Skip to main content
SUPERVISOR
S.Mohammad Ghoreshi
سیدمحمد قریشی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amir hossein Mohamadian
امیرحسین محمدیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Modeling of microparticles synthesis using Solution enhanced dispersion by supercritical fluids
Particle design using supercritical CO2 has been of great interest in the pharmaceutical, microelectronic, catalytic, and related industries over the past 10 years. The solubility of most drug compounds in carbon dioxide is very low, making it a very attractive antisolvent for particle formation. Particles from Solution enhanced dispersion by supercritical fluids (SEDS) is one of the supercritical antisolvent fluid techniques for nanoparticles generation, This process uses a coaxial nozzle design where the solvent with the solute of interest is injected in the inner tube and the supercritical CO2 is injected in the outer tube. The two streams mix in a small volume region of the nozzle called ‘mixing length’ before exiting through the nozzle tip into a chamber maintained The fast mixing process rapidly expands the solvent with CO2 in order to induce phase split of the solid drug particles. Main goals of this thesis were to model this process with using ANSYS FLUENT 13 software and model validation via comparison with experimental data. Furthermore, the validation model was used to investigate the effect of different design and operating variables on the particle size of the synthesis sized nanoparticles. Moreover, the parametric analysis of nanoparticle size design was carried out at the different operating range of effective variables. In this thesis by comparing results of model with a particular experimental data (pharmacicual nanoparticles of acetaminophen), the model predicted data had 1-30% error in contrast to experimental results. The other reported models in the literature have higher error than the model of this study. Thus, this model was used to investigate the effect of different parameters such as pre-expansion temperature, pre-expansion pressure and nozzle length on the average particle diameter and so we can use this model to know effect of dependent parameters to get profiles of thermodynamic profiles of thermodynamic properties along the nozzle and capillary. Dependent on entrance conditions to nozzle, average of particle diameter can be in the range of 0.7- 20 µm. The obtained narrow particle size distribution is a normal Gaussian curve which coincides with experimental data. Modeling results of Particles from Solution enhanced dispersion by supercritical fluids showed that; increasing the pre-expansion temperature produced largerer particles because temperature is an effective parameter on the growth of particles. The increasing pre-expansion pressure led to the synthesis of larger particles. Modeling results of SEDS showed that increasing nozzle length led to smaller particles, so that Lang mixing length of nozzle is appropriate (suitable) design condition. Keywords: modeling, Supercritical antisolvent fluid, acetaminophen, Solution enhanced dispersion by supercritical fluids, coaxial nozzle
تولید وطراحی ذرات به کمک سیال فوق بحرانی یکی از بهترین روشهایی است که برای تولید دارو، میکرو الکترونیک، و کاتالیست و... در ده سال گذشته می باشد. حلالیت خیلی از ترکیبات دارویی در سیال فوق بحرانی کربن دی اکسید خیلی کم می باشد به همین دلیل می توان سیال فوق بحرانی را به عنوان ضد حلال فوق بحرانی برای تولید نانو مواد به کاربرد. یکی از روشهای تولید نانو ذرات افزایش پراکندگی محلول به کمک ضد حلال فوق بحرانی می باشد. در این روش از یک نازل دو کاناله هم محور استفاده می شود که از کانال داخلی محلول و از کانال بیرونی سیال فوق بحرانی وارد می شود. این دو جریان در ناحیه ی کوچکی از نازل که طول اختلاط نام دارد باهم مخلوط می شوند، فرآیند افزایش پراکندگی محلول به دلیل اختلاط شدید و بالا بودن انتقال جرم و افزایش ضدحلال به محلول در ناحیه ی طول اختلاط، محلول فوق اشباع به وجود می آورد که باعث تولید ذرات بسیار ریز و یکنواخت می شود. در این پایان نامه مدل سازی این فرآیند در نازل دو کاناله به کمک نرم افزار ANSYS FLUENT 13 انجام شده است. اهداف عمده از انجام این پایان نامه تدوین مدلسازی جامع برای فرآیند فوق الذکر، اثبات مدل از طریق مقایسه با نتایج آزمایشگاهی، شناخت پارامترهای مؤثر، مطالعه نحوه اثر پارامترهای مذکور بر اندازه ذرات، بررسی سیستم در شرایط طراحی و کارکردی می باشد. در پایان با مقایسه نتایج مدل، با یک مورد آزمایشگاهی خاص(داروی استامینوفین) صحت مدل ارزیابی می گردد، که با توجه به شرایط مختلف ورودی که به برنامه مدل اعمال می گردد، نتایج حاصل میزان خطای نسبی در محدوده 1-30% را نشان می دهد. با توجه به اینکه در حال حاضر مدلی با خطای کمتر در دسترس نمی باشد، می توان از نتایج حاصل از این مدل جهت بررسی اثرات پارامترهای مستقل بر قطر میانگین ذرات استفاده نمود و نیز با استفاده از این مدل می توان نحوه تاثیر پارامترهای مستقل بر پروفایل های خواص ترمودینامیکی در طول نازل را بررسی نمود. در نتایج حاصل از مدل با توجه به شرایط مختلف ورودی نانوذراتی با قطر میانگین حدود 7/0-20 میکرومتر حاصل می گردد. و نیز توزیع سایز ذرات حاصل از مدل به صورت منحنی توزیع نرمال(منحنی گاوس) می باشد که با نتایج حاصل از تجربی همخوانی دارد و شکل منحنی تائیدی است بر این ادعا که در این فرآیند با توزیع یکنواختی از ذرات رو به رو هستیم. نتایج مدل نشان می دهد که فشار رابطه ی مستقیم با اندازه ذره دارد به طوریکه افزایش آن، افزایش قطر ذره را ایجاد می کند، و همینطور با دما نیز رابطه ی مستقیم دارد، به طوری که افزایش دما باعث افزایش قطر ذره می گردد. از جمله پارامترهای مؤثر دیگر در این فرآیند شکل هندسی نازل است. نتایج مدل نشان می دهد که هر چه طول اختلاط نازل بزرگتر شود، ذرات کوچکتر و یکنواخت تری ایجاد می شود. پس پیشنهاد مدل، استفاده از نازلی با طول اخنلاط زیاد می باشد. کلمات کلیدی: مدلسازی، ضدحلال فوق بحرانی، استامینوفین، افزایش پراکندگی محلول، نازل دو کاناله ی هم محور

ارتقاء امنیت وب با وف بومی