مطالعه ي ويژگي هاي حجمي و روانه شناسي مخلوط دوتايي مايع يوني [bmim]PF6 با تركيب هاي آروماتيك

A Study on the Volumetric and Rheological Properties of Binary Mixtures of [bmim]PF6 Ionic Liquid and Aromatic Compounds

بررسي ويژگي­ هاي ترموديناميكي و روانه­ شناسي مخلوط ­هاي چند جزئي مايع­ هاي يوني در توسعه­ ي مدل­ هاي طراحي فرآيند و كاربردهاي صنعتي ضروري مي ­باشد. به همين منظور در اين پژوهش، چگالي و گرانروي مخلوط ­هاي دوتايي مايع يوني 1-بوتيل-3-متيل ايميدازوليوم هگزا فلوئورو فسفات ([bmim]PF6) با تركيب ­هاي آروماتيك تولوئن و پارازايلن بررسي و وابستگي اين ويژگي­ ها به دما، نرخ برشي ، كسر مولي و مخلوط مورد مطالعه قرار گرفت. نتيجه ­ها نشان داد كه اين مخلوط­ ها رفتار غيرنيوتني متوسطي از خود نشان مي ­دهند. همچنين، در اين نمودار­ها ديده شد كه با افزايش دما، گرانروي مخلوط كاهش مي ­يابد، ولي با افزايش نرخ برشي در يك دماي ويژه، هم افزايش و هم كاهش در مقدار گرانروي رخ مي ­دهد، يعني رفتار رقيق ­شدن و ضخيم ­شدن برشي در هر دما قابل ديدن است. بررسي كمي ت­هاي ترموديناميكي فعال­ سازي در دماها و نرخ­ هاي برشي گوناگون براي مخلوط­ هاي مايع يوني با تولوئن و پارازايلن نشان مي­ دهد كه ΔH* و ΔG* اين مخلوط­ ها داراي مقدارهاي مثبت است در حالي ­كه ΔCp *آن­ها منفي است. وجود اين سد فعال­ سازي فرايند لغزش را در اين مخلوط­ ها غير خود به­ خودي ساخته است. مخلوط ­هاي مورد مطالعه در بازه­ي دمايي مورد بررسي در زمره مايع­هاي شكننده هستند و رفتار غيرآرنيوسي از خود نشان مي­دهند. بر اين اساس، وابستگي دمايي گرانروي در دماهاي بيش ­تر از دماي انتقال (T > Tx) توسط معادله هاي Powerlaw، Litovitz، VFT و Ghatee et al. قابل توصيف است. بررسي وابستگي گرانروي به تركيب در دماهاي متفاوت نشان مي­ دهد كه با كاهش كسر مولي مايع يوني، در هر مخلوط، گرانروي كاهش مي ­يابد و داده ­هاي تجربي با معادله­ ي مك ­آليستر قابل برازش هستند

In this work, some thermophysical and transport properties of binary mixtures of ionic liquid 1- butyl -3- methyl imidazolium hexafluoro phosphate ([bmim] PF6) with some aromatic compounds, i.e. toluene and paraxylene, were measured and analyzed. The temperature and composition dependencies of the density and viscosity have been studied in these mixtures. Also, the dependence of viscosity on the shear rate were investigated. The small intercepts of plots of viscosity versus shear rate show that the studied mixtures are moderately non-Newtonian fluids. The viscosities of these mixtures are quadratic functions of temperature. This fact shows that the studied fluids have non-Arrhenius behavior. Temperature dependence of viscosity data was fitted using four known equations, namely, Power-law, Litovitz, VFT, and Ghatee et al. equations. Also, the activation thermodynamic parameters of these mixtures were calculated. The positive values of Gibbs free energy of activation show that the slip of two layers of the fluid is a non-spontaneous process. The composition dependence of these mixtures are fitted well with McAlister equation.