Архив журнала «Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика»

Обложка свежего выпуска

Год выпуска

Номер выпуска

Язык статей

Сортировка

2024, №1

сс. 3-16

Статьи

Ключевые слова: сверхкритическая флюидная экстракция, модель сужающегося ядра, многокомпонентный экстракт, подход Максвелла—Стефана

Представлена модель сверхкритической флюидной экстракции растительных триглицеридов из семян высокомасличного сырья. Масло рассматривается в двухкомпонентном приближении. Трехкомпонентный раствор с CO2 описывается в рамках теории регулярных растворов. Знак энергии взаимодействия молекул компонент масла позволяет различать два термодинамических режима равновесия. Массоперенос по транспортным каналам индивидуальной частицы описывается в рамках подхода сужающегося ядра. Конститутивные соотношения между диффузионными потоками и градиентами химических потенциалов формулируются в рамках подхода Максвелла—Стефана. Каждому компоненту масла соответствует свой фронт и пара сужающееся ядро/транспортная зона. Показано, что профили концентрации компонент масла определяются не только диффузионными процессами, как это принято в рамках однокомпонентного приближения, но и материальным двухфазным равновесием по индивидуальным компонентам.

doi:10.34984/SCFTP.2023.19.1.00

2024, №1

сс. 17-29

Статьи

Ключевые слова: линия насыщения, плотность, шестифтористая сера, параметр порядка, прямолинейный диаметр

Представлена информации о поведении плотности SF6 на бинодали в асимптотической окрестности критической точки 3·10-6< τ < 2·10-4, где τ = (Tc-T)/Tc — относительная температура, Tc — критическая температура. Плотности жидкой (ρl) и паровой (ρg) фаз рассчитаны на основании экспериментальных данных Garrabos с соавт. (2018) о высоте h, на которой находится мениск, разделяющий две фазы образца в горизонтальной ячейке диаметром d при температуре T в условиях земной гравитации. В качестве второго компонента метода рассматривается параметр порядка fs(τ) в аналитической форме, которая соответствует масштабной теории (МТ) критических явлений и опирается на (ρlg,T)-данные Funke с соавт. (1998) для SF6 в интервале 10-3 < τ < 0.3. Сформулирован ряд задач, включая построение зависимостей ρl(τ) и ρg(τ), отвечающих МТ и коррелирующих с (h, T)-данными при 10-6 < τ < 10-3. Исследована взаимосвязь между (h, T)-данными и функциями fs(τ) и fd(τ) (fd — средний или прямолинейный диаметр). Рассчитаны зависимости ρl и ρg от температуры в интервале 10-6 < τ < 10-3. Построены зависимости ρl(τ) и ρg(τ), отвечающие МТ и удовлетворительно работающие в интервале 10-6 < τ < 10-3.

doi:10.34984/SCFTP.2023.19.1.002

2024, №1

сс. 30-43

Статьи

Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, молекулярная динамика, Рамановская спектроскопия, дельта Видома.

Продемонстрирован подход к моделированию рамановских спектров сверхкритического диоксида углерода, основанный на Фурье-анализе автокорреляционной функции дипольного момента, рассчитанного методом молекулярной динамики. На его основе рассчитаны рамановские спектры диоксида углерода вдоль изотермы 310 К в диапазоне давлений 0,1—15 МПа. Установлено, что в дельте Видома наблюдается уширение спектральных линий, а также экстремумы в зависимостях рамановских сдвигов от давления. Полученные результаты хорошо согласуются с известными экспериментальными данными и свидетельствуют об существенном влиянии кластерообразования на макроскопические свойства диоксида углерода в окрестности критической точки

doi:10.34984/SCFTP.2024.19.1.003

2024, №1

сс. 44-55

Статьи

Ключевые слова: авермектин, бактерия Streptomyces avermitilis, сверхкритическая флюидная экстракция, диоксид углерода, ротатабельный план, оптимизация

Методом полного факторного эксперимента с использованием ротатабельного униформ-плана второго порядка проведена оптимизация извлечения авермектина из бактериальной биомассы Streptomyces avermitilis методом сверхкритической флюидной экстракции диоксидом углерода. При планировании в качестве основных уровней выбраны давление 25 МПа, температура 60°С, продолжительность экстракции 100 мин. Анализ уравнения регрессии позволил установить оптимальные параметры процесса: 30 МПа, 85°С, продолжительность 133 мин. В контрольном эксперименте получен экстракт с выходом 13 %, содержащий 41 % авермектина. Выход авермектина составил 5,36 % от абсолютно сухого сырья, что превышает выход при экстракции органическими растворителями.

doi:10.34984/SCFTP.2024.19.1.004

2024, №1

сс. 56-67

Статьи

Модифицированные ферроценом силоксановые аэрогели

Л.В. Панова, Д.А. Леменовский, М.И. Афанасов, М.А. Попков, Р.О. Бурлуцкий, М.М. Брусова, В.Н. Таланова, Д.Н. Холодков.

Цитировать

Ключевые слова: СК-СО2, силоксановые аэророгели, ферроцен.

Разработан эффективный метод синтеза силоксановых аэрогелей гибридного строения с встроенными в их полимерную структуру ферроценовыми фрагментами. На начальном этапе получали гель путем поликонденсации тетраэтоксисилана и ферроценсодержащих алкоксисиланов, катализируемой BF3 · Et2O в ацетоне. Превращение гелей в аэрогели проводилось с использованием сверхкритического диоксида углерода (СК-CO2). Образцы аэрогелей были подробно охарактеризованы методами мессбауэровской спектроскопии и адсорбции азота, определена плотность материалов. Содержание железа в полученных аэрогелях находится в пределах 3,6—8,7 мас. % железа (или 11,9—28,7 мас. % ферроценовых звеньев).

doi:10.34984/SCFTP.2024.19.1.005

2024, №1

сс. 68-82

Статьи

Ключевые слова: Hypogymnia physodes, сверхкритическая флюидная экстракция, низкомолекулярные фенолы, флавоноиды, атранорин, антибактериальная активность

Исследован процесс сверхкритической флюидной экстракции (СКФЭ) таллома лишайника вида Hypogymnia physodes диоксидом углерода в присутствии ацетона в качестве сорастворителя. Выполнена оценка условий экстракции (температура, давление и продолжительность) на выходы экстракта, фенольных соединений, в том числе низкомолекулярных фенолов, атранорина и флавоноидов. Показано, что основное количество экстрактивных веществ (до 90 %) извлекается в течение 40 мин экстракции. Выход экстракта достигает 156,5 мг/г при содержании в нем фенольных соединений до 87,3 %. Полученные экстракты обладают высокой антирадикальной активностью (до 225 мкмоль тролокса-экв/г). Установлено наличие положительной корреляционной связи антирадикальной активности экстрактов и содержания в них фенольных соединений, в том числе атранорина. Выявлена антибактериальная активность экстрактов по отношению к грамположительному (Bacillus subtilis) и грамотрицательным (Escherichia coli, Proteus mirabilis) штаммам микроорганизмов.

doi:10.34984/SCFTP.2024.19.1.006

2024, №2

сс. 1

От редакции

2024, №2

сс. 2

От редакции

2024, №2

сс. 3-5

От редакции

2024, №2

сс. 6-15

Статьи

Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, бетулин, растворимость, со-растворитель, уравнение состояния

Динамическим методом экспериментально изучена растворимость бетулина в чистом и модифицированном сверхкритическом диоксиде углерода (СК-CO2) при 313,15-333,15 К и 8,0-30,0 МПа. Установлено, что в чистом СК-CO2 происходит набухание бетулина без его растворения. Растворимость бетулина повышается при добавлении 5 %-го этанола в качестве сорастворителя. Установлены давления, отвечающие первой и второй кроссоверным точкам - (7,7-8,3) МПа и (27,1-27,6) МПа, соответственно. Экспериментальные данные описаны с использованием модели, основанной на уравнении состояния Пенга-Робинсона.

doi:10.34984/SCFTP.2023.19.2.001

2024, №2

сс. 16-26

Статьи

Ключевые слова: углеродные нанотрубки, быстрое расширение сверхкрити- ческих суспензий, диспергирование

Была установлена зависимость степени деагломерации углеродных нанотрубок (УНТ) от количества обработок методом быстрого расширения сверхкритических суспензий (RESS) в различных условиях. Впервые показано, что двукратная обработка методом RESS позволяет увеличивать степень деагломерации УНТ более эффективно по сравнению с однократной. Трехкратная обработка в случае применения азота как растворителя приводит к незначительному увеличению степени диспергирования по сравнению с двукратной. В случае применения СО2 как растворителя трехкратная обработка приводит к уменьшению степени диспергирования по сравнению с двукратной. При использовании азота в качестве среды диспергирования изменение давления не приводит к изменению степени диспергирования УНТ. При использовании СО2 — снижение плотности флюида обеспечивает большую эффективность обработки УНТ. Таким образом, для эффективного диспергирования УНТ методом многократной RESS-обработки имеет смысл использовать либо двукратную обработку азотом, либо низкоплотным СО2.

doi:10.34984/SCFTP.2023.19.2.002

2024, №2

сс. 27-43

Статьи

Ключевые слова: адсорбция, г ексафторацетилацетонат палладия, сверхсшитый полистирол, оксид алюминия, сверхкритический флюид

В работе рассматривается адсорбционное нанесение гексафторацетилацетоната палладия Pd(hfa)2 на пористые носители (γ-Al2O3 и сверхсшитый полистирол) в среде сверхкритического СО2. Изучены условия перехода системы Pd(hfa)2/ СО2 в однофазную область. Показано, что благодаря достаточно высокой растворимости выбранного соединения палладия в СО2, его нанесение возможно проводить при относительно невысоких давлениях (- 8,5 МПа) в системе. Адсорбция Pd(hfa)2 на выбранных носителях хорошо описывается уравнением Ленгмюра. Повышение давления в системе в изотермических условиях негативно влияет на количество адсорбированного прекурсора, за счет адсорбции СО2 и смещения распределения в системе. Рост температуры в системе в изохорных условиях приводит к увеличению предельной адсорбции.

doi:10.34984/SCFTP.2023.19.2.003

2024, №2

сс. 44-58

Статьи

Синтез GeO2-аэрогелей, легированных празеодимом, методом пропитки

Д.А. Хвощевская, В.О. Веселова, С.В. Голодухина, С.Ю. Котцов, А.Г. Сон, О.М. Гайтко.

Цитировать

Ключевые слова: аэрогель, оксид германия, празеодим, пропитка, люминесценция

Предложена простая в исполнении методика получения легированных GeO2-аэрогелей. На начальном этапе получали гель состава (NH4)3H(Ge7O16)(H2O)x путем растворения диоксида германия в водном растворе аммиака с рН 8,2. Введение ионов допанта осуществляли пропиткой гидрогелей раствором нитрата празеодима в диметилсульфоксиде (ДМСО). Были определены оптимальные условия синтеза, позволяющие достичь равномерного распределение иона-допанта в матрице. Соотношение Pr/Ge в полученных аэрогелях составляло 0,1. Образцы аэрогелей были подробно охарактеризованы методами ИК, ИСП-АЭС, низкотемпературной адсорбции азота и др. Установлено влияние празеодима на люминесцентные характеристики GeO2-аэрогелей при возбуждении излучением с длиной волны 240, 255 и 390 нм.

doi:10.34984/SCFTP.2023.19.2.004

2024, №2

сс. 59-81

Статьи

Ключевые слова: критические явления, парная корреляционная функция, масштабные преобразования, масштабная инвариантность, оптическая диагностика критического состояния флюидов

В настоящей работе впервые прямым способом в мезоскопическом масштабе длин решена «флуктуационная теорема». Получено аналитическое выражение для парной корреляционной функции критического состояния флюида, параметром которой является дисперсия плотности, легко восстанавливаемая из оптических экспериментов. Сравнение нашего результата с парной корреляционной функцией Орнштейна—Цернике позволило определить поправку Фишера η = 0,25, повышающую сходимость. Показано, что полученные результаты дают надежную теоретическую основу для оптической диагностики статистического состояния критических флюидов.

doi:10.34984/SCFTP.2023.19.2.005

2024, №2

сс. 82-94

Статьи

Ключевые слова: гидролизный лигнин, деполимеризация, н-гексан, сверхкритические условия, катализатор Ru/C, гидрирование

Переработку гидролизного лигнина в среде сверхкритического н-гексана осуществляли в две стадии: 1) термическая обработка лигнина в автоклаве при 250°С и 15 MПa в среде аргона; 2) гидрирование раствора полученных на первой стадии продуктов при 250°С и 9,0 MПa в присутствии катализатора Ru/C. Полученные на первой и второй стадиях продукты анализировали методами высокоэффективной жидкостной хроматографии, гель-проникающей хроматографии и газовой хроматографии, хромато-масс-спектрометрии и элементного анализа. На первой стадии степень деполимеризации составила 17 %; перешедшие в раствор в результате деполимеризации моно- и олигомерные фрагменты лигнина имеют молекулярномассовое распределение (ММР) в пределах от 65 Да до 270 кДа. Определен состав мономеров в продуктах деполимеризации первой стадии: моно-, ди, три- и тетраалкилпроизводные бензола (2,8 мас. %), гваякол и его 4-алкилпроизводные (0,6 мас. %), в том числе конифериловый спирт (0,06 мас. %). На второй стадии происходят следующие процессы: 1) деполимеризация олигомеров до мономеров; 2) гидрирование мономерных фенолов в оксо- и алкилпроизводные циклогексана; 3) образование газовых продуктов (преимущественно метана, 95 об. %) вследствие каталитического гидрокрекинга растворителя.

doi:10.34984/SCFTP.2023.19.2.006

2024, №3

сс. 1

От редакции

2024, №3

сс. 2

От редакции

2024, №3

сс. 3

От редакции

2024, №3

сс. 4-12

Статьи

Ключевые слова: сверхкритический флюид, растворимость, прогнозирование, машинное обучение

Представлен обзор работ, посвященных применению методов машинного обучения и нейросетевых технологий в задаче прогнозирования растворимости различных веществ в сверхкритических флюидах. На примере имеющегося массива данных по растворимости ароматических углеводородов в сверхкритическом диоксиде углерода был разработан прототип системы предсказания растворимости с использованием простой нейросети из трех слоев. Показана его эффективность, определены дальнейшие направления исследований в этой области.

doi:10.34984/SCFTP.2024.19.3.001

2024, №3

сс. 13-29

Статьи

Получение магнетитсодержащих композитных аэрогелей на основе комплекса альгинат-хитозан

Н.А. Горшкова, И.А. Паламарчук, О.С. Бровко, А.А. Слобода, А.Д. Ивахнов, А.В. Малков, Н.И. Богданович, Т.И. Ловдина.

Цитировать

Ключевые слова: хитозан, альгинат, магнетит, аэрогель, сверхкритические флюидные технологии.

На основе двухкомпонентных гидрогелей альгинат натрия-хитозан с включением магнетита и последующей сушкой в среде сверхкритического диоксида углерода получены композитные аэрогели. Экспериментально подобраны оптимальная концентрация магнетита, вводимого в систему альгинат натрия-хитозан, и режим сверхкритической сушки композитных гидрогелей в среде диоксида углерода, позволяющие получить аэрогель с максимально развитой пористой структурой. Методом низкотемпературной адсорбции азота показано, что полученные аэрогели характеризуются развитой мезопористой структурой с открытыми цилиндрическими порами, максимальная удельная поверхность составляет 300 м2/г. Экспериментальные исследования показали, что разработанные композитные магнетитсодержащие аэрогели обладают высокой бактерицидной активностью по отношению к S. aureus, E. coli и B. subtilis, благодаря чему они имеют большой потенциал для создания на их основе различных медицинских изделий, в том числе раневых покрытий, носителей активных лекарственных веществ, гемостатических или сорбционных материалов.

doi:10.34984/SCFTP.2024.19.3.002