在外部空间中测试液 - 液分离器

在由MIT纺丝ZAIPUT流动技术开发的连续流动液体 - 液体分离器中，液体混合物（蓝色和粉红色）通过进料管泵送到多孔聚合物膜（虚线）。将一个液体（粉红色）拉伸到膜的表面，而另一个（蓝色）被排斥。内部机械压力控制器在膜的两侧之间保持轻微的压差。这将吸引的液体通过膜推动而没有排斥的膜，通过单独的管送到每个液体。

液体分离和化学提取是药物制造和许多其他行业的关键过程，包括石油和天然气，香料，食品，废水过滤和生物技术。

三年前，麻省理工学院纺丝Zaiput流动技术推出了一种新型连续流动液 - 液分离器，使这些过程更快，更容易，更高效。今天，九个制药巨头和越来越多的学术实验室和小公司使用分离器。

在地球上证明了其疗效，分离器现在被测试为制造药物的工具和在外层空间中合成化学品。

2015年，Zaiput赢得了允许公司在国际空间站（ISS）上的技术推进科学中心的银河授予。12月15日，经过两年的开发和准备，Zaiput在Spacex火箭中推出了其分隔符，作为CRS-13货物补给的一部分，将持续一个月。

随着持续时间的旅行和外星人居住成为潜在的现实，Zaiput联合创始人兼首席执行官南部首席执行官·安德烈表示，对于潜在的现实成为一个潜在的现实，找到了为药物，食品，燃料和其他可能对这些任务重要的空间中的化学品合成化学品。 Adamo Sm '03，他在Klavs Jensen，沃伦K.刘易斯化学工程教授的实验室中共同发明了分隔符。值得注意的是，Zaiput的分离器称为Sep-10，将液体分离而不需要重力，这是传统方法的商标。

“当人们继续深度空间探索，或者可能到火星时，这些都是多年任务，”adamo说。“但是如何在没有重力的情况下综合药物和其他产品的化学品？我们有这个回答。在太空中测试我们的单位将显示我们在地球上所做的完全出口到空间。“

ISS实验的结果将证明该器件确实在零重力中起作用，这基本上是不可能在地球上验证。adamo说：他们将帮助启动改进设备：“麻省理工学院争取卓越，我们继承了这种模式 - 我们仍在追求卓越。”

表面力量

在传统的液体液体隔膜中，将两个不同密度的液体的混合物加入漏斗形沉降槽中。较重的液体水槽，可以通过阀门排出，远离较轻的液体，保持在顶部。但分离过程是耗时的，并且在坐在罐中时，一些化学物质可以腐烂或变得不稳定。

Zaiput的分离器而不是利用重力，而是使用表面力来吸引或从膜上吸引液体。作为一个例子，考虑一个不可思议的锅：油在平底锅上涂抹，但水珠子，因为它具有与覆盖平底锅的聚合物键合的亲和力，而油则不是。

Zaiput的分隔符使用相同的原理。将液体的混合物通过进料管泵送并进行到多孔聚合物膜上。将一个液体拉入膜的表面，而另一个液体被泄露。内部机械压力控制器在膜的一侧和另一侧之间保持轻微的压差。这种差速器足以使吸引的液体通过多孔膜推动，而不会推动排斥膜。吸引的液体然后通过一个管脱落，同时允许排斥的液体通过单独的管流出。流速范围为0至12毫升/分钟。

“如果你想以可靠的方式使用这一点，你必须仔细控制膜的压力条件，”Adamo说。“你想要一点点压力，所以化学经历，但不太可能穿过不需要的液体。内部控制器可确保始终发生这种情况。“

Zaiput的分离器还改善了化学提取，这与液体分离不同。想象一下，使用葡萄酒和油的混合物。液体分离意味着将混合物分离成纯净流量，葡萄酒和油。然而，提取意指从葡萄酒中除去乙醇化学品，以及分离化学家感兴趣的液体。

用于化学萃取，含有萃取靶素的“饲料”液体和“溶剂” - 该溶剂 - 不能与进料液混合，而是在流向分离装置的管中组合。溶剂从饲料中捕获目标化学品，因为化学物质可溶;然后将分离装置分离两料流，含有靶化学品的溶剂。在葡萄酒油实例中，乙醇将被油溶剂除去。

Zaiput单位可配备不同类型的膜，以达到特定的效果，或者在一系列单元中连接。

重要的是，Adamo表示，Zaiput的连续流动，基于膜的分离器允许分离乳液，从而将一个液体的小液滴最终在另一个液体中，从未完全分离。“我们没有那个问题，因为我们不需要等待液体来解决，”Adamo说。“我们是唯一提供持续分离的技术，可以轻松地单独乳液，也是为了安全而设计，因此如果您正在处理爆炸性或有毒物质，您可以快速处理它们。”

美化和缩放

adamo于2000年代初作为土木工程师来到麻烦。然而，在麻省理工学院进行研究并暴露于研究所的企业生态系统，“改变了我的视野，”他说。“我想进入一个我可以通过创业公司带来技术的领域。”

在这方面，土木工程有一些限制，所以adamo开始在微流体的快速发展领域试验，作为Jensen实验室的研究员，流动化学的先驱。由Jensen之前的研究进入表面力量，Adamo开始设计一个配备有精确的压力控制器的小型膜的分离装置，该分离装置在保持确切的分离条件下。第一个原型由两个笨重的塑料件组成。“这真的很难看，”阿达莫说。

但展示了麻省理工学院的同事原型，尽管其出现了不起作用，但该装置具有商业潜力。“创新不仅适用于实验室，而且对普通公众而言，”也是如此。“他说。“我开始研究商业主张。”（到目前为止，该研究还制作了Jensen，Adamo和其他MIT研究人员在工业与工程化学研究中共同撰写的两篇论文。）

2013年，Adamo与合作伙伴和哈佛大学生物化学师Jennifer Baltz，Zaiput的首席运营官共同创立了Zaiput，以及麻省理工学院的风险投资服务和其他麻省理工学院服务的帮助。

该初创公司设计了更具吸引力的产品。adamo说，在意大利成长，他总是被美丽，色彩缤纷的风景和物品所包围。他用这种背景作为分离器设计的灵感，将原型转化为一系列手持式彩色块。实验室单位是橙色的;较大的单位是紫色，金或石灰绿色。对于由不同材料制成的不同设备也有颜色编码。

“客户访问实验室和这些设备弹出，”adamo说。“函数是关键，但是当你手里拿一个物体时，它必须感觉很好。它必须令人赏心悦目，在商业意义上，独特。“

目前，Zaiput正在开发一种生产规模装置，流速每分钟3,000毫升，用于更大的药物制造。启动也希望更有效地解决非常复杂的化学提取。如今，这涉及在大规模柱中多次重复化学提取过程，约100英尺高，以确保从液体中提取的靶化学品。但Zaiput希望它可以用一个组合的模块化单位的小系统做到这一点。此外，初创公司希望将设备带到传统的批量分离用户，特别是那些仍然与解决坦克一起使用的用户。

“下一个挑战是更大规模的发展，更复杂的提取，并向传统用户伸出援手，以新技术赋予他们，”Adamo说。

刊物：

Andrea Adamo等人，“基于膜，具有集成压力控制的液体 - 液体分离器”IND。ENG。化学。Res，2013,52（31），PP 10802-10808; DOI：10.1021 / IE401180TNOPPHON WEERANOPPANANT等，“设计小型应用的多级逆流液 - 液萃取”，“IND”。化学。res，2017,56（14），pp 4095-4103; DOI：10.1021 / ACS.IECR.7B00434