Dynamika molekularna ekstrakcji kwasu cytrynowego z wybranymi ekstrahentami
[ 1 ] Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, Wydział Technologii Chemicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] pracownik
EN Molecular dynamics study of citric acid extraction with selected extractants
polski
- dynamika molekularna
- kwas cytrynowy
- Amber
- modelowanie molekularne
- Citric acid
- molecular dyriamics
- Amber
- molecular modeling
PL Ze względu na szeroki wachlarz zastosowań ekstrakcja jest przedmiotem zainteresowania badaczy oraz tematem licznych badań, mających na celu polepszenie wydajności procesu. Wzrost efektywności, obniżenie kosztów, a także redukcję ilości odpadów powstających w wyniku prowadzenia procesu osiągnąć można poprzez dobór odpowiednich parametrów fizycznych oraz chemicznych. Niejednokrotnie wymaga to jednak przeprowadzenia wielu kosztownych, pracochłonnych i często nieprzyjaznych środowisku eksperymentów. Zaradzić temu mogą metody chemii obliczeniowej, które na początkowym etapie badań, mogą stanowić alternatywę dla długotrwałych eksperymentów laboratoryjnych, będąc równocześnie bezpiecznymi oraz nieszkodliwymi dla środowiska. Rozprawa doktorska poświęcona jest ocenie zastosowania symulacji komputerowych oraz metod modelowania molekularnego do opisu oraz porównania procesu ekstrakcji kwasu cytrynowego z wykorzystaniem jego różnych ekstrahentów: trioktyloaminy (TOA), fosforanu tributylu (TBP) oraz 1-decyloimidazolu (IMID 10). W pierwszej oraz drugiej części pracy za pomocą symulacji komputerowych przeanalizowano kolejno zachowanie ekstrahentów oraz kwasu cytrynowego w czystej w fazie wodnej i organicznej oraz w układach dwufazowych, uwzględniając badania na granicy faz oraz w mieszaninie. Trzecią część pracy stanowiły badania układów ekstrakcyjnych, w których w mieszaninie fazy wodnej i organicznej losowo rozmieszczone zostały cząsteczki kwasu cytrynowego oraz przenośników. Otrzymane rezultaty pozwoliły określić struktury kompleksów organicznych kwas-ekstrahent, scharakteryzować oddziaływania między cząsteczką kwasu a ekstrahentami oraz wskazały możliwy mechanizm ekstrakcji kwasu cytrynowego przez badane ekstrahenty.
EN Due to the wide range of applications both in industry and in analytics, extraction process is of the interest of many research group. Moreover the extraction is the subject of numerous studies that are focused on improement of the the economy as well as efficiency of the process. Increase of the efficiency, costs reduction, and decrease of the amount of waste can be achieved through the selection of the appropriate physical and chemical parameters. However, this often requires a number of expensive, time-consuming and often environmentally unfriendly experiments. Computational chemistry methods, which are at the initial stage of the study of the extraction process, may be an alternative for long-term laboratory experiments, stimulateously being safe and harmless to the environment.Presented thesis describes the possibility of applying the computer simulations and molecular modeling methods in descrption the citric acid extraction process with selected extractants: trioctylamine (TOA), tri-buthyl phosphate (TBP), 1-decylimidazole (IMID10). In the first and second part of the thesis the studies were focudes on the extractants and citric acid behaviour in bulk aqueous phase, organic phase as well as in the mixture and interfacial systems of these two solutes. Presented thesis describes the possibility of applying the computer simulations and molecular modeling methods in descrption the citric acid extraction process with selected extractants: trioctylamine (TOA), tri-buthyl phosphate (TBP), 1-decylimidazole (IMID10). In the first and second part of the thesis the studies were focudes on the extractants and citric acid behaviour in bulk aqueous phase, organic phase as well as in the mixture and interfacial systems of these two solutes. Obtained results showed that molecular dynamics simulation conduced with DFT methods can be used to research and describe the extraction process. Before studying of extraction process it is of primary interest to understand the behawior of extractants or/and analyte, and get an insight into their structure, preferential conformations and associations, in relation with possible solvation effects. Obtained results allowed to describe the organic complex structures and showed the possible extraction mechanism of citric acid using analyzed extractants.
182
nauki chemiczne
technologia chemiczna
DrOIN 1711
publiczny
Jerzy Gęga
Częstochowa, Polska
05.10.2015
polski
publiczny
Wojciech Ozimiński
Warszawa, Polska
25.08.2015
polski
publiczny
rozprawa doktorska
Poznań, Polska
17.11.2015
Rada Wydziału Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej
doktor nauk chemicznych w dyscyplinie: technologia chemiczna, w specjalności: technologia organiczna