Koje su industrijske primjene jonskih tekućina?

Ionske tekućine (IL), često opisane kao soli u tekućem stanju na ili u blizini sobne temperature, pojavile su se kao vrlo svestrane tvari u različitim industrijskim procesima. Karakteriziraju njihov zanemarivi tlak pare, visoka toplinska stabilnost, izvrsne mogućnosti solvacije i prilagodljiva svojstva, ionske tekućine sve više pronalaze primjene u širokom rasponu industrija. Ovaj članak daje sveobuhvatan pregled industrijske uporabe ionskih tekućina, obuhvaćajući kemijsku proizvodnju, skladištenje energije, preradu metala, lijekove i zaštitu okoliša.

Kemijska i petrokemijska industrija
Jedan od najistaknutijih sektora koji koristi ionske tekućine je kemijska i petrokemijska industrija, gdje ILS služe kao zelena otapala i reakcijski mediji za niz organskih sinteza i katalitičkih procesa.

Kataliza i sinteza: Jonske tekućine Omogućite idealno okruženje i za homogenu i heterogenu katalizu. Njihova nehlapljivost i sposobnost otapanja širokog raspona organskih i anorganskih spojeva čine ih posebno korisnim u reakcijama poput alkilacije, hidrogenizacije i polimerizacije.

Procesi odvajanja: IL -ovi su također stekli popularnost u tehnikama ekstrakcije i razdvajanja. Na primjer, oni se koriste u ekstrakcijama tekućine-tekućine za odvajanje aromatika od alifatskih ugljikovodika ili uklanjanje spojeva koji sadrže sumpor u desulfurizaciji goriva.

Podmazi i aditivi: Zbog njihove izvrsne toplinske i oksidativne stabilnosti, ionske tekućine se istražuju kao maziva visokih performansi ili aditivi za maziva, posebno za ekstremne radne uvjete.

Energetska i elektrokemijska primjena
Ionske tekućine igraju ključnu ulogu u unapređenju energetskih tehnologija, posebno u područjima u kojima tradicionalna otapala ili elektroliti ne budu kratki.

Elektroliti u baterijama i superkapacitorima: IL-ovi se koriste kao elektroliti u litij-ionskim, natrijevim ionskim i metalnim baterijama zbog njihovih širokih elektrokemijskih prozora, visoke ionske vodljivosti i sigurnosnih prednosti. Oni poboljšavaju toplinsku stabilnost i smanjuju rizik od zapaljivosti.

Gorivne ćelije: U membranskim stanicama za razmjenu protona (PEMFC), ionske tekućine pomažu u poboljšanju svojstava transporta iona, posebno na visokim temperaturama u kojima se bore konvencionalne membrane.

Solarne ćelije: Neke se ionske tekućine koriste kao elektrolitni medij u solarnim ćelijama osjetljivim na boje (DSSC) zbog njihove stabilnosti pod svjetlosnim i toplinskim stresom.

Obrada metala i elektrodepozicija
Metalurška industrija prihvatila je ionske tekućine za primjene u kojima konvencionalni vodeni ili organski elektroliti imaju ograničenja.

Ekstrakcija i rafiniranje metala: IL -ovi se koriste u procesima elektroviranja i ispiranja za izvlačenje i pročišćavanje rijetkih zemaljskih elemenata, aluminija i drugih metala iz ruda i elektroničkog otpada.

Elektriranje: ionske tekućine služe kao alternativni elektroliti za taloženje metala, poput zlata, srebra, platine i drugih plemenitih metala. Nude bolju trenutnu učinkovitost, ujednačeni premaz i smanjene opasnosti okoliša.

Inhibicija korozije: Određene ionske tekućine izrađene su da služe kao antikorozijska sredstva za metalne površine izložene teškim kemijskim okruženjima.

Farmaceutski proizvodi i biotehnologija
Ionske tekućine pokazale su veliko obećanje u farmaceutskom i biotehnološkom sektoru zbog njihove sposobnosti stabilizacije biomolekula i poboljšanja topljivosti lijekova.

Formulacija i isporuka lijekova: IL -ovi mogu poboljšati topljivost i bioraspoloživost slabo topljivih lijekova. Neki IL-ovi također pokazuju antimikrobnu ili protuupalno djelovanje.

Enzimske reakcije: Biokataliza u ionskim tekućinama omogućava enzimima da rade u nevodnim okruženjima, često poboljšavajući stabilnost i selektivnost.

Ekstrakcija nukleinske kiseline: Određeni IL -ovi mogu se koristiti u protokolima ekstrakcije RNA i DNA, nudeći visoku čistoću i prinos.

Liječenje okoliša i otpada
Podobnost i selektivnost ionskih tekućina čine ih idealnim za kontrolu sanacije okoliša i zagađenja.

CO₂ Snimanje: Ionske tekućine specifične za zadatak (TSIL) prilagođene su apsorpciji ugljičnog dioksida, nudeći potencijalno manje energetsku alternativu konvencionalnim sustavima na bazi amina.

Uklanjanje teških metala: IL -ovi se mogu selektivno vezati s ionima teških metala poput olova, kadmija ili žive, što ih čini korisnim u pročišćavanju otpadnih voda.

Zamjena otapala: Zbog njihove niske volatilnosti, ionske tekućine smatraju se ekološki prihvatljivijim zamjenama za hlapljiva organska otapala (VOC), doprinoseći zelenijim proizvodnim procesima.

Znanost o polimeru i materijalu
Ionske tekućine integriraju se u napredne materijale za različite aplikacije visokih performansi.

Polimerni elektroliti: Ugrađeni su u polimerne matrice kako bi se stvorile ionske membrane za upotrebu u baterijama, gorivnim ćelijama ili senzorima.

Kompozitni materijali: IL-ovi se mogu ugraditi u kompozite kako bi se poboljšala toplinska i mehanička svojstva ili osigurala mogućnosti samoizlječenja.

Nanomaterijalna sinteza: ionske tekućine djeluju kao medij za sintetiziranje i stabilizaciju nanočestica, nanoroda i drugih nanostruktura s kontroliranom morfologijom i disperzijom.

Obrada tekstila i celuloze
Tekstilna industrija pokazala je interes za ionske tekućine za njihovu sposobnost otapanja celuloze bez potrebe za oštrim kemikalijama.

Regeneracija vlakana: IL-ovi se koriste u regeneraciji vlakana na bazi celuloze kao što su viskoza i liocel, nudeći više održivih metoda proizvodnje.

Tekstilno bojenje: Oni također pomažu u procesima bojenja poboljšanjem unosa boje i smanjenjem potrošnje vode.

Nuklearna industrija
Ionske tekućine dobivaju pažnju na svoj potencijal u preradi nuklearnog goriva i tretmanu otpada zbog otpornosti na zračenje i selektivnosti za radioaktivne ione.

Odvajanje aktinida: Specifične ionske tekućine razvijene su za ekstrakciju urana, plutonija i drugih aktinida iz potrošenog nuklearnog goriva.

Stabilnost zračenja: Njihova kemijska stabilnost pod ionizirajućim zračenjem čini ih prikladnim kandidatima za upotrebu u radioaktivnim okruženjima.

Ionske tekućine predstavljaju proboj u industrijskoj kemiji, nudeći jedinstvenu kombinaciju svojstava koja tradicionalna otapala i materijala ne mogu lako uskladiti. Od služenja kao zelena otapala u kemijskoj sintezi do funkcioniranja kao napredni elektroliti u energetskim sustavima, IL -ovi redefiniraju standarde u više sektora. Njihove prilagodljive strukture otvaraju gotovo neograničene mogućnosti za prilagodbu, čineći ih vrijednim alatom u potrazi za čistijim, učinkovitijim i održivijim industrijskim procesima. Kako se istraživanje nastavlja, a komercijalna dostupnost širi, očekuje se da će opseg ionskih tekućina u industriji rasti još više u narednim godinama.