Badania procesu krystalizacji inicjowanego inteligentnymi polimerami
Celem projektu jest zbadanie wpływu przejścia fazowego polimerów czułych na bodźce na przebieg procesu krystalizacji poprzez chłodzenie roztworów wodnych soli nieorganicznych. Autor wniosku stawia hipotezę badawczą, iż przejście fazowe polimerów czułych na bodźce, z formy hydrofilowej do hydrofobowej, będzie indukowało zjawisko nukleacji. Ponadto, możliwym będzie dostosowanie tych dwóch zjawisk w taki sposób, że nagły spadek stężenia soli na skutek krystalizacji odwróci przejście fazowe polimeru wywołane wcześniejszą zmianą temperatury (Rys. 1). W rezultacie jedyną fazą stałą obecną w układzie będą wytworzone kryształy.
Zastosowana metoda badawcza/metodyka
W pierwszym etapie badań zsytnezowane będą próbki polimerów wykazujących przejście fazowe przy zmianie temperatury, a także zakupione będą komercyjnie dostępne polimery jako próbki referencyjne. Następnie określone będą ich właściwości fizykochemiczne, ze szczególnym uwzględnieniem analizy przejścia fazowego zachodzącego przy wysokich stężeniach rozpuszczonych soli i dla różnych wartości pH. Na podstawie otrzymanych wyników wytypowane będą najlepsze próbki do kolejnego etapu projektu. Drugim etapem będą badania przebiegu krystalizacji w obecności polimerów czułych na bodźce. Największy nacisk położony będzie na określenie szerokości strefy metastabilnej. W tym celu wykorzystane zostanie specjalnie zaprojektowane stanowisko laboratoryjne przeznaczone do badań przebiegu procesu krystalizacji. Jest ono wyposażone w zaawansowany system kontroli temperatury pozwalający m.in. na chłodzenie krystalizatora z zadaną szybkością przy równoczesnym monitorowaniu szeregu parametrów takich jak temperatury w różnych punktach układu oraz pH. Szerokość strefy metastabilnej będzie określana metodą temperaturową wykorzystując efekt egzotermiczny nukleacji. Ponadto, w trakcie trwania procesu będą pobierane próbki w celu określenia rozkładu ziarnowego za pomocą laserowego analizatora, a także będą wykonane fotografie otrzymanych kryształów z wykorzystaniem mikroskopu sprzężonego z aparatem fotograficznym.
Wpływ spodziewanych rezultatów na rozwój nauki, cywilizacji, społeczeństwa
W chwili obecnej 70% substancji stałych produkowanych przez przemysł chemiczny otrzymywanych jest poprzez krystalizację lub precypitację, w tym wiele produktów farmaceutycznych jak i tzw. „fine chemicals”. Zastosowanie polimerów czułych na bodźce może stworzyć nowe możliwości w prowadzeniu procesu krystalizacji. Należy spodziewać się, że ich przejście fazowe w znaczny sposób ograniczy lub nawet wyeliminuje elementy stochastyczne z tego procesu. To z kolei zdecydowanie ułatwiłoby kontrolę nad tym zjawiskiem oraz zmniejszyłoby koszty inwestycyjne oraz eksploatacyjne instalacji przemysłowych. Nie bez znaczenia pozostaje wpływ spodziewanych rezultatów na środowisko naturalne.
UMO-2017/26/D/ST8/00050
(Investigation on crystallization process initialized by smart polymers)
