کاربردهای صنعتی مایعات یونی چیست؟

مایعات یونی (ILS) ، که اغلب به عنوان نمک در یک حالت مایع در دمای اتاق یا در نزدیکی اتاق توصیف می شوند ، در فرآیندهای مختلف صنعتی به عنوان مواد بسیار متنوع ظاهر شده اند. با فشار بخار ناچیز آنها ، پایداری حرارتی بالا ، قابلیت های عالی برای حل کننده و خاصیت قابل تنظیم ، مایعات یونی به طور فزاینده ای کاربردهای خود را در طیف گسترده ای از صنایع پیدا می کنند. در این مقاله یک مرور کلی از کاربردهای صنعتی مایعات یونی ، تولید شیمیایی شیمیایی ، ذخیره انرژی ، پردازش فلز ، داروهای و حفاظت از محیط زیست ارائه شده است.

صنایع شیمیایی و پتروشیمی
یکی از برجسته ترین بخش هایی که از مایعات یونی استفاده می کند ، صنعت شیمیایی و پتروشیمی است که IL ها به عنوان حلال های سبز و رسانه های واکنش برای طیف وسیعی از سنتزهای آلی و فرآیندهای کاتالیزوری خدمت می کنند.

کاتالیز و سنتز: مایعات یونی یک محیط ایده آل برای کاتالیز همگن و هم ناهمگن فراهم کنید. عدم انحراف و توانایی آنها در حل طیف گسترده ای از ترکیبات آلی و معدنی باعث می شود که آنها در واکنش هایی مانند آلکیللاسیون ، هیدروژناسیون و پلیمریزاسیون به ویژه مفید باشند.

Separation Processes: ILs have also gained popularity in extraction and separation techniques. به عنوان مثال ، از آنها در استخراج مایع مایع برای جدا کردن آروماتیک از هیدروکربن های آلیفاتیک استفاده می شود یا ترکیبات حاوی گوگرد را در دسولفوریزاسیون سوخت ها از بین می برد.

روان کننده ها و مواد افزودنی: به دلیل ثبات حرارتی و اکسیداتیو عالی آنها ، مایعات یونی به عنوان روان کننده های با کارایی بالا یا مواد افزودنی روان کننده ، به ویژه برای شرایط عملیاتی شدید مورد بررسی قرار می گیرند.

کاربردهای انرژی و الکتروشیمیایی
مایعات یونی نقش مهمی در پیشبرد فن آوری های انرژی ، به ویژه در مناطقی که حلال های سنتی یا الکترولیت ها کم می شوند ، ایفا می کنند.

الکترولیت در باتری ها و ابررساناها: IL به عنوان الکترولیت در باتری های لیتیوم یون ، سدیم یون و هوا به دلیل پنجره الکتروشیمیایی گسترده ، هدایت یونی بالا و مزایای ایمنی استفاده می شود. آنها ثبات حرارتی را بهبود می بخشند و خطرات اشتعال پذیری را کاهش می دهند.

سلولهای سوخت: در سلولهای سوخت غشای تبادل پروتون (PEMFCS) ، مایعات یونی به بهبود خواص حمل و نقل یونی ، به ویژه در دماهای بالا که در آن غشای معمولی می جنگند ، کمک می کند.

سلولهای خورشیدی: برخی از مایعات یونی به دلیل پایداری آنها در زیر استرس نور و حرارتی ، به عنوان محیط الکترولیت در سلولهای خورشیدی حساس به رنگ (DSSC) استفاده می شوند.

پردازش فلزی و الکترودزنی
صنعت متالورژی مایعات یونی را برای کاربردهایی که الکترولیتهای آبی یا آلی معمولی محدودیت دارند ، پذیرفته است.

استخراج و پالایش فلزی: IL ها در فرآیندهای الکترونینگ و شستشو برای استخراج و تصفیه عناصر نادر زمین ، آلومینیوم و سایر فلزات از سنگ معدن و زباله های الکترونیکی استفاده می شوند.

آبکاری: مایعات یونی به عنوان الکترولیت های جایگزین برای رسوب فلز مانند طلا ، نقره ، پلاتین و سایر فلزات نجیب عمل می کنند. آنها راندمان فعلی ، پوشش یکنواخت و خطرات زیست محیطی را کاهش می دهند.

مهار خوردگی: برخی از مایعات یونی برای ایجاد مواد ضد خوردگی برای سطوح فلزی در معرض محیط های شیمیایی سخت ساخته شده اند.

داروهای دارویی و بیوتکنولوژی
مایعات یونی به دلیل توانایی آنها در تثبیت مولکول ها و بهبود حلالیت دارو ، وعده های بزرگی را در بخش های دارویی و بیوتکنولوژیکی نشان داده اند.

فرمولاسیون و زایمان دارو: ILS می تواند حلالیت و فراهمی زیستی داروهای محلول در محلول را تقویت کند. برخی از IL ها همچنین فعالیت ضد میکروبی یا ضد التهابی دارند.

واکنش های آنزیمی: بیوکاتالیز در مایعات یونی به آنزیم ها اجازه می دهد تا در محیط های غیر آبی کار کنند ، و اغلب باعث بهبود ثبات و انتخاب می شوند.

استخراج اسید نوکلئیک: از IL های خاصی می توان در پروتکل های استخراج RNA و DNA استفاده کرد و خلوص و عملکرد بالایی را ارائه می دهد.

تصفیه محیط زیست و زباله
تنظیم و انتخاب مایعات یونی آنها را برای اصلاح محیط زیست و کنترل آلودگی ایده آل می کند.

ضبط Co₂: مایعات یونی خاص وظیفه (TSILS) برای جذب دی اکسید کربن تنظیم شده اند ، و یک جایگزین بالقوه انرژی کمتری برای سیستم های معمولی مبتنی بر آمین ارائه می دهند.

حذف فلزات سنگین: IL ها می توانند به صورت انتخابی با یون های فلزی سنگین مانند سرب ، کادمیوم یا جیوه متصل شوند و آنها را در تصفیه فاضلاب مفید می کند.

جایگزینی حلال: به دلیل نوسانات کم آنها ، مایعات یونی جایگزین های سازگار با محیط زیست برای حلال های آلی بی ثبات (VOC) در نظر گرفته می شوند و به فرآیندهای تولید سبزتر کمک می کنند.

علوم پلیمر و مادی
مایعات یونی برای برنامه های مختلف با کارایی بالا در مواد پیشرفته ادغام می شوند.

الکترولیت های پلیمری: آنها در ماتریس های پلیمری تعبیه شده اند تا غشاهای یونی را برای استفاده در باتری ها ، سلول های سوخت یا سنسورها ایجاد کنند.

Composite Materials: ILs can be incorporated into composites to enhance thermal and mechanical properties or provide self-healing capabilities.

سنتز نانومواد: مایعات یونی به عنوان رسانه ای برای سنتز و تثبیت نانوذرات ، نانورودها و سایر نانوساختارها با مورفولوژی کنترل شده و پراکندگی عمل می کنند.

پردازش نساجی و سلولز
صنعت نساجی به دلیل توانایی آنها در حل سلولز بدون نیاز به مواد شیمیایی خشن ، علاقه خود را به مایعات یونی نشان داده است.

بازسازی فیبر: IL ها در بازسازی الیاف مبتنی بر سلولز مانند ویسکوز و لیوکل استفاده می شوند و روشهای تولید پایدار تری را ارائه می دهند.

رنگ آمیزی نساجی: آنها همچنین با بهبود جذب رنگ و کاهش مصرف آب در فرآیندهای رنگ آمیزی کمک می کنند.

صنعت هسته ای
مایعات یونی به دلیل مقاومت در برابر تابش و انتخابی برای یون های رادیواکتیو ، به دلیل پتانسیل خود در پردازش سوخت هسته ای و تصفیه زباله توجه می کنند.

جداسازی اکتینید: مایعات یونی خاص برای استخراج اورانیوم ، پلوتونیوم و سایر اکتینیدها از سوخت هسته ای صرف شده ایجاد شده است.

ثبات تابش: ثبات شیمیایی آنها تحت تابش یونیزاسیون باعث می شود کاندیداهای مناسبی برای استفاده در محیط های رادیواکتیو باشد.

مایعات یونی نشان دهنده دستیابی به موفقیت در شیمی صنعتی است و ترکیبی منحصر به فرد از خواص را ارائه می دهد که حلالها و مواد سنتی به راحتی نمی توانند با آن مطابقت داشته باشند. از خدمت به عنوان حلال های سبز در سنتز شیمیایی تا عملکرد به عنوان الکترولیت های پیشرفته در سیستم های انرژی ، IL ها در حال تعریف مجدد استانداردها در بخش های مختلف هستند. ساختارهای قابل تنظیم آنها امکانات تقریباً بی حد و حصر برای شخصی سازی را باز می کند و آنها را به یک ابزار ارزشمند در دستیابی به فرآیندهای صنعتی تمیزتر ، کارآمدتر و پایدارتر تبدیل می کند. با ادامه تحقیقات و در دسترس بودن تجاری ، دامنه مایعات یونی در صنعت پیش بینی می شود در سالهای آینده حتی بیشتر رشد کند. $ $