Выпуск журнала "Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика" за 2018 год

Обложка свежего выпуска

Год выпуска

Номер выпуска

Язык статей

Сортировка

2018, №1

сс. 4-15

Статьи

Ключевые слова: мелкокристаллический корунд, до- и сверхкритическая водная среда, твердофазная подвижность, формирование кристаллов, распределение по размерам микрокристаллов, логнормальная функция, коалесценция, поверхностное растекание, рекристаллизация

Рассмотрен механизм синтеза мелкокристаллического корунда из гидроксида алюминия в условиях индуцированного зародышеобразования в среде сверхкритического водного флюида при температуре 400 °С, начальном давлении 26,4 МПа и последующей продолжительной выдержке в среде синтеза. Распределение по размерам кристаллов строилось на основе анализа электронно-микроскопических фотографий. Обосновано использование логнормальной функции для описания распределения по размерам кристаллов синтезированного порошка корунда. Проанализирована возможность использования логнормальной функции распределения по размерам кристаллов синтезированного порошка корунда и зависимости от времени ее параметров для выявления маршрутов формирования кристаллов продукта. Установлено, что размерный спектр микрокристаллов имеет четыре компонента, появление которых связано с различными маршрутами их формирования. Число компонентов распределения сохраняется в ходе последующей изотермической выдержки, но их средние характеристики имеют различную зависимость от времени. Изменение долей компонентов при рекристаллизации, приводящее в целом к уменьшению среднего размера кристаллов, объяснено отличиями в подвижности структуры кристаллов разных компонентов. Сделан вывод о различии состояния корунда во вновь образованных кристаллах и наращенного на частицы индуцирующей добавки.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.1.001

2018, №1

сс. 16-33

Статьи

Ключевые слова: цветки ромашки аптечной, экстракция, субкритическая вода, 7-метоксикумарин, лютеолин, апигенин, дериватизация

Методами УФ-спектроскопии, газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием (ГХ-МС), высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и гравиметрии изучены экстракты биологически активных соединений (БАС) из цветков ромашки аптечной, произрастающей в Самарской области, полученные с использованием субкритической воды, а также водных растворов этанола различной концентрации при 150 и 200 °C и 5 МПа. Проведена идентификация БАС полученных экстрактов с применением реакционной газовой хроматографии.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.1.002

2018, №1

сс. 34-39

Статьи

Ключевые слова: 1,4-диоксан, термическая устойчивость

Изучена термическая устойчивость 1,4-диоксана при температурах ниже и выше критической (300—500 °С) и различных плотностях флюида. Установлено, что при 300—350 °С диоксан термически устойчив в течение 80—100 мин; при более высоких температурах в течение этого же времени в системе начинается неконтролируемый рост давления за счет реакций термолиза диоксана. Анализ жидкой и газовой фаз, оставшихся в реакторе после термической обработки диоксана, показал наличие широкого спектра продуктов.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.1.003

2018, №1

сс. 40-50

Статьи

Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, дифениламин, растворимость, динамический режим, СК-CO2-экстракция

С использованием сверхкритической флюидной экстракционной установки циркуляционного типа марки R-401 фирмы «Reaction Engineering, Ink.» (Южная Корея) при температуре 323 К в интервале давлений 10,0—35,0 МПа определена растворимость дифениламина в сверхкритическом диоксиде углерода (СК-CO2). Экспериментальные данные приведены с применением уравнения Пенга — Робинсона. Представлены результаты СК-СО2-экстракционного извлечения спирто- эфирной смеси из образцов охотничьего пороха марки «Сунар 308WIN», определены параметры процесса, отвечающие максимальному сохранению дифениламина в порохе, показана его эффективность.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.1.004

2018, №1

сс. 51-63

Статьи

Кристаллизация полимерных смесей в процессе диспергирования по методу SEDS

И.Ш. Хабриев, М.Н. Патрушева, В.Ф. Хайрутдинов, Р.М. Хузаханов, Ф.М. Гумеров, Р.М. Гарипов.

Цитировать

Ключевые слова: сополимер этилена с винилацетатом, сверхкритический CO2, фазовое равновесие, растворимость, диспергирование, метод SEDS, кристаллизация

Приведены результаты экспериментального исследования характеристик фазовых равновесий для систем, включающих толуол, сверхкритический CO2 и сополимеры этилена с винилацетатом (СЭВА). Проведено совместное диспергирование полимерных смесей СЭВА и полиэтилена высокого давления методом SEDS при 8,0—25,0 МПа и 313, 323 и 333 К. Сравнение процессов плавления и кристаллизации в полученных смесях сополимеров с процессами в смесях того же состава, полученных смешением в расплаве, показало, что использование метода SEDS приводит к увеличению степени кристалличности полимерных смесей.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.1.005

2018, №1

сс. 64-76

Статьи

Ключевые слова: сверхкритическое антисольвентное осаждение, сальбутамол, микронизация, морфология, степень пересыщения

Исследована применимость метода сверхкритического антисольвентного осаждения для получения микрочастиц противоастматического препарата сульфата сальбутамола, пригодных для производства ингаляционной лекарственной формы. В зависимости от концентрации сальбутамола в исходном растворе, скорости его потока и давления образуются частицы сферической либо игольчатой формы размером 0,7—8,5 мкм. Зависимость среднего размера частиц от концентрации сальбутамола в исходном растворе немонотонна. Определены условия, при которых получаемые частицы сальбутамола удовлетворяют требованиям по форме и размеру для производства ингаляционных лекарственных форм.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.1.006

2018, №1

сс. 77-85

Статьи

Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, микрокапсулирование, импульсная сверхзвуковая струя, наночастицы TiO2

Экспериментально изучался процесс микрокапсулирования наночастиц диоксида титана в полиэтиленгликоле PEG 8000 при импульсном расширении струи раствора полимера в сверхкритическом диоксиде углерода в вакуум и в фоновый газ (гелий). В обоих случаях при заданных начальных температуре в реакторе смешения и концентрации сорастворителя по данным электронной микроскопии определялось расстояние от среза сопла до точки на оси струи, в окрестности которой на мишени фиксировался переход «клубок—глобула». Получена зависимость положения точки перехода от начальной температуры и концентрации сорастворителя (этанола).

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.1.007

2018, №1

сс. 86-93

Статьи

Ключевые слова: импрегнация, сверхкритический диоксид углерода, ЭПР, метод спиновых зондов, матриксы для тканевой инженерии.

Методы электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в варианте методики спинового зонда и оптической микроскопии были использованы для установления закономерностей формирования пористых матриксов на основе D,Lполилактида в среде сверхкритического СО2 с одновременной импрегнацией парамагнитным биологически активным веществом 4-гидрокси-2,2,6,6-тетраметилпиперидин- 1-оксилом (ТЕМПОЛ). Сделаны оценки зависимости средней и локальной концентрации допанта от условий импрегнации. Показано, что полученные матриксы отвечают ряду важнейших требований, предъявляемых к пористым материалам для тканевой инженерии. Поскольку импрегнация полимера парамагнитным соединением дает возможность изучать равномерность распределения допанта в образце на макроскопическом и микроскопическом уровнях, а также судить о структуре полимерной матрицы, спектроскопия ЭПР является перспективным методом исследования пористых полимерных материалов, сформированных в сверхкритических условиях.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.1.008

2018, №2

сс. 3-14

Статьи

Ключевые слова: синтез титаната бария, докритический водный флюид, нанокристаллы титаната бария

Исследованы структура и морфология мелкокристаллического титаната бария, синтезированного в докритическом водном флюиде при температуре 230 °C и давлении 2,9 МПа с использованием различных исходных реагентов: оксида бария BaO, октагидрата гидроксида бария Ba(OH)2 ⋅ 8H2O и двух модификаций оксида титана (рутил и анатаз). Установлена связь между составом и свойствами реагентов и характеристиками получаемого из них титаната бария, свидетельствующая о твердофазном механизме формирования структуры BaTiO3 в докритическом водном флюиде.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.2.001

2018, №2

сс. 15-23

Статьи

Ключевые слова: субкритическая вода, антиоксидант, кверцетин, рутин, гидролиз, бутоны, софора японская, Sophora japonica L.

Исследована возможность получения природного антиоксиданта — кверцетина из бутонов софоры японской (Sophora japonica L.) с использованием субкритической воды, которая служит одновременно реагентом и растворителем. Предложенный подход позволяет избежать использования дорогостоящих токсичных органических растворителей, не требует проведения раздельных стадий экстракции и гидролиза и упрощает очистку продукта. Высокие выходы кверцетина получены за время в 13 раз меньшее, чем требуется при использовании традиционной методики. Снижены потери целевого продукта при получении сухого экстракта.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.2.002

2018, №2

сс. 24-39

Статьи

Ключевые слова: гидроксибензойные кислоты, гидроксикоричные кислоты, сверхкритический диоксид углерода, молекулярная динамика, водородная связь

С использованием метода классической молекулярной динамики исследована селективная сольватация молекул гидроксибензойных кислот (орто-, мета- и пара-гидроксибензойной, протокатеховой, галловой, сиреневой) и гидроксикоричных кислот (пара-кумаровой, кофейной) полярным сорастворителем (метанол) в среде сверхкритического диоксида углерода при температуре 318 K, плотности 0,7 г/см3 и концентрации метанола 3,5 мольн. %. Предметом изучения являются локализация сорастворителя в ближайшем окружении растворенного вещества, образование кластеров сорастворителя вокруг растворенного вещества, число и характер водородных связей между молекулами растворенного вещества и сорастворителя, особенности структуры водородносвязанных комплексов, связанные с молекулярным строением растворенного вещества (количеством и расположением гидроксильных групп, замещением гидроксильных водородов метильными фрагментами, наличием этиленовой группы).

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.2.003

2018, №2

сс. 40-49

Статьи

Ключевые слова: палладиевый катализатор, импрегнация, сверхкритический диоксид углерода, гидрирование

Исследован синтез палладиевого и палладий-серебряного катализаторов с использованием сверхкритического флюидного СО2-импрегнационного процесса (статический режим). Показано, что максимальное количество металла импрегнируется на носитель в интервале температур 318—323 К и диапазоне давлений 19,0— 23,0 МПа. Активность приготовленных по предложенной методике палладиевых катализаторов сопоставима с активностью выпускаемых в настоящее время промышленных образцов.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.2.004

2018, №2

сс. 50-55

Статьи

Ключевые слова: полимеры, сверхкритические флюиды, субкритические фреоны, диоксид углерода

Впервые изучен процесс насыщения полиэтилена высокой плотности и полиэтилентерефталата суб- и сверхкритическими фреонами и сверхкритическим диоксидом углерода. Показано, что субкритический фреон R22 поглощается этими полимерами в гораздо большем количестве, чем субкритический фреон R410а, а также сверхкритические R23 и диоксид углерода, что делает его перспективным для использования в процессах импрегнации и стерилизации полимеров.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.2.005

2018, №2

сс. 56-68

Статьи

Ключевые слова: сверхкритическая флюидная импрегнация, флуоресцентная микроскопия, фотоактивные соединения

Методом флуоресцентной микроскопии изучено распределение фотоактивных соединений (ФАС) в полимерных матрицах, импрегнированных в среде сверхкритического диоксида углерода (СК-CO2). Показано, что характер распределения ФАС в полимерах зависит от природы матрицы, степени взаимодействия вводимых молекул ФАС с фрагментами полимера, соответствующих коэффициентов диффузии. Такая информация может оказаться востребованной при разработках функционально ориентированных полимерных систем, импрегнированных ФАС (гетерогенный катализ, фотохромные материалы, медицина).

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.2.006

2018, №2

сс. 69-74

Статьи

Ключевые слова: циклонный сепаратор, сверхкритическая флюидная экстракция, улавливание экстракта

Разработан дизайн циклонного сепаратора малого объема для сверхкритической флюидной экстракции со сменными резервуарами для улавливания экстракта. Предложен способ изготовления такого сепаратора методом 3D-печати из легкодоступного полимерного материала. Показано, что сепаратор малого объема позволяет достигать большей полноты улавливания экстрактов по сравнению со стандартным для сверхкритической флюидной экстракции циклонным сепаратором большого объема.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.2.007

2018, №3

сс. 3-7

От редакции

2018, №3

сс. 8-19

Обзоры

Ключевые слова: лигнин, сульфатный щелок, сверхкритическая вода, газификация, коррозия, осаждение солей

Проанализированы работы, посвященные решению проблемы экологически чистой переработки отходов целлюлозно-бумажной промышленности посредством их конверсии в сверхкритической воде. Показана высокая эффективность получения горючих газов при T > 873 K. Рассмотрены механизмы сопряженных процессов конверсии органических и минеральных компонентов, входящих в состав отходов. Обсуждаются трудности, связанные с реализацией процесса в промышленных масштабах, источником которых являются, прежде всего, закупоривание транспортных магистралей, отложение солей и коррозия конструкционных материалов.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.3.002

2018, №3

сс. 20-32

Обзоры

Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, биоматериалы, стерилизация, децеллюляризация, импрегнация, тканевая инженерия

Описаны ключевые особенности модификации биосовместимых материалов в среде сверхкритического диоксида углерода (СК-CO2) и основные тенденции в применении описанного метода для получения трехмерных структур, стерилизации изделий медицинского назначения, децеллюляризации тканей млекопитающих и импрегнации материалов биологически активными молекулами. Благодаря неразрушающему воздействию среды СК-CO2 на архитектонику внеклеточного матрикса, сохранению механических свойств и структуры обрабатываемых материалов, отсутствию необходимости постобработки и очистки сформированных матриц, представленный метод можно рассматривать как универсальный подход к решению наиболее актуальных задач биомедицинского материаловедения.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.3.003

2018, №3

сс. 33-44

Обзоры

Ключевые слова: пористые полимерные материалы, алифатические полиэфиры, нитроксильные радикалы, электронный парамагнитный резонанс

Обзор посвящен исследованию методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) пористых полимерных материалов (матриксов), полученных из алифатических полиэфиров и допированных парамагнитными биологически активными веществами с помощью сверхкритических флюидных технологий. Особое внимание уделяется возможностям ЭПР-спектроскопии для установления закономерностей процессов формирования матриксов, последующей характеризации полученных материалов, а также особенностей высвобождения допантов в водные растворы in vitro.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.3.004

2018, №3

сс. 45-55

Обзоры

Ключевые слова: сверхкритическая флюидная хроматография, препаративное разделение, 1,2-аминоспирты, фармацевтические субстанции

Препаративное разделение энантиомеров — одно из наиболее распространенных применений сверхкритических флюидных технологий в современной производственной практике. В обзоре рассмотрены способы разделения энантиомеров фармацевтических субстанций, в структуре которых присутствует фрагмент 1,2-аминоспирта, с применением сверхкритической флюидной хроматографии. Также кратко обсуждаются типы хиральных фаз, применяемых в сверхкритической флюидной хроматографии.

doi:10.34984/SCFTP.2018.13.3.005