption having also an effect. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.
Resumo:
A new class of hybrid molecular sieve silica (MSS) membranes is developed and tested against standard and organic templated membranes. The hybrid membrane is synthesized by the standard sol-gel process, integrating a template (methyltriethoxysilane - MTES) and a C6 surfactant (triethylhexylammonium bromide) into the silica film matrix. After hydro treatment under a relative humidity of 96% for 50h, the hybrid membrane shows no changes in its gas separation capabilities or energy of mobility. The structural characteristics and integrity of the hybrid membrane are retained due to a high concentration of organophilic functional groups and alkoxides observed using 29 Si NMR. In contrast, the structural integrity of the membranes prepared with non-templated films deteriorated during the hydro treatment due to a large percentage of silanol groups (Si-OH) which react with water. The hybrid membranes underwent a decrease in the H2/CO2 selectivity of only 1% whereas for the non-templated membrane a 21% decrease was observed. The transport mechanism of the hybrid membranes is activated as permeation increased with temperature. The activation energy for the permeation of H2 is positive while negative for CO2. The H2 permeation obtained was 3x 10 -8 mol.m -2 .s -1 .Pa -1 and permselectivities for H2/CO2 and H2/N2 varied between 1-7 and 31-34, respectively.
Resumo:
MSS membranes are a good candidate for CO cleanup in fuel cell fuel processing systems due to their ability to selectively permeate H2 over CO via molecular sieving. Successfully scaled up tubular membranes were stable under dry conditions to 400°C with H2 permeance as high as 2 x 10-6 mol.m-2.s^-1.Pa^-1 at 200 degrees C and H2/CO selectivity up to 6.4, indicating molecular sieving was the dominant mechanism. A novel carbonised template molecular sieve silica (CTMSS) technology gave the scaled up membranes resilience in hydrothermal conditions up to 400 degrees C in 34% steam and synthetic reformate, which is required for use in fuel cell CO cleanup systems.
Resumo:
High performance composite membranes based on molecular sieving silica (MSS) were synthesized using sols containing silicon co-polymers (methyltriethoxysilane and tetraethylorthosilicate). Alpha alumina supports were treated with hydrochloric acid prior to sol deposition. Permselectivity of CO2 over CH4 as high as 16.68 was achieved whilst permeability of CO2 up to 36.7 GPU (10(-6) cm(3) (STP) cm(-2) . s(-1) . cm Hg-1) was measured. The best membrane's permeability was finger printed during various stages of the synthesis process showing an increase in CO2/CH4 permselectivity by over 25 times from initial support condition (no membrane film) to the completion of pore structure tailoring. Transport measurement results indicate that the membrane pretreated with HCl has highest permselectivity and permeation rate. In particular, there is a definite cut-off pore size between 3.3 and 3.4 angstroms which is just below the kinetic diameters of Ar and CH4. This demonstrates that the mechanism for the separation in the prepared composite membrane is molecular sieving (activated diffusion), rather than Knudsen diffusion.
Resumo:
La réaction de macrocyclisation est une transformation fondamentale en chimie organique de synthèse. Le principal défi associcé à la formation de macrocycles est la compétition inhérente avec la réaction d’oligomérisation qui mène à la formation de sousproduits indésirables. De plus, l’utilisation de conditions de dilutions élevées qui sont nécessaires afin d’obtenir une cyclisation “sélective”, sont souvent décourageantes pour les applications à l’échelle industrielle. Malgré cet intérêt pour les macrocycles, la recherche visant à développer des stratégies environnementalement bénignes, qui permettent d’utiliser des concentrations normales pour leur synthèse, sont encore rares. Cette thèse décrit le développement d’une nouvelle approche générale visant à améliorer l’efficacité des réactions de macrocyclisation en utilisant le contrôle des effets de dilution. Une stratégie de “séparation de phase” qui permet de réaliser des réactions à des concentrations plus élevées a été developpée. Elle se base sur un mélange de solvant aggrégé contrôlé par les propriétés du poly(éthylène glycol) (PEG). Des études de tension de surface, spectroscopie UV et tagging chimique ont été réalisées afin d’élucider le mécanisme de “séparation de phase”. Il est proposé que celui-ci fonctionne par diffusion lente du substrat organique vers la phase ou le catalyseur est actif. La nature du polymère co-solvant joue donc un rôle crutial dans le contrôle de l’aggrégation et de la catalyse La stratégie de “séparation de phase” a initiallement été étudiée en utilisant le couplage oxidatif d’alcynes de type Glaser-Hay co-catalysé par un complexe de cuivre et de nickel puis a été transposée à la chimie en flux continu. Elle fut ensuite appliquée à la cycloaddition d’alcynes et d’azotures catalysée par un complexe de cuivre en “batch” ainsi qu’en flux continu.
Resumo:
Urea-formaldehyde resins find numerous applications in adhesive, textile finishing and moulded plastic industries. Kinetic investigations of the reactions of urea and its related compounds with formaldehyde in aqueous acid, alkaline and neutral media have been carried out. A thin—layer chromatographic method was developed for the separation and estimation of the products of these reactions. Using this technique the various initial steps in the reactions were analysed and the rate constants have been determined.