Πειραματικές μετρήσεις και μοντελοποίηση διαλυτοτήτων αντιοξειδωτικών σε ιοντικά υγρά

Κατσούλης, Γεώργιος; Katsoulis, Georgios

dc.contributor.author	Κατσούλης, Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Katsoulis, Georgios	en
dc.date.accessioned	2018-10-22T08:23:13Z
dc.date.available	2018-10-22T08:23:13Z
dc.date.issued	2018-10-22
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47811
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15929
dc.rights	Default License
dc.subject	Αντιοξειδωτικά	el
dc.subject	Ιοντικά υγρά	el
dc.subject	Μοντελοποίηση	el
dc.subject	π-Κουμαρικό οξύ	el
dc.subject	Καφεϊκό οξύ	el
dc.subject	Antioxidants	en
dc.subject	p-Coumaric acid	en
dc.subject	Caffeic acid	en
dc.subject	Ionic liquids	en
dc.subject	Ferrulic acid	el
dc.title	Πειραματικές μετρήσεις και μοντελοποίηση διαλυτοτήτων αντιοξειδωτικών σε ιοντικά υγρά	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Χημική θερμοδυναμική	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/12f978f53da9dfd6e96febfecdddcd4833f20027
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-07-03
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας, αποτελεί η πειραματική μελέτη διαλυτοτήτων αντιοξειδωτικών σε ιοντικά υγρά, σε μίγματα ιοντικών υγρών και οργανικών διαλυτών καθώς και η θερμοδυναμική μοντελοποίηση των μιγμάτων που μελετώνται πειραματικά. Τα ιοντικά υγρά (IY), αποτελούν τηγμένα άλατα και απαντώνται σε υγρή φάση σε μεγάλο θερμοκρασιακό εύρος, ακόμα και σε θερμοκρασία δωματίου με προοπτική αντικατάστασης των κλασσικών οργανικών διαλυτών που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία. Στην συγκεκριμένη διπλωματική εργασία εξετάστηκε η διαλυτική ικανότητα δυο πρωτικών ΙΥ, το 2-hydroxyethylammonium formate (2-HEAF) και το 2-hydroxyethyl ammonium acetate (2-HEAA), για τρία αντιοξειδωτικά παράγωγα του κινναμικού οξέος, το π-κουμαρικό οξύ (p-CA), καφεϊκό οξύ (CA), και φερουλικό οξύ (FeAc) στο θερμοκρασιακό εύρος 293.65-318.65 K. Ακόμη, μελετήθηκε η επίδραση της αιθανόλης στη διαλυτότητα των αντιοξειδωτικών στα ΙΥ, στις θερμοκρασίες 293.15 και 318.65 και για συγκεντρώσεις αιθανόλης 5, 10 , 20 και 30% κ.β. Τα αποτελέσματα των πειραματικών μετρήσεων έδειξαν ότι, μεταξύ των τριών μελετώμενων αντιοξειδωτικών ενώσεων, το φερουλικό οξύ παρουσιάζει τη μεγαλύτερη διαλυτότητα και στα δύο ιοντικά υγρά, ενώ το καφεϊκό οξύ παρουσιάζει τη μικρότερη. Η σειρά διαλυτοτήτων συμφωνεί με τη σειρά αύξησης της θερμοκρασίας τήξης τους. Μεταξύ των δύο ΙΥ, το 2-ΗΕAF παρουσιάζει μεγαλύτερη διαλυτική ικανότητα συγκριτικά με το 2-HEAA, γεγονός που μπορεί να αποδοθεί στην μείωση της υδροφιλικότητας των ΙΥ με αύξηση της ανθρακικής αλυσίδας του ανιόντος τους. Όσον αφορά την επίδραση του οργανικού διαλύτη στα μίγματα ΙΥ-αντιοξειδωτικών, παρατηρείται ότι η προσθήκη του στα προαναφερθέντα μίγματα οδηγεί σε αύξηση της διαλυτότητας των αντιοξειδωτικών, όπως ήταν αναμενόμενο, καθώς το μόριο της αιθανόλης είναι ισχυρά πολ. Οι πειραματικές τιμές διαλυτότητας χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό των πρότυπων ιδιοτήτων διαλυτοποίησης των αντιοξειδωτικών σε αιθανικό αιθυλεστέρα και στα ΙΥ 2-HEAA και 2-HEAF. Οι υπολογισμοί αυτοί έγιναν με χρήση του μοντέλου van’t Hoff και αφορούν τις τιμές πρότυπης ενθαλπίας, ελεύθερης ενέργειας Gibbs καθώς και εντροπίας διαλυτοποίησης. Από τα αποτελέσματα συμπεραίνεται ότι η διάλυση όλων των οξέων που μελετώνται είναι μια ενδόθερμη, μη αυθόρμητη διεργασία. Στο τελευταίο μέρος της παρούσας διπλωματικής εργασίας, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της θερμοδυναμικής μοντελοποίησης της ισορροπίας φάσεων των μιγμάτων ΙΥ-αντιοξειδωτικών. Εφαρμόστηκαν τα μοντέλα NRTL και UNIQUAC και χρησιμοποιήθηκαν δυο προσεγγίσεις για τις ενεργειακές παραμέτρους που περιέχονται στα μοντέλα: των θερμοκρασιακά ανεξάρτητων παραμέτρων και των θερμοκρασιακά εξαρτημένων παραμέτρων, με τη πρώτη να οδηγεί σε μεγάλα σφάλματα, της τάξης του 25%. Αντιθέτως, τα μοντέλα NRTL και UNIQUAC με την προσέγγιση των θερμοκρασιακά εξαρτημένων παραμέτρων αποδείχθηκε ότι μπορούν να περιγράψουν με ικανοποιητική ακρίβεια τα πειραματικά δεδομένα καθώς τα σφάλματα δεν ξεπερνούν το 5%. Τα σφάλματα που παρουσιάζουν τα δύο μοντέλα είναι παρόμοια, επομένως δεν κρίνεται αξιολογήσιμη η διαφορά τους.	el
heal.abstract	The subject of this diploma thesis is the experimental study of the solubilities of antioxidants in ionic liquids and in mixtures of ionic liquids and organic solvents, as well as the thermodynamic modeling of the mixtures that are experimentally studied. Ionic liquids (ILs) are referred to as molten salts and occur in liquid phase in a large temperature range, even at room temperature, with a view to replacing the organic solvents used in the industry. In this thesis, the solubility of three antioxidant derivatives of cinnamic acid, p-coumaric acid (p-CA), caffeic acid (CA), and ferulic acid (FeAc) in two protic ILs namely 2- hydroxyethylammonium formate (2-HEAF) and 2-hydroxyethylammonium acetate (2-HEAA) in the temperature range of 293.65-318.65 K, has been studied. Furthermore, the effect of ethanol on the solubility of the antioxidants in ILs studied in this work, at temperatures 293.15 and 318.65 and for concentrations of ethanol 5, 10, 20 and 30 % w.w has been experimentally examined. The experimental results showed that, among the three antioxidant compounds studied, ferulic acid has the highest solubility in both ionic liquids, whereas caffeic acid has the smallest one. The range of solubilities is related to the order of increase of their melting temperature. Between the two ILs, 2-HEAF has a higher solvating capacity than the 2-HEAA which can be attributed to the reduction of the hydrophilicity of the later by an increase in the carbon chain of its anion. Regarding the effect of the organic solvent on the ILs- antioxidants mixtures, it is observed that its addition to the aforementioned mixtures results in an increase in the solubility of the antioxidants, as expected. Moreover, by utilizing the solubility data and the van’t Hoff equations, the apparent thermodynamic functions relative to the solution of the two antioxidants, such as the standard Gibbs energy change, standard entropy change and standard enthalpy change, have been determined. . The results showed that the dissolution of all acids studied is an endothermic, non-spontaneous process. Finally, the results of the thermodynamic modeling of mixtures of IL-antioxidants are introduced. NRTL and UNIQUAC activity coefficient models were used in this work, under two different approaches: temperature-independent energy parameters and temperature 5 dependent energy parameters, with the former leading to considerable errors, of approximately 25%. On the other hand, NRTL and UNIQUAC models with temperature dependent parameter approach were proved to be describing accurately the experimental data, as the errors do not exceed 5%.	en
heal.advisorName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας	el
heal.committeeMemberName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας	el
heal.committeeMemberName	Μαγουλάς, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Κουή, Μαρία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	103 σ.
heal.fullTextAvailability	true