Архив журнала «Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика»

Обложка свежего выпуска

Год выпуска

Номер выпуска

Язык статей

Сортировка

2022, №3

сс. 78-87

Статьи

Фазовое равновесие бинарной системы декалин-диоксид углерода

И.Ш. Хабриев, И.М. Гильмутдинов, Л.Ю. Яруллин, В.Ф. Хайрутдинов, Ф.М. Гумеров.

Цитировать

Ключевые слова: декалин, диоксид углерода, фазовое равновесие, растворимость, термодинамическая модель, уравнение Пенга-Робинсона

При исследовании фазового равновесия бинарной системы декалин-диоксид углерода, осуществленного на изотермах 313 и 333 К и в диапазоне давлений 2-15 МПа с использованием оптической ячейки высокого давления, установлен II тип фазового поведения. Экспериментальные результаты описаны с использованием уравнения состояния Пенга-Робинсона.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.3.008

2022, №3

сс. 60-77

Статьи

Ключевые слова: тетра-н-октиламид дигликолевой кислоты, сверхкритиче-ская флюидная экстракция, диоксд углерода, вода, азотная кислота, межфазные равновесия

Получены данные по растворимости тетра-н-октиламида дигликолевой кислоты (ТОДГА) в сверхкритическом (СК) диоксиде углерода при 310-360 К и давлении 80-250 бар. Изучено влияние присутствия водной фазы, содержащей азотную кислоту, на растворимость ТОДГА в СК-СО2. Показано, что равновесия в системе ТОДГА-вода-азотная кислота-СО2 сложным образом зависят от содержания в ней каждого компонента и параметров состояния. Закономерности, характерные для двойной системы ТОДГА—СК-СО2, не могут быть перенесены на четырёхкомпонентную систему ТОДГА-вода-азотная кислота—СО2, поскольку присутствие в ней высокополярных воды и азотной кислоты оказывает критически сильное воздействие на переход ТОДГА во флюидную фазу, несмотря на весьма низкую растворимость в ней этих соединений. 

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.3.007

2022, №3

сс. 51-59

Статьи

Ключевые слова: анизол, деоксигенация, сверхкритический гексан, ароматические углеводороды

Исследовано влияние температуры, давления и состава газовой фазы на процесс деоксигенации анизола в сверхкритическом н-гексане в присутствии палладиевого катализатора, нанесенного на сверхсшитый полистирол. Максимальный выход ароматических продуктов (бензола и толуола) получен при следующих условиях: температура 270 °С, начальное давление смеси азот-водород (20 об. % Н2) 1,5 МПа. 

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.3.006

2022, №3

сс. 37-50

Статьи

Ключевые слова: хитозан, лигносульфонат, альгинат, аэрогель, текстурные характеристики, сверхкритические флюидные технологии, органические и углеродные аэрогели

На основе двухкомпонентных гидрогелей альгинат натрия-хитозан (АЛNa-ХТ) и лигносульфонат натрия-хитозан (ЛСNa-ХТ) с применением сверхкритических флюидных технологий и карбонизации получены органические и углеродные аэрогели. Изучено влияние режима замены растворителя на ацетон в гидрогелях на текстурные свойства аэрогелей на их основе. Показано, что динамический режим замены растворителя в двухкомпонентных гидрогелях позволяет сократить продолжительность процесса в шесть раз и значительно снизить расход ацетона по сравнению с проведением замены растворителя в статическом режиме, а также сохранить развитую пористую структуру материала. Удельная поверхность органических аэрогелей АЛNa-ХТ и ЛСNa-ХТ составляет 100 и 260м2/г, а полученных из них углеродных аэрогелей – 438 и 868м2/г, соответственно. Методами сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии установлено, что надмолекулярная структура синтезированных органических и углеродных аэрогельных наноматериалов является кластер-ной; при этом основной вклад в распределение частиц по размерам углеродных аэрогелей АНХ АЛNa-ХТ вносит фракция с размерами частиц 35-45 нм, а ЛСNa-ХТ - 35-55 нм. Полученные органические и углеродные аэрогели могут найти применение в различных практических приложениях, например, как основа суперконденсаторов в низковольтной электронике, катализаторов различных химических процессов, сорбционных и фильтрующих материалов, а также матриц-носителей различных активных веществ (лекарственных соединений, металлов, клеток) и др.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.3.005

2022, №3

сс. 26-36

Статьи

Ключевые слова: сверхкритическое антисольвентное осаждение, кристаллизация, морфология, фазовые равновесия

Исследована зависимость размера и морфологии частиц гидрохлорида левофлоксацина (далее - левофлоксацин), осаждаемого методом сверхкритического антисольвентного осаждения (А), от величины давления и концентрации микронизуемого вещества в растворе. Показано, что кристаллизация левофлоксацина из двухфазной системы СО2-ацетон-левофлоксацин приводит к получению частиц с бимодальным распределением по размеру. Увеличение давления вызывает смену режима осаждения, и как следствие, кристаллизацию частиц меньшего размера. Впервые построены кривые равновесия жидкость-газ для системы СО2-ацетон-левофлоксацин при температуре 40 °С.

doi:10.34984/ SCFTP.2022.17.3.004

2022, №3

сс. 19-25

Статьи

Ключевые слова: кобальт, сверхсшитый полистирол, субкритическая вода

В работе исследован состав и структура кобальтсодержащего катализатора, синтезированного в среде субкритической воды. Определено, что полученный катализатор характеризуется высокой удельной площадью поверхности, а кобальтсодержащая фаза представлена нитевидными кристаллами Cо3O4 с диаметром 10 нм и длиной 100-600 нм.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.3.003

2022, №3

сс. 7-18

Статьи

Ключевые слова: пиррол, сверхкритическая вода, пиролиз, окисление, полимеризация

Исследовано превращение пиррола в сверхкритической воде и водокислородном флюиде в проточном режиме (673-823 К, 25 МПа, коэффициент избытка кислорода ≤ 2,46, время пребывания 18-148 с). Установлено, что в отсутствие О2 увеличение температуры приводит к возрастанию степени превращения пиррола и выхода газообразных продуктов (Н2, СН4, СO и СO2). При окислении пиррола в водокислородном флюиде коэффициент избытка кислорода оказывает большее влияние на степень удаления органического углерода, чем температура. Продукты, полученные при 723 и 773 К, содержат твердое вещество, ИК-спектр которого соответствует полипирролу. В целом, окисление пиррола в водокислородном флюиде протекает по механизму параллельных и последовательных реакций, включающих образование и окисление продуктов раскрытия цикла, а также образование и окисление продуктов полимеризации пиррола.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.3.002

2022, №3

сс. 3-6

Информация

2022, №2

сс. 75-84

Статьи

Ключевые слова: оксиды церия—циркония, сольвотермальный синтез, изопропанол, углекислотная конверсия метана.

Сольвотермальным методом в среде изопропанола синтезированы однофазные оксиды Ce—Zr со структурой флюорита. Синтез проводили при параметрах, превы­шающих критические для изопропанола. Установлено влияние параметров синтеза на характеристики полученных материалов (удельная поверхность, морфология, размер частиц, фазовый состав). 5 мас. % Ni или 5 мас. % Ni + Co (в отношении 1 :1) были нанесены пропиткой по влагоемкости. Структура и свойства образцов охарактери­зованы с использованием физико-химических методов: рентгенофазового анали­за, спектроскопии комбинационного рассеяния света, просвечивающей электрон­ной микроскопии высокого разрешения, температурно-программированного восстановления водородом. Исследованы зависимости конверсии реагентов (CН4 и CO2), выхода водорода и соотношения Н2/CO в реакции углекислотной конвер­сии метана (УКМ) от состава катализаторов. Показано влияние состава нанесен­ного металлического компонента и соотношения Ce/Zr в носителе на каталити­ческие свойства и их стабильность в ходе процесса УКМ.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.2.006

2022, №2

сс. 64-74

Статьи

Ключевые слова: сверхкритическая углекислотная экстракция, эфирное масло, чабер садовый, хромато-масс-спектрометр, аппарат Клевенджера

Проведена сравнительная оценка компонентного состава экстрактов чабера садового (Satureja hortensis L.), полученных в сверхкритических условиях (СК-СО2) при различных термодинамических параметрах, и эфирного масла. Установлено, что выход экстракта СК-СО2 при давлении 30 МПа (3,72 %) превышает более чем в 2 раза выход при 10 МПа (1,79 %) и содержание эфирного масла (1,75 %). Основные компоненты экстрактов а-туйен, мирцен, а-терпинен, ï-цимен, У-терпи­нен, тимохинон, тимол, карвакрол, (Е)-кариофиллен, (3-бисаболен, н-гексадекановая кислота, метиллиноленат, н-триаконтан. При этом вещества (3-öèс-терпинеол, нео­фитадиен, гексадекановая кислота, линолевая кислота, метиллиноленат, н-пента­козан, н-гексакозан, н-нонакозан и сквален содержались только в экстракте, полу­ченном при 30 МПа и 50 °С.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.2.005

2022, №2

сс. 55-63

Статьи

Ключевые слова: оксид графита, мембрана, спиновый зонд, сверхкритиче­ский диоксид углерода

В мембраны из оксида графита введен нитроксильный спиновый зонд из раствора в сверхкритическом диоксиде углерода в различных режимах. Показано, что мед­ленный сброс давления позволяет вводить зонд без нарушения ориентационной упорядоченности графеновых слоев, то есть без нарушения внутренней структуры мембраны.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.2.004

2022, №2

сс. 37-54

Статьи

Ключевые слова: критические явления, линия Уидома, оптическая диагнос­тика, парная корреляционная функция

Рассматривается фундаментальная проблема оптической диагностики структуры и статистических характеристик сверхкритических (СК) флюидов вблизи линии Уидома, для решения которой необходимы приемы, позволяющие соотнести данные оптических измерений с особенностями состояния флюида. Представлен краткий обзор результатов последних 10 лет по проблеме линии Уидома в неполярных СК-средах. Отдельно рассмотрены результаты оптических измерений в области Уидома: измерения нелинейного вклада в показатель преломления и измерения интенсивности рэлеевского рассеяния света. Показано, что указанные экспериментальные данные могут быть положены в основу взаимно дополняющих методов оптической диагностики состояния СК-флюида. В качестве примера рассмотрено восстановление по данным о малоугловом рассеянии света сверхкритическим СО2 парной корреляционной функции, температурная зависимость которой принципиально отличается от температурной зависимости парной корреляционной функции Орнштейна—Цернике. Отмечено, что метод, основанный на измерении интенсивности рэлеевского рассеяния, носит общий характер и может быть использован в случайных неупорядоченных молекулярных средах любой природы, включая атмосферу.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.2.002

2022, №2

сс. 24-36

Статьи

Извлечение терпенов древесной зелени можжевельника обыкновенного в условиях суб- и сверхкритических воздействий

А.Д. Ивахнов, Н.В. Селиванова, А.А. Красикова, А.Н. Ставрианиди, М.А. Гусакова, К.Г. Боголицын.

Цитировать

Ключевые слова: можжевельник обыкновенный, сверхкритическая флюидная экстракция, терпены, сжиженные газы, эфирное масло

Представлены результаты изучения эффективности выделения терпеновой фракции из древесной зелени можжевельника обыкновенного (Juni perus Communis L.) методами суб- и сверхкритической экстракции в сопоставлении с традиционными методами. Исследовано влияние параметров проведения экстракции на качественный состав экстрактов. Идентификация компонентов полученных экстрактов проведена методом хромато-масс-спектрометрии. Установлено, что качественные составы исследованных экстрактов имеют сходство, но заметно различаются количественным соотношением групп компонентов. Показано, что наибольшему извлечению монотерпенов способствуют экстракция бутаном в субкритических условиях и гидродистилляция.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.2.001

2022, №2

сс. 3-23

Обзоры

Ключевые слова: свиной навоз, куриный помет, биотопливо, суб- и сверх­критическая вода, ожижение, карбонизация, газификация, окисление.

Обработка отходов свиноводства и птицеводства (отходы III класса опасности) водой при параметрах выше ее критической точки (Т>374°С, Р>22,1 МПа) рассматривается в качестве одного из перспективных методов их экологически чистой переработки. Проанализированы работы, посвященные ожижению, карбонизации и газификации свиного навоза и куриного помета в суб- и сверхкритической воде. Обсуждаются проблемы, связанные с практической реализацией переработки отходов в сверхкритическом водокислородном флюиде, к которым относятся, прежде всего, высокая стоимость сжатого кислорода, неоднородный состав отходов и наличие в них твердых частиц, осаждение солей и коррозия конструкционных материалов. Показано, что из-за высокой обводненности отходов и низкой теплотворной способности содержащегося в них органического вещества практическая реализация процесса в автотермических условиях потребует использования дополнительного топлива.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.2.003

2022, №1

сс. 76-88

Статьи

Переэтерификация масла дерева Ши (Карите) и пальмового масла в сверхкритическом этаноле

С.В. Мазанов, Ж.-М. Куагу, Д.Д. Ункпатэн, М.Д. Фонкоу, Р.А. Усманов, З.И. Зарипов, Ф.М. Гумеров, Ю.А. Шаповалов.

Цитировать

Ключевые слова: пальмовое масло, масло дерева Ши, этанол, суб- и сверхкритические флюидные условия, переэтерификация, биодизельное топливо, коэффициент кинематической вязкости

В установке периодического действия проведен процесс получения биодизельного топлива путем переэтерификации масла дерева Ши (Карите) и пальмового масла в среде этанола в сверхкритических флюидных условиях в интервале температур 623—673 K при давлении 30 МПа в диапазоне мольного соотношения «спирт—масло» 30—42 и времени 30 мин. Получены данные по определению кинематической вязкости образующихся продуктов и их составу, а также по конверсии исходного сырья, и установлены оптимальные условия осуществления реакции.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.1.006

2022, №1

сс. 66-75

Статьи

Фазовое равновесие бинарной системы «вода—пропан/бутан»

Т.Р. Билалов, В.Ф. Хайрутдинов, И.Ш. Хабриев, Ф.М. Гумеров.

Цитировать

Ключевые слова: вода, сверхкритическая пропан/бутановая смесь, фазовое равновесие, растворимость, термодинамическая модель, уравнение Пенга—Робинсона

С использованием оптической ячейки высокого давления в интервале температуры 403—443 K и давления 5,28—20,66 МПа исследовано фазовое равновесие системы «вода—пропан/бутан» и установлен V тип фазового поведения. Растворимость воды в сверхкритической (СК) пропан/бутановой смеси в указанных условиях оценена на основе характеристик паровой ветви фазового равновесия системы «вода—пропан/бутан» и описана с использованием уравнения состояния Пенга—Робинсона в сочетании с правилом комбинирования Мухопадхъяи и Рао.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.1.005

2022, №1

сс. 49-65

Статьи

Ключевые слова: сверхкритическая флюидная экстракция, диоксид углерода, кислотно-щелочной гидролиз, эпигейный лишайник, Peltigera aphthosa, хитинсодержащий комплекс

Из талломов листоватого лишайника Peltigera aphthosa методами сверхкритической флюидной экстракции (СКФЭ) и кислотно-щелочного гидролиза получены хитинсодержащие комплексы. С использованием активного планированного эксперимента определены оптимальные условия СКФЭ, позволяющие получить комплекс с выходом 96 % и сорбционной емкостью по метиленовому синему 125 мг/г. Показана полиамфолитная природа полученных комплексов-сорбентов, охарактеризованы их морфология и химический состав. Показана высокая эффективность переработки лишайникового сырья с получением хитинсодержащих комплексов методом СКФЭ в сравнении с методом кислотно-щелочного гидролиза.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.1.004

2022, №1

сс. 37-48

Статьи

Ключевые слова: гидролиз растительного масла, окисление олеиновой кислоты, этерификация азелаиновой кислоты, гетерогенный катализатор, СКФ-условия, ди(2-этилгексиловый) эфир

Исследованы химические стадии процесса получения ди(2-этилгексилового) эфира азелаиновой кислоты из рапсового масла — реакции гидролиза исходного масла; окисления олеиновой кислоты в присутствии Pd-cодержащего гетерогенного катализатора; этерификации азелаиновой кислоты. Процессы гидролиза и этерификации осуществляются в сверхкритических (СКФ) условиях (523—653 K и 22,5—30 МПа).

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.1.003

2022, №1

сс. 26-36

Статьи

Ключевые слова: органо-металлические комплексы меди, растворимость, сверхкритический диоксид углерода, ацетилацетонат меди, импрегнация

С использованием установки циркуляционного типа, созданной на базе сверхкритической флюидной экстракционной системы R-401, изучена растворимость ацетилацетоната меди(II) в сверхкритическом диоксиде углерода и проведено сравнение полученных результатов с литературными данными. Дополнительно исследована растворимость этого комплекса на изотермах 323 K и 333 K. Рассмотрена возможность применения различных металлокомплексных соединений меди в процессе импрегнационной обработки полимерных материалов.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.1.002

2022, №1

сс. 3-25

Статьи

Ключевые слова: экстракция, сверхкритический флюид, комплексы церия, водные растворы, трибутилфосфат

Исследована экстракция комплексов Ce(III) и Ce(IV) с трибутилфосфатом (ТБФ) из водных растворов различной кислотности в присутствии высаливателя (нитрата магния) в среду сверхкритических (СК) флюидов — CO2 (СК-CO2) и фреона R23 в статических и динамических условиях. Показано, что СК-CO2 является более эффективным экстрагентом, чем фреон R23. Эффективность экстракции Ce(III) повышается с ростом концентрации нитрата магния и количества ТБФ в системе и снижается с ростом кислотности водного раствора. Зависимость эффективности экстракции от давления более сложная: при давлении СК-CO2 ниже 10 МПа (при 40°С) резко падает растворимость ТБФ в нем. С ростом давления выше этой величины происходит снижение степени перехода комплекса Ce(III) во флюидную фазу. Получено уравнение изотермы экстракции и определены его параметры для условий, близких к оптимальным для экстракции Ce(III). Церий в форме Ce(IV) более эффективно экстрагируется СК-CO2 даже при высокой кислотности водного раствора, однако состояние Ce(IV) в водном растворе комплекса неустойчиво; полный переход в состояние Ce(III) происходит в течение ~14 суток. Экстракция в динамическом режиме с использованием противоточной эктракционной колонны не может быть описана в рамках модели «теоретических степеней разделения» (или «теоретических тарелок»). Причиной, по-видимому, является неустойчивость раствора ТБФ в СК-флюиде и образование взвеси мелких капель жидкого ТБФ, являющегося более эффективным экстрагентом, чем истинный раствор ТБФ во флюиде. Однако такой переход приводит к резкому возрастанию эффективности экстракционной колонны как массообменного аппарата.

doi:10.34984/SCFTP.2022.17.1.001