هدف از انجام این پژوهش یافتن مایع یونی وظیفه‌ویژه مناسب جهت غنی‌سازی کلسیم-48 است. با توجه به اهمیت جداسازی یونی به‌عنوان مقدمه‌ای جهت غنی‌سازی و جداسازی ایزوتوپی،‌ شبیه‌سازی و غربال‌گری مایع یونی با استفاده از مدل COSMO-RS جهت یافتن ساختاری مناسب برای استخراج یون کلسیم انجام شد. در ابتدا 27 کاتیون و 10 آنیون انتخاب و آنالیزصورت‌بندی و محاسبات DFT برای یافتن ساختار بهینه آنها انجام شد. پتانسیل شیمیایی نمک‌های کلسیم نیترات و کلسیم کلریددر مایع‌های یونی به‌عنوان معیار و شاخص اصلی برای قابلیت جداسازی مایع‌های یونی درنظر گرفته شد. با توجه به این معیار و آب‌گریزی، دمای ذوب و گرانروی، یک مایع یونیبه‌عنوان مایع یونی موثرتر و یک مایع یونی دیگر جهت مقایسه و راستی‌آزمایی روندمحاسبات انتخاب، سنتز و مشخصه‌یابی شدند. به‌دلیل مقدار اندک مایع یونی استفادهشده در فرآیند استخراج و گرانروی بالای آنها، رقیق‌کننده‌ای مناسب برای فاز آلی بااستفاده از مدل COSMO-RS انتخاب شد. به‌منظور بررسی اثر متغیرهایمختلف (غلظت مایع یونی در فاز آلی، نسبت حجمی فازها و دما) بر استخراج کلسیم ویافتن شرایط عملیاتی بهینه، طراحی آزمایش با استفاده از روشسطح-پاسخ انجامشد. با توجه به اهمیت افزایش مقیاس و زنجیره‌سازی در جداسازی ایزوتوپی، استخراجیون کلسیم در دستگاه ریزسیال نیز بررسی شد. به این منظور الگوهای جریان دو فازی درریزکانال و نقش نرخ جریان و نسبت جریان بر استخراج یون مورد ارزیابی قرار گرفت. درانتها جداسازی ایزوتوپی کلسیم با دو روش استخراج ناپیوسته سنتی و استخراج برایمایع یونی موثرتر در دستگاه ریزسیال با یکدیگر مقایسه شد. بازیابی مایع یونی وقابلیت استفاده مجدد آن در فرآیند استخراج بررسی شد. سازوکار احتمالی استخراج یون وماهیت کمپلکس استخراجی نیز با استفاده از آنالیز شیب و FTIR مشخص شد. علاوهبر کلسیم، آزمایش‌های جداسازی یونی و ایزوتوپی لیتیم نیز با هدف ارزیابی دقیق‌تر عملکردمایع یونی وظیفه‌ویژه در جداسازی ایزوتوپی انجام شد. از میان مایع‌های یونی پیشنهادی در مدل COSMO-RS،

ساختارهای دارای آنیون فسفات نسبت به سایر ساختارها نتایج قابل قبول‌تری را برای استخراج کلسیم و لیتیم از خود نشان دادند. تترابوتیل آمونیوم بیس(2-اتیل هگزیل)فسفات [N₄₄₄₄][DEHP] و تترابوتیل فسفونیوم بیس(2-اتیل هگزیل)فسفات [P₄₄₄₄][DEHP] به‌عنوان مایع‌های یونی موثر سنتز شدند. درصد استخراج یون کلسیم با استفاده از محلول 1/0 مولار [N₄₄₄₄][DEHP] در تولوئن برابر با 67/82 به‌دست آمد که به‌صورت مشخصی بیشتر از 60/52 درصد حاصل از [P₄₄₄₄][DEHP] بود که این روند با داده‌های شبیه‌سازی نیز تطابق داشت. پس از انجام آزمایش‌های طراحی شده، مدلی با ضریب تعیین 98 درصد برای هر دو مایع یونی به‌دستآمد که نشان‌دهنده دقت مناسب مدل در پوشش داده‌های استخراج کلسیم است. غلظت مایع یونی 1 مولار، نسبت حجمی 1 و دمای 298 کلوین به‌عنوان شرایط عملیاتی بهینه با استفاده از مدل تعیین گردید. یون کلسیم در دستگاه ریزسیالِ طراحی‌شده در چند ثانبهو با درصد استخراج نزدیک به تعادلی و راندمان 100 درصد جدا شد که نشان‌دهنده عملکرد عالی این روش در جداسازی یونی و توانایی بالقوه آن در جداسازی ایزوتوپی است. ضریب تفکیک ایزوتوپی ⁴⁸Ca/⁴⁴Ca با استفاده از [N₄₄₄₄][DEHP] با دستگاه ICP-MS اندازه‌گیری شد و برای روش استخراج سنتی و ریزسیالی به‌ترتیب برابر 0078/1 و 0067/1 با تغلیظ ایزوتوپ کلسیم-48 در فاز آلی به‌دست آمد. با توجه به مقدار عدم قطعیت 0045/0 می‌توان چنین نتیجه گرفت که این مایع یونی توانایی غنی‌سازی ایزوتوپی را داراست. تفکیک ایزوتوپی لیتیم 6 و 7 نیز با استفاده از این مایع یونی در روش استخراج سنتی برابر با 02/1 به‌دست آمد که تایید‌کننده این نتیجه‌گیری است.