Статьи журнала «Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика»

Обложка свежего выпуска

Год выпуска

Номер выпуска

Язык статей

Сортировка

2021, №3

сс. 25-32

Статьи

Получение аэрогельных композиционных материалов на основе лигносульфонатов и кремнезема

О.С. Бровко, К.Г. Боголицын, И.А. Паламарчук, Н.А. Горшкова, Н.И. Богданович, А.Д. Ивахнов, М.Е. Белоусова.

Цитировать

Ключевые слова: лигносульфонат натрия, диоксид кремния, аэрогель, текстурные характеристики, сверхкритические флюидные технологии

Выполнен синтез новых композиционных аэрогельных материалов на основе лигносульфонатов натрия, полученных при различных способах делигнификации (сульфитный и модифицированный бисульфитный), и кремнезема с применением золь-гель технологии и сверхкритических флюидных процессов. Показано, что аэрогели на основе сульфитного лигносульфоната характеризуются более развитой пористой структурой по сравнению с аэрогелями на основе бисульфитного лигносульфоната. Объем пор аэрогелей на основе сульфитного лигносульфоната составляет 1,4—2,0 см3/г, что в 1,5—7,0 раз больше, чем у аэрогелей на основе бисульфитного лигносульфоната. Удельная поверхность аэрогелей на основе сульфитного и бисульфитного лигносульфонатов составляет 284—452 м2/г и 104—280 м2/г соответственно.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.3.003

2021, №3

сс. 19-24

Статьи

Ключевые слова: лигнин, структура 2D ЯМР, фенолы, деполимеризация, газификация, получение водорода

Обработкой водной суспензии гидролизного лигнина (ЛГ-ПФ) при 250 °С и 10 МПа в течение 4 ч получены водные растворы деполимеризованного лигнина с концентрацией 12—15 г/л. Превращение лигнина в полученном растворе изучено при суб- (320 °С, 30 МПа) и сверхкритических (400—650 °С, 30 МПа) параметрах в реакторе проточного типа. Показано, что степень деполимеризации лигнина повышается с ростом температуры и достигает максимального значения при 650 °С; процесс протекает с образованием углеводородов различных групп, включая производные бензола и фенола. При температурах выше 600 °С происходит интенсивная газификация лигнина с получением газовых смесей, содержащих до 40 об.% водорода.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.3.002

2021, №3

сс. 4-18

Статьи

Конформационный анализ мефенамовой кислоты в СК-CO2–ДМСО методом 2D NOESY

К.В. Белов, Л.A.E. Батиста де Карвальо, А.А. Дышин, М.Г. Киселёв, В.В. Соборнова, И.А. Ходов.

Цитировать

Ключевые слова: ЯМР с контролем давления, СК-CO2, мефенамовая кислота, 2D NOESY, малые молекулы, пространственная структура

С помощью метода 2D NOESY определена пространственная структура молекулы мефенамовой кислоты в растворе СК-CO2 с добавлением ДМСО (25% и 10 %). Полученные в работе данные будут использоваться для расчета оптимальных параметров состояния процессов микронизации методом GAS.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.3.001

2021, №2

сс. 110-130

Статьи

Влияние вида сушки на структурно-поверхностные характеристики целлюлозы бурых водорослей

К.Г. Боголицын, А.Э. Паршина, Н.В. Шкаева, Л.А. Алешина, А.И. Прусский, О.В. Сидорова, Н.И. Богданович, М.А. Архилин.

Цитировать

Ключевые слова: арктические бурые водоросли, целлюлоза, сверхкритическая сушка, лиофилизация, структура, пористость

Исследовано влияние трех методов сушки (вакуумной, лиофильной и сверхкритической) на физико-химические свойства и макроскопическую структуру водорослевой целлюлозы арктических бурых водорослей. Показано, что образцы, высушенные лиофильно и сверхкритически, обладают меньшей термической стабильностью, что вероятно связано с преимущественным содержанием метастабильной фазы Iб, степенью кристалличности 48—69% и фибриллярной поверхностью. При этом целлюлозы, высушенные лиофильно, а в особенности в сверхкритических условиях, обладают большей удельной поверхностью (до 186 м2/г) и развитой мезопористой структурой со средним диаметром пор 13,81—14,81 нм.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.2.013

2021, №2

сс. 99-109

Статьи

Ключевые слова: аморфный полилактид, диоксид углерода, вспенивание, нуклеация

Исследованы особенности формирования, развития и стабилизации структуры вспененного аморфного D,L-полилактида при медленном (квази-изотермическом) и быстром (квази-адиабатическом) сбросе давления пластифицирующего/вспенивающего агента — сверхкритического диоксида углерода. Установлены следующие закономерности: 1) значения фактора расширения пены при квази-адиабатическом сбросе давления существенно ниже по сравнению с квази-изотермическим режимом вследствие значительной диссипации внутренней энергии системы «полимер—вспенивающий агент» из-за внутреннего трения в системе; 2) при квази-изотермическом вспенивании наблюдается эффект «расширение—коллапс»; 3) на промежуточной стадии между нуклеацией и интенсивным развитием пены рост зародышей пор в пластифицированном полимере имеет автомодельный характер. Полученные результаты являются значимыми для выбора режимов вспенивания, обеспечивающих требуемые структурные характеристики синтезируемых высокопористых матриц, предназначенных для использования в регенеративной медицине и тканевой инженерии.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.2.012

2021, №2

сс. 92-98

Статьи

Ключевые слова: сверхкритическая флюидная экстракция, модель сжимающегося ядра, полидисперсный зернистый слой, байесовский метод, метод МонтеКарло для марковских цепей

На примере сверхкритической флюидной экстракции (СКФЭ) масла из молотых косточек абрикоса проведена оценка эффективных параметров процесса (коэффициент диффузии, концентрация насыщения масла в растворителе, исходное содержание масла в сырье) с использованием Байесовского подхода и метода МонтеКарло для марковских цепей. Показано, что в рамках модели сжимающегося ядра удовлетворительное описание указанных параметров существенным образом повышается при обработке данных, по крайней мере, двух экспериментов, отвечающих тонкому и грубому помолу.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.2.011

2021, №2

сс. 80-91

Статьи

Ключевые слова: быстрое расширение сверхкритических суспензий, углеродные нанотрубки, диспергирование

Исследовано влияние температуры, давления, среды диспергирования, типа одностенных углеродных нанотрубок на степень их деагломерации после обработки методом быстрого расширения сверхкритических суспензий (RESS). Методами спектроскопии комбинационного рассеяния и сканирующей электронной микроскопии показано, что наибольшую степень диспергирования в процессе RESS обеспечивает использование азота.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.2.010

2021, №2

сс. 73-79

Статьи

Ключевые слова: сверхкритический CO2, фазовое равновесие, растворимость, диспергирование по методу SEDS, кристаллизация

В работе представлены результаты совместного диспергирования смеси полиэтилена низкого давления (ПЭНД) и синтетического каучука этилен-пропиленового тройного (СКЭПТ) в диапазоне давлений 8.0—25 МПа при температуре 313 и 333 K с использованием метода SEDS (Solution Enhanced Dispersion by Supercritical Fluids). Установлено влияние термодинамических параметров на морфологию полученных частиц. Проведены термогравиметрические исследования и сравнительный анализ полимеров, полученных смешением в расплаве и с использованием метода SEDS.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.2.009

2021, №2

сс. 63-72

Статьи

Определение пространственной структуры лидокаина в СК-СО2 методом 2D NOESY

К.В. Белов, А.А. Дышин, М.Г. Киселёв, М.А. Крестьянинов, В.В. Соборнова, И.А. Ходов.

Цитировать

Ключевые слова: ЯМР с контролем давления, лидокаин, 2D NOESY, малые молекулы, DFT, пространственная структура

В данной работе проведен анализ пространственной структуры лидокаина в СК- CO2. При помощи двумерного подхода спектроскопии ядерного эффекта Оверхаузера (2D NOESY) и квантово-химических расчетов (DFT) были определены преобладающие конформеры лидокаина в растворе СК-CO2 (70 °C, 20 МПа). Полученные в работе данные могут быть использованы для расчета оптимальных параметров процессов микронизации с помощью метода RESS.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.2.008

2021, №2

сс. 57-62

Статьи

Ключевые слова: ацетон, альдольная конденсация, станнат стронция, SrSnO3, сверхкритические условия

Изучена альдольная конденсация ацетона на станнате стронция при температуре 250—400 °C и давлении 2,5 и 12,5 МПа, где основными продуктами являлись оксид мезитила и изофорон. Показана высокая стабильность, а также производительность катализатора SrSnO3 в сверхкритических условиях, которая по изомерам оксида мезитила при 350 °C и 12,5 МПа достигала более высоких значений по сравнению с газовой фазой и составляла 9 г · ч-1· гкат-1.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.2.007

2021, №2

сс. 51-56

Статьи

Ключевые слова: асфальтосмолопарафиновые отложения, нефтяные скважины, экстракция, пропан, бутан, фазовое равновесие, сверхкритический флюид

Приведены результаты экспериментального исследования характеристик фазовых равновесий для систем «гексадекан—пропан/бутан» и «сера—пропан/бутан». Представлены данные по кинетике экстракционного извлечения углеводородов из асфальтосмолопарафиновых отложений и установлено предпочтительное использование СКФ-экстракционного процесса (в противовес жидкостному) для очистки устья нефтяных скважин.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.2.006

2021, №2

сс. 44-50

Статьи

Ключевые слова: конифериловый спирт, водные растворы, нормальные и сверхкритические условия, молекулярно-динамическое моделирование, агломерация

Методом классической молекулярной динамики проведено моделирование структуры водных растворов кониферилового спирта (КС) в NVT-ансамбле при концентрации растворенного вещества 2 мас. %, при плотностях, отвечающих нормальным (T= 298 K, P = 0,1 МПа) и сверхкритическим (T = 673 K, P = 23 МПа) условиям состояния растворителя. Установлено, что при нормальных условиях в рассматриваемой системе все молекулы КС объединяются в единый агломерат. В сверхкритических условиях в структуре водно-органического раствора преобладают одиночные молекулы КС.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.2.005

2021, №2

сс. 33-43

Статьи

Ключевые слова: субкритическая вода, экстракция, листья оливы (Olea europaea L.), полифенолы, анти-ацетилхолинэстеразная активность, метод Эллмана, болезнь Альцгеймера

Изучено содержание вторичных растительных метаболитов (сумма полифенольных соединений и флавоноидов), полученных субкритической водной (СБВ) и традиционной водно-спиртовой экстракциями из листьев оливы (Olea europaea L.) и определена их ацетилхолинэстеразная (анти-АХЭ) активность, характеризуемая концентрациией экстрактов листьев оливы, приводящей к 50 %-ному ингибированию активности фермента ацетилхолинэстеразы (АХЭ) — IC50. Показано, что содержание полифенольных соединений и анти-АХЭ-активность экстрактов зависят от используемого метода экстракции. Полученный при 220 °C СБВ-экстракт из листьев оливы содержит максимальное количество полифенольных соединений и демонстрирует самую высокую анти-АХЭ-активность (IC50 = 0,4 мг/мл). Наименее активным в отношении ингибирования фермента АХЭ оказался экстракт, полученный традиционной водно-спиртовой экстракцией (IC50 = 3,6 мг/мл). Полученные результаты показывают перспективность использования субкритической воды для получения экстрактов с высоким содержанием полифенолов, необходимых при разработке фармацевтических продуктов и пищевых добавок для профилактики и лечения различных нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, из отходов производства оливкового масла (листьев оливы).

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.2.004

2021, №2

сс. 24-32

Статьи

Ключевые слова: левофлоксацин, растворимость, сверхкритический диоксид углерода, сверхкритический трифторметан

Измерена растворимость левофлоксацина (ЛФЦ) в сверхкритических диоксиде углерода и трифторметане в диапазоне давлений 10—30 МПа при температуре 323 и 373 К. Растворимость определялась по изменению массы навески ЛФЦ, выдерживаемой в СК-флюиде при заданных температуре и давлении. Полученное значение растворимости ЛФЦ в СК-трифторметане при давлении 30 МПа и температуре 323 К практически на порядок превышает растворимость в СК-диоксиде углерода при тех же условиях— (5,6 ± 0,3) · 10-5 мольных долей против (5,9 ± 0,3) · 10-6 мольных долей. При давлении 30 МПа и температуре 373 К растворимость ЛФЦ в СК-трифторметане достигает значения (8,3 ± 0,3) · 10-5 мольных долей. Полученные результаты являются основанием для дальнейшей разработки и оптимизации процессов СКФ-микронизации различных антибиотиков группы фторхинолонов без участия жидкого сорастворителя.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.2.003

2021, №2

сс. 11-23

Статьи

Ключевые слова: суб- и сверхкритическая флюидная экстракция, этанол, трутовый гриб, Fomes fomentarius, полифенолы, антирадикальная активность

Исследован процесс суб- и сверхкритической флюидной экстракции этанолом биомассы плодового тела трутового гриба вида Fomes fomentarius. Определено влияние условий экстракции (температура, давление, время) на выход твердого экстракта, фенольных соединений и стероидов. Установлена более высокая эффективность суб- и сверхкритической экстракции по сравнению с традиционными методами выделения биологически активных веществ (мацерация и перколяция). Выход твердого экстракта достигает 43 мас.% при содержании в нем фенольных соединений до 50 мас. %. Показана высокая антирадикальная активность полученных экстрактов (до 350 мкмоль тролокса-экв/г). Установлено наличие корреляции между антирадикальной активностью экстрактов и содержанием в них фенольных соединений.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.2.002

2021, №2

сс. 4-10

От редакции

2021, №1

сс. 77-89

Статьи

Ключевые слова: статистическая физика, критические явления, релеевское рассеяние света

Впервые, по данным эксперимента по малоугловому рассеянию света средой СО2 восстановлена зависимость дисперсии плотности и длины корреляций критических флуктуаций плотности от температуры Т. Установлено, что при критической плотности по мере приближения к критической температуре в интервале 10-8 Tc < |T - Tc| < 10-4 Tc, где Tc – критическая температура, длина корреляций флуктуаций плотности падает на 20 %. Дисперсия плотности не демонстрирует степенной расходимости: оставаясь практически постоянной внутри областей T ≥ Tc и T ≤ Tc, при переходе через критическую точку дисперсия плотности претерпевает скачок на 25 % величины, который может быть связан с особенностями постановки эксперимента.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.1.006

2021, №1

сс. 67-76

Статьи

Ключевые слова: биомасса, отходы АПК, сверхкритические условия, реактор идеального смешения, экология, энергия

Показана эффективность переработки органических жидких и твердых отходов агропромышленного комплекса (АПК) в процессе окисления в сверхкритических условиях (СК-условиях), конверсия составляет не менее 99,7 %. Установлена зависимость между объемом реактора непрерывного действия и содержанием органических веществ. Высокие скорости окисления отходов в СК-условиях позволяют достичь производительности около 100 кг отходов в час при объеме реактора 100—140 л. Теплонапряженность реактора может составлять 730 кВт/м3.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.1.005

2021, №1

сс. 60-66

Статьи

Ключевые слова: водорастворимые полимеры, сверхкритический диоксид углерода, экстракция, степень извлечения, бензойная кислота, кофеин, тиофен

Приведены результаты выделения бензойной кислоты, кофеина и тиофена из жидких фаз на основе водорастворимых полимеров ПЭГ-400 и ПЭГ-1500 методом сверхкритической флюидной экстракции. Получены зависимости эффективности экстракции исследуемых соединений от условий существования флюида — температуры и давления. Показано, что степень извлечения бензойной кислоты, кофеина и тиофена за одну ступень составляет 43; 48,5 и 84 % соответственно.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.1.004

2021, №1

сс. 52-59

Статьи

Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, спектроскопия электронного парамагнитного резонанса, оптическая спектроскопия, PDLLA, спиновый зонд 2,2,5,5-тетраметил-4-фенил-3-имидазолин-1-оксил-3-оксид

Для количественного описания процесса высвобождения нитроксильного зонда из пленок поли-D,L-лактида (PDLLA) в фосфатный буферный раствор впервые совместно использованы методы оптической спектроскопии и спектроскопии ЭПР. Бифункциональный зонд 2,2,5,5-тетраметил-4-фенил-3-имидазолин-1-оксил-3- оксид (IMNO) включает в себя парамагнитный нитроксильный фрагмент и обладает высоким коэффициентом экстинкции в УФ-области спектра. Полимерные пленки были получены из пористых матриксов на основе PDLLA, сформированных и допированных IMNO в среде сверхкритического CO2 (СК-СО2). Показана перспектива совместного использования указанных методов для получения более подробной информации о процессах высвобождения зондов из пленок PDLLA, длительность которых не превышает 3-х недель.

doi:10.34984/SCFTP.2021.16.1.003