Κατασκευή πιλοτικής διάταξης μικροεκχύλισης με διαλύτη υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα.

Κωτσοβός Γ. Μιχαήλ

Διπλωματική Εργασία

Επιβλέπων Καθηγητής: Α.Ι. Μαρούλης

ΔΙΧΗΝΕΤ 2008

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Στη παρούσα διπλωματική εργασία του Διαπανεπιστημιακού Διατμηματικού Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών, Διδακτικής της Χημείας και Νέων Εκπαιδευτικών Τεχνολογιών (ΔιΧηΝΕΤ), που εκπονήθηκε το Ακαδημαϊκό έτος 2007-2008 στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, παρουσιάζεται η κατασκευή ενός εκπαιδευτικού μικροαντιδραστήρα εκχύλισης οργανικών ενώσεων, από στερεές πρώτες ύλες (μήτρες), με χρήση υπερκρίσιμου διοξειδίου του άνθρακα ως διαλύτου εκχύλισης. Η διπλωματική αυτή εργασία εντάσσεται στην Πράσινη Χημεία και η προοπτική της συσκευής αυτής, είναι να παρουσιάσει στους μαθητές της Δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης κατά την διάρκεια των εργαστηριακών μαθημάτων τους, έναν πρωτόγνωρο γι’ αυτούς τρόπο κατανόησης βασικών τεχνικών της Χημείας, όπως π.χ. η εκχύλιση, από τη σκοπιά της προστασίας του περιβάλλοντος και της υγείας του ανθρώπου, αλλά και να ερεθίσει την φαντασία τους και να διεγείρει τη δημιουργικότητά τους.

Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε, στο να παρουσιάζει η εν λόγω συσκευή ένα πλήθος ιδιοτήτων, που να επιτρέπουν την εύκολη μεταφορά της (μικρό μέγεθος) και την ασφαλή χρήση της, ως εργαλείου εκπαιδευτικών πειραμάτων. Είμαστε ενήμεροι, ότι το κοστολόγιο κατασκευής της συσκευής αυτής δεν συνάδει με τους φτωχούς προϋπολογισμούς της Εκπαίδευσης. Ωστόσο πιστεύουμε βαθύτατα, ότι σε επίπεδο έρευνας πρέπει να ανοίγονται δρόμοι για μελλοντικές χρήσεις. Θεωρήσαμε επίσης σκόπιμο, να δώσουμε στους καθηγητές της μέσης εκπαίδευσης, αλλά και σε κάθε ενδιαφερόμενο (φοιτητή ή ερευνητή), μία καλή βάση δεδομένων, τόσο για την συμβατική εκχύλιση, όσο και για την υπερκρίσιμη εκχύλιση, αλλά και ένα σημαντικό όγκο πληροφοριών για τα υπερκρίσιμα ρευστά και το υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα κατά κύριο λόγο.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1. Εκχύλιση: Εκχύλιση, Οργανικοί διαλύτες εκχύλισης, Τι συμβαίνει σε μία διαλυτοποίηση, Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των οργανικών διαλυτών, Αρχές της Πράσινης Χημείας που παραβιάζονται κατά τη χρήση των οργανικών διαλυτών, Εκχύλιση Υγρού –Υγρού, Επιλογή του διαλύτη , Συνθήκες εκχύλισης, Τεχνική της εκχύλισης , Εκχύλιση Στερεάς Φάσης, Η μέθοδος Soxhlet, Πλεονεκτήματα της εκχύλισης στερεάς φάσης.

2.Υπερκρίσιμα ρευστά: Ιστορική αναδρομή, Ορισμός κρίσιμης κατάστασης ρευστού, Μαθηματικές συνθήκες κρίσιμης κατάστασης ρευστού, Ιδιότητες υπερκρίσιμων ρευστών, Το υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα ως εναλλακτικός διαλύτης(Πράσινος διαλύτης), Το διοξείδιο του άνθρακα ένα ¨πράσινο¨ αέριο με πολλά πλεονεκτήματα σε θέματα ασφαλείας και προστασίας περιβάλλοντος, Μειονεκτήματα που παρουσιάζει η χρήση του διοξειδίου του άνθρακα σε θέματα ασφάλειας και περιβαλλοντικής προστασίας, Χημικά πλεονεκτήματα που παρουσιάζονται κατά την χρήση του διοξειδίου του άνθρακα ως διαλύτη, Αντίστοιχα χημικά μειονεκτήματα του διοξειδίου του άνθρακα.

3.Εκχύλιση με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα: Ιστορική αναδρομή, Θεωρητικό υπόβαθρο, Χαρακτηριστικές ιδιότητες και σταθερές του υπερκρίσιμου διοξειδίου του άνθρακα, Θεμελειώδες διάγραμμα λειτουργίας εκχυλιστικής εγκατάστασης με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα, Εκχύλιση πτητικών φυτικών ελαίων με υπερκρίσιμο διοξείδιο του  άνθρακα, Πτητικά φυτικά έλαια, Διερεύνηση πειραματικών παραμέτρων εκχύλισης με υπερκρίσιμο 58διοξείδιο του άνθρακα, Επίδραση της διαλυτότητας των φυτικών ελαίων στο υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα, Επίδραση της μήτρας κατά την υπερκρίσιμη εκχύλιση, Επίδραση της πίεσης και της θερμοκρασίας, Επίδραση των τροποποιητών, Επίδραση του χρόνου εκχύλισης, Επίδραση του ποσοστού ροής, Επίδραση του μεγέθους του δείγματος και της πυκνότητας του περιβλήματος, Επίδραση της ξήρανσης του δείγματος, Κατασκευή μικροαντιδραστήρα εκχύλισης με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα

4. Κατασκευή μικροαντιδραστήρα εκχύλισης με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα: Τμήματα και συνδεσμολογία της συσκευής, Λειτουργία της συσκευής, Προδιαγραφές των εξαρτημάτων, Κοστολόγιο της συσκευής

5. Σύγκριση εκχύλισης με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα και συμβατικών μεθόδων εκχύλισης

6. Εφαρμογές εκχύλισης με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα: Εκχύλιση αιθερίου ελαίου από σπόρους καρπών τριανταφυλλιάς, Εκχύλιση των συνδετικών υλικών από τα είδη κεραμικής και τα κονιάματα που σχηματίζονται με έγχυση σε καλούπια (χυτά), Εκχύλιση ελαίου από ελαιοπυρήνες, Εκχύλιση λυκοπενίων από παραπροϊόντα τομάτας, Εκχύλιση των υδρογονανθράκων του πετρελαίου (TPH) από εδάφη, Εκχύλιση πολυαρωματικών υδρογονανθράκων (PAHs) από εδάφη, Εκχύλιση φαρμακευτικών και άλλων χημικών ουσιών από ζωϊκούς ιστούς με χρήση κατάλληλου διαχωριστήρα παγίδευσης, Εκχύλιση του λίπους από υγρά γαλακτοκομικά προϊόντα 1036.9 Εκχύλιση αντιοξειδωτικών πρόσθετων από (HDP) υψηλής πυκνότητας πολυαιθυλένιο, Νανοσμίκρυνση των μορίων των φαρμάκων με ραγδαία εκτόνωση ενός υπερκρίσιμου διαλύματος, Βιομηχανική εκχύλιση καφεΐνης από τους κόκκους του καφέ, Ενίσχυση των φυσικών ιδιοτήτων του τσιμέντου Portland μεχρήση υπερκρίσιμου διοξειδίου του άνθρακα.

7. Γενικά συμπεράσματα: Πλεονεκτήματα, Περιορισμοί.

8. Επίλογος, Παράρτημα, Βιβλιογραφία

Για το πλήρες κείμενο πατήστε το παρακάτω εικονίδιο.