مدلسازی سینتیکی فرآیند تبلور به شیوه ضدحلال فوق بحرانی (دی اکسید کربن-تولوئن-فنانترن)

در این تحقیق با استفاده از داده­های آزمایشگاهی موجود در منابع، رابطه ای تجربی برای تعیین حلالیت فنانترن در مخلوط دی­اکسیدکربن فوق بحرانی و تولوئن و همچنین رابطه ای جهت پیش بینی فوق اشباعیت فنانترن دراثر تغییر فشار سیستم (نرخ تزریق ضدحلال) تعیین گردیده است. در ادامه، مدل­سازی سینتیکی تبلور ضد­حلال فوق بحرانی با استفاده از روش موازنه جمعیت صورت گرفته است. الگوریتم عددی به صورت ترکیبی از روش­های کرنک-نیکلسون و لکس-وندراف برای حل مدل درنظر گرفته شده است. مراحل شبیه­سازی با تغییر در عوامل موثر فرآیندی نظیر نرخ افزایش ضدحلال، نرخ فوق اشباعیت در دمای عملکردی °C40 و بازه فشاری بین 34/0 تا 63/5 مگاپاسکال انجام شد. با حل عددی معادله موازنه جمعیت به روش گسسته­سازی، هسته­زایی، رشدبلور، توزیع اندازه و متوسط طول ذرات تعیین گردیدند. نتایج حاکی از کاهش شدید حلالیت اشباع حل­شونده از 27/0 تا 16/0 بدلیل افزایش شدید فشار از 1/0 تا 34/0 مگاپاسکال بوده که باعث ایجاد فوق اشباعیت شدید از 1 به 6/1 و کاهش شدید حلالیت شده است. همچین با افزایش ضدحلال، در فشار 6 مگاپاسکال مقدار فوق اشباعیت بیشترین بوده است. در فشار 3/0 مگاپاسکال هسته­زایی اولیه نسبت به ثانویه اولویت داشته و با افزایش ضدحلال و رسوب حل­شونده اثر هسته­زایی ثانویه تشدید شده و در فشار 6 مگاپاسکال به مقدار بیشینه خود رسیده است.  تا فشار79/1 مگاپاسکال، منحنی توزیع اندازه ذرات بصورت یونیمودال بوده و نقطه بیشینه منحنی در نواحی با اندازه کوچکتر (دسته اندازه­ای کمتر از20) قرار داشته است. مشاهده می­شود که با افزایش فشار، پیک دوم رشد کرده و نمودار از حالت یونیمودال به سمت باینومیال در حال تغییر یافتن بوده است.

Keywords:

تبلور , مدل سازی , ضد حلال فوق بحرانی , توزیع اندازه ذرات , معادله موازنه جمعیت