Выпуск журнала "Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика" за 2011 год

Обложка свежего выпуска

Год выпуска

Номер выпуска

Язык статей

Сортировка

2011, №1

сс. 3-12

Статьи

Ключевые слова: суб- и сверхкритическая вода, гидролиз, лигносульфонат натрия, вератрол

Исследованы превращения вератрола и лигносульфоната натрия (ЛС) в суб- и сверхкритической воде при температурах 200÷430 °C, давлении 220 атм и времени пребывания в реакторе 2,5÷10 минут. Методами ВЭЖХ и ГХ-МС проанализированы растворимые продукты деполимеризации ЛС. Проведен термогравиметрический, элементный, ИК и 1H ЯМР спектральный анализ нерастворимых продуктов превращения ЛС в сверхкритической воде (СКВ). Показано, что простые эфирные метоксиарильные связи или ароматические структуры не претерпевают деструкции в СКВ. Образование нерастворимого осадка связано с декарбоксилированием и десульфированием полимерных фрагментов лигнина.

2011, №1

сс. 13-18

Статьи

Ключевые слова: нефть, обессоливание, обезвоживание, сверхкритический С02, экстракция, переработка нефти

Разработана новая технология очистки нефти от воды, солей и механических примесей с целью подготовки ее к переработке на действующих установках НПЗ с помощью сверхкритического (СК) С02. При использовании предложенной технологии наряду с очисткой нефти от воды, солей, механических примесей происходит ее деасфальтизация и деметаллизация. Процесс реализован на пилотной установке Опытно-промышленного завода Института нефтехимических процессов НАН Азербайджана. Предварительные данные и технико-экономические расчеты показывают, что энергетические потребности процесса экстракции нефти СК-С02 значительно ниже, чем в существующих процессах.

2011, №1

сс. 19-24

Статьи

Ключевые слова: регенерация, сверхкритический флюид, цеолитсодержащий катализатор, алкилирование, изобутан, бутан-бутеновая фракция

Приведены результаты исследования регенерации цеолитсодержащего катализатора алкилирования изобутана бутан-бутеновой фракцией сверхкритическим флюидом — диоксидом углерода. Установлено влияние условий регенерации на каталитическую активность исследуемого катализатора.

2011, №1

сс. 25-52

Статьи

Ключевые слова: кислород, азот, водяной пар, оксид углерода, диоксид углерода, водород, термические и калорические уравнения состояния реального газа

Представлены в аналитическом виде термические и калорические уравнения состояния основных компонентов газовых смесей, с которыми обычно приходится иметь дело при расчетах газодинамических процессов, включая горение и детонацию, а также в задачах внутренней баллистики. Уравнения состояния содержат сравнительно малое число параметров и имеют погрешность в среднем менее 1% при температурах от 500 до 2000—2500 K и при плотностях вплоть до критической.

2011, №1

сс. 53-68

Статьи

Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, сверхгидрофобность, тонкие пленки, гидрофобные полимерные покрытия, газодиффузионные слои, электроды топливных элементов, гидрофобизованная углеродная ткань

В работе развит метод однородного нанесения полимерного гидрофобизующего агента из растворов в сверхкритическом СO2 на поверхность углеродной ткани — материала газодиффузионных слоев топливных элементов. Данный подход с использованием растворимого в сверхкритическом СO2 сополимера Teflon AF 2400 сопоставлен с традиционным методом гидрофобизации газодиффузионного слоя топливного элемента, основанным на использовании водной дисперсии Teflon 30N. Гидрофобизующие полимерные вещества наносили на высокоразвитую поверхность углеродной ткани компании Saati — электропроводящего материала для газодиффузионного слоя с хорошими механическими и ресурсными характеристиками. В одной из реализаций метода нанесения из сверхкритического СO2 осажденную гидрофобную пленку подвергали дополнительному отжигу при температуре, превышающей температуру стеклования аморфного сополимера Teflon AF 2400. Показано, что именно этот подход позволяет формировать однородные тонкие пленки фторполимера на углеродных волокнах, которые придают поверхности газодиффузионного слоя наиболее стабильные сверхгидрофобные свойства при минимальных количествах вводимого полимера — модификатора. При этом достигаемые значения краевого угла значительно превосходят сообщавшиеся ранее в литературе при использовании сходных подходов. Длительное воздействие воды (1000 часов непосредственной экспозиции) или стирка в присутствии детергента не приводили к потере привнесенной сверхгидрофобности газодиффузионного слоя. На основе разработанного газодиффузионного слоя был изготовлен электрод для фосфорнокислотного топливного элемента, вольтамперная характеристика которого свидетельствует об удовлетворительной производительности. Полученный комплекс результатов показал перспективность развитого подхода к созданию газодиффузионных слоев для электродов топливных элементов.

2011, №1

сс. 69-83

От редакции

2011, №2

сс. 4-26

Статьи

Ключевые слова: статистическая физика, теория неидеальных систем, локальные флуктуации, критическое и сверхкритическое состояния флюида

Впервые из первых принципов получены уравнения для крупномасштабных локальных флуктуации во флюидах: от идеального газа до несжимаемой жидкости, включая критическое и сверхкритическое состояния. Удалось подтвердить и существенно уточнить современное феноменологическое представление о критическом состоянии флюида, показав, что в сжимаемом флюиде локальная флуктуация плотности сопровождается нетермодинамическими флуктуациями коллективной скорости и температуры флюида. Особенности развития этих флуктуаций вблизи критической точки обеспечивают специфическое поведение флюида в критическом и сверхкритическом состоянии.

2011, №2

сс. 27-34

Статьи

Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, аллильное замещение, комплексы палладия, фосфиты, региоселективность

Проведено катализируемое комплексами палладия аллильное аминирование и алкилирование в среде сверхкритического диоксида углерода (СК-СO2) с участием лигандов фосфитного типа. Показано, что Pd-содержащие катализаторы, растворенные в СК-СO2, обеспечивают высокую региоселективность реакции и, таким образом, открывают удобный путь к синтезу аллиламинов.

2011, №2

сс. 35-48

Статьи

Ключевые слова: теория абсолютных скоростей реакций, неидеальные реакционные системы, релаксация окружения, молекулярная теория

Анализ уравнений для скоростей элементарных стадий в неидеальных реакционных системах показал, что традиционное представление о существовании химического потенциала активированного комплекса в плотных фазах находится в противоречии c реальными временами молекулярных движений молекул и с процедурой статистического усреднения молекулярных распределений. Построены выражения, связывающие между собой константы скоростей элементарных химических реакций для экспериментов, проведенных при атмосферном давлении, и для сверхкритических условий.

2011, №2

сс. 49-64

Статьи

Ключевые слова: сверхкритические флюиды, фотохромизм, спиросоедине-ния, полярные полимеры, матричная иммобилизация, фотолюминесценция

Показано, что сверхкритическая флюидная (СКФ) импрегнация полимеров, содержащих полярные — дифенилольные и галогеновые — группы (поликарбонат, фторопласт, поливинилхлорид), спиросоединениями приводит к конформационным перестройкам со стабилизацией мероцианиновых форм фотохромов. Эффект формирования долгоживущей окрашенной формы В молекул фотохромов при их СКФ матричной иммобилизации, обнаруженный ранее для молекул спироантрооксазина, имеет более общий характер: он выявлен и исследован нами для целого ряда спиросоединений, введенных методом СКФ импрегнации в полярные полимерные матрицы различной химической структуры. Обнаружено, что окрашенные формы спиросоединений, введенных в галоидированные матрицы, обладают интенсивной фотолюминесценцией.

2011, №2

сс. 65-73

Статьи

Ключевые слова: сверхкритическое состояние, особо чистый полистирол, термополимеризация

Исследована принципиальная возможность и условия проведения реакции фронтальной полимеризации стирола в смеси с диоксидом углерода, переходящей в сверхкритическое (СК) состояние. Отработана методика экспериментального определения условий перехода исследуемой смеси в сверхкритическое состояние. Установлены критические температуры при различных исходных соотношениях мономер-СО2. Проведено математическое моделирование процесса термической полимеризации стирола в трубчатом реакторе. Рассчитаны распределения температуры и концентрации по длине реактора, соответствующие переходу смеси стирол-диоксид углерода в СК состояние.

2011, №2

сс. 74-82

Статьи

Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, квантовые точки, метилметакрилат, стирол, сополимеры, полимерные нанокомпозиты

Предложен новый метод получения порошковых флуоресцентных полимерных нанокомпозитов, основанный на дисперсионной сополимеризации метилметакрилата и стирола в присутствии квантовых точек CdSe/CdS в среде сверхкритического диоксида углерода. Реализована одностадийная схема формирования мелкодисперсных нанокомпозитов полиметилметакрилат/полистирол/CdSe/CdS и изучены факторы, влияющие на их фотолюминесцентные характеристики, а также фотохимическую стабильность при длительном экспонировании в естественных условиях (солнечное освещение) и интенсивном УФ облучении в воздушной атмосфере.

2011, №2

сс. 83-91

Статьи

Влияние процедур обработки сверхкритическим СO2 на состав и структуру чайного листа и целлюлозы

Ф.Н. Шамсетдинов, Л.Ю. Яруллин, Ф.М. Гумеров, Ф.Р. Габитов, З.И. Зарипов, А.Б. Ремизов, И.М. Колядко, В.Г. Никитин, А.К. Фахреев, Д.И. Камалова.

Цитировать

Ключевые слова: зеленый китайский чай, сверхкритический диоксид углерода, чайный лист, целлюлоза, элементный состав, структура

Исследовано влияние процедур предварительной обработки сверхкритическим СO2 (СК-СO2) на элементный состав чайных листьев. Методом ИК-Фурье-спектроскопии поглощения исследовано влияние СК-СO2 на структуру листьев зеленого китайского чая и целлюлозы.

2011, №2

сс. 92-113

Статьи

Ключевые слова: до- и сверхкритические водно-солевые равновесия, критические явления, гетерогенизация гомогенных СК флюидов, гидротермальная растворимость, фазовые диаграммы тройных систем

Экспериментальные исследования высокотемпературных фазовых равновесий в системе BaCl2—NaCl—H2O позволили определить условия гетерогенизации гомогенных сверхкритических (СК) флюидов, распространяющихся из подсистемы 2-го типа BaCl2—H2O, и установить непрерывность превращения газово-жидких равновесий в равновесия расслаивания в СК условиях. Сравнение полученных данных с результатами исследования системы K2SO4—KCl—H2O позволяет заключить, что тройные системы с одним летучим компонентом, образованные двойными подсистемами 2-го типа с расслаиванием и 1-го типа без расслаивания, обладают однотипными фазовыми диаграммами.

2011, №3

сс. 5-14

Статьи

Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, инженерия костной ткани, композиты, наноразмерный гидроксиапатит, полилактид, механические характеристики

Композиционные материалы для биомедицинских применений на основе биорезорбируемого полимера — полилактида и наноразмерного фосфата кальция (гидроксиапатита) были изготовлены с использованием сверхкритического (СК) диоксида углерода. Для полученных композитов с различными соотношениями полимерной и минеральной частей были исследованы зависимости напряжений от деформаций при изгибе. Модули упругости композитов, полученных в СК условиях из порошков биорезорбируемого полимера и биоактивной нанокерамики, находились в диапазоне модулей упругости естественной костной ткани. Эксперименты по адгезии эмбриональных фибробластов человека показали пригодность сформированных образцов для их использования в тканевой инженерии и регенеративной медицине.

2011, №3

сс. 15-34

Статьи

Ключевые слова: сверхкритическая вода, природный асфальтит, продукты превращения, состав

С использованием комплекса методов исследования, включающих анализ элементного и компонентного состава, пиролитический и рентгеноструктурный анализ, спектрофотометрию, ИК-, ЭПР-спектроскопию, хроматомасс-спектрометрию, проведен сравнительный анализ природного асфальтита и продуктов его превращения в сверхкритической воде (400 °С, 40 МПа). Показано, что при превращении асфальтита в указанных условиях образуются примерно с одинаковым выходом газы, карбено-карбоиды, тяжелые, высокосмолистые, высокосернистые нефти. Полученные нефти и карбено-карбоиды по сравнению с асфальтитом характеризуются более низким содержанием серы и кислорода, но более высоким содержанием азота и парамагнитных центров. Одноименные компоненты (масла, смолы, асфальтены) нефтей и асфальтита заметно отличаются по содержанию гетероатомов (элементный анализ), ароматических и карбонилсодержащих структурных фрагментов (ИК-спектрометрия). Анализ молекулярного состава углеводородных и гетероорганических соединений масел полученных нефтей свидетельствует о том, что состав практически всех классов соединений существенно отличается от состава масел исходного асфальтита, в том числе за счет появления новых соединений. Выявленные отличия в основном обусловлены генерацией таких соединений при термической деструкции смолисто-асфальтеновых веществ, в которых они находились в «связанном» виде. Увеличение продолжительности процесса от 0,5 до 1 ч приводит к заметному изменению выхода основных продуктов и состава большинства проанализированных соединений.

2011, №3

сс. 35-44

Статьи

Ключевые слова: сверхкритическая флюидная экстракция, сверхкритический СО2, волосы, хлорорганические пестициды, фосфорорганические пестициды, ГЖХ-МС

Реализован сверхкритический флюидный экстракционный процесс с использованием диоксида углерода с целью выделения хлорорганических (ХОП) и фосфорорганических пестицидов (ФОП) из человеческих волос. Проведено исследование зависимости выхода пестицидов от некоторых параметров процесса (давление, температура, время). Для количественного определения концентраций пестицидов в волосе использован совмещенный метод газожидкостной хроматографии / масс-спектрометрии.

2011, №3

сс. 45-61

Статьи

Пилотная установка для непрерывной переэтерификации растительных масел в среде сверхкритических метанола и этанола

Р.А. Усманов, Р.Р. Габитов, Ш.А. Бикташев, Ф.Н. Шамсетдинов, Ф.М. Гумеров, Ф.Р. Габитов, З.И. Зарипов, Р.А. Газизов, Р.С. Яруллин, И.А. Якушев.

Цитировать

Ключевые слова: рапсовое масло, пальмовое масло, сверхкритические метанол и этанол, переэтерификация, метиловые и этиловые эфиры жирных кислот, биодизельное топливо, теплоемкость

Приведены методика и результаты экспериментального исследования процесса получения сложных метиловых и этиловых эфиров жирных кислот посредством переэтерификации растительных масел в среде сверхкритических метанола и этанола, осуществленной на пилотной установке непрерывного типа (с проточным реактором). Исследовано влияние предварительной ультразвуковой обработки смеси исходных компонентов на выход продукта. Установлена зависимость устойчивости эмульсии, получаемой при этом, от мощности ультразвукового воздействия, а также от состава эмульгируемой смеси. Проведены исследования изобарной теплоемкости смесей растительных масел с сверхкритическими метанолом и этанолом.

2011, №3

сс. 62-78

Статьи

Ключевые слова: сверхкритические флюиды, фазовое равновесие, диспергирование, поликарбонат, метод SAS

Приведены результаты экспериментального исследования фазовых равновесий для систем «дихлорметан —СО2», «дихлорметан — поликарбонат», «поликарбонат— СО2» и «поликарбонат — дихлорметан —СО2». На их основании определены параметры процесса диспергирования поликарбоната методом SAS. Получены и проанализированы результаты диспергирования поликарбоната методом SAS в диапазоне давлений 8,0÷25,0 МПа при температурах 313, 333 и 355 К.