화공계측실험 Pre-Report (7)-Microfluidic Chemical Synthesis

소개글

포항공대 화학공학과 전공필수 과목인 화공계측실험 보고서입니다
PRE-Report 는 실험전 사전지식을 정리하는 보고서이고 Final-Report는 실험후 결과를 정리하는 보고서 입니다.
두가지를 모두 참고하셔서 과제에 도움이 되시길 바랍니다.

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 이론 및 배경지식
4. 실험 장비
5. 실험 순서
6. 참고 문헌

본문내용

Microfluidic Chemical Synthesis

2. 실험 목적
본 실험에서는 간단한 microfluidic system을 작동시켜 볼 것이다. 단일 micro channel을 사용하여 화학 반응과 분리를 연속적으로 진행한다. 같은 반응을 반복적으로 진행하여 microfluidic system의 장점을 공부한다.

3. 이론 및 배경지식
1) Microfluidic Process
Microfluidic process는 reagent를 아주 미세한 관 안에서 반응 시키는 것을 말한다. Micro 단위에서는 부피당 단위 면적이 batch 보다 매우 크기 때문에 반응 속도, heat transfer가 월등하게 빠르다 또한 batch에서는 섞는 것을 잘 해주어야 하는데 미세유체 system에서는 그 문제가 자연히 해결된다. 또한 매우 불안정한 transition state를 가지는 화합물의 경우에도 처리가 용이하며 독성이 있는 위험한 물질도 소량만 사용하기 때문에 안전하다. 이번 실험에서는 간단한 micro system을 이용하여 reaction 과 separation을 진행해 볼 것이다. 공정을 간단하게 설명하자면 Reagent A와 B를 T-junction을 통해 만나게 하고 반응을 micro channel안에서 시켜준다. 반응이 다 완료되면 separation 과정을 거친다. 마지막으로 Analysis를 통해 반응을 평가한다.
보통 reagent는 용매과 용질로 이루어지며 pump을 사용하여 microchannel로 삽입된다. Reactant 용액은 작은 물방울 형태로 흩어지게 된다. 물방울의 표면에서 반응이 진행 되는 것이다. 반응과 추출이 완료되면 용매와 용질을 PETE를 사용하여 분리한다. 용질은 IR Spectroscopy와 GC-MS를 사용하여 분석한다. 위와 같은 실험 과정을 batch experiment에게도 동일하게 적용해서 생성된 product를 비교한다.

참고 자료

H. S. Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, 4th ed., Pearson Educational International (2006)
W. L. McCabe, J. C. Smith, and P. Harriott, Unit Operations of Chemical Engineering, 7th ed., McGraw-Hill (2005)
L. Kurti and B. Czako, Strategic Application of Named Reactions in Organic Synthesis, Elsevier Academic Press (2005)
Anal. Chem. 2008, 80, 2680-2687
Green Chem., 2014, 16, 116-120
Nature Chem., 2011, 3, 216-222