Preview

Тонкие химические технологии

Расширенный поиск
Том 14, № 2 (2019)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.32362/2410-6593-2019-14-2

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

5-14 152
Аннотация

В работе изложены авторские представления о новом научном направлении – наноархитектуре агрегатов полиметиновых красителей. В последние годы класс полиметиновых (цианиновых) красителей привлекает все большее внимание исследователей в области нанотехнологий из-за особенностей строения их хромофорной системы и их склонности к образованию полимолекулярных состояний – агрегатов красителей. На примере анионных тиатриметинцианиновых красителей изучены процессы формирования в водных растворах агрегатов с новыми оптическими и электронными свойствами. Показано, что агрегаты образуются по «блочному» механизму из димеров. При этом наноархитектура агрегатов определяется типом алкильного заместителя в мезоположении полиметиновой цепи красителя: C2H5-группа способствует образованию длинноволновых J-агрегатов с упаковкой молекул типа «кирпичной кладки», а CH3-группа – коротковолновых Н-агрегатов с упаковкой типа «стремянки». Установлено образование пространственных изомеров – J- и H-агрегатов из цис- и транс-конформаций молекул красителей. Значительное влияние на формирование агрегированных форм анионных красителей оказывают неорганические и органические катионы, стабилизирующие высокоорганизованные структуры агрегатов.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

15-22 68
Аннотация

Целью работы является рассмотрение механизма закупоривания пор фильтрующего блока мелкими частицами из протекающего внутри них потока фильтрата. Теоретические представления о ходе процесса фильтрования с отложением на стенках пор частиц мелких фракций из фильтрата и отнесение его основ к протеканию процессов с перестройкой из исходной структуры в конечную позволяют описать процесс закупорки пор, используя хорошо изученные представления известных процессов с фазовыми превращениями (в частности, кристаллизацию). Опираясь на эту аналогию и подход к описанию процесса превращения «старой» структуры в «новую» во времени, рассчитали скорости зарождения центров отложений (ωnucl), линейную и объемную скорости (υlin) роста отложений в порах фильтровального блока фильтра при различных значениях движущей силы процесса, разности давлений в системе, при разных концентрациях твердых частиц в суспензии. Получили интерполяционные и экстраполяционные зависимости для анализа механизмов образования и роста отложений определения и расчета этих (ωnucl, υlin) скоростей. С использованием представлений неравновесной термодинамики для оценки влияния движущих сил изучено их влияние (изменения концентрации твердых частиц в суспензии фильтрата и перепада давления на фильтрующем слое) на динамику процесса фильтрования. Используя полученные данные, можно найти степень закупоривания сквозных пор, которая определяет условия проведения фильтрации, тип фильтровальной перегородки, габаритные размеры фильтра.

23-32 62
Аннотация

С использованием результатов выполненного ранее исследования физико-химических свойств реакционной системы процесса получения окиси мезитила проведен анализ статики совмещенного варианта организации указанного процесса. Показано, что практический интерес представляют режимы проведения процесса, соответствующие первому заданному разделению. При этом выделены предельные стационарные состояния, характеризующиеся максимальной конверсией ацетона, селективностью и выходом целевого продукта – окиси мезитила. Доказана возможность практической реализации предельного стационарного состояния реакционно-ректификационного процесса получения окиси мезитила, обеспечивающего практически полную конверсию ацетона с выходом окиси мезитила, приближающимся к 100%. Предельному стационарному состоянию отвечает реакционно-ректификационный процесс с отбором единственного продуктового потока. Для режима проведения совмещенного процесса, отвечающего выделенному предельному стационарному состоянию, предложена принципиальная технологическая схема получения целевого продукта. Путем расчетного исследования установлено, что наиболее рациональным вариантом организации реакционного узла является использование в нем единственного аппарата – реакционно-ректификационной колонны. В программном пакете Aspen Plus® построена модель процесса и посредством вычислительного эксперимента проведена ее структурная и параметрическая оптимизация, в результате которой установлены статические параметры технологической системы, а также характеристики аппаратов, позволяющие получать в реакционно-ректификационной колонне продукт необходимого качества с выходом, приближающимся к 100%. При этом показано, что при моделировании химико-технологической системы необходимо использовать различные наборы параметров базового уравнения, используемого для описания фазового равновесия. Так, для расчета реакционно-ректификационной и ректификационных колонн следует применять параметры фазового равновесия жидкость–пар для системы окись мезитила–вода, а при расчете флорентийского сосуда для указанной смеси необходимо использовать параметры, соответствующие равновесию жидкость–жидкость. Применение же единого набора параметров базового уравнения приводит к существенным погрешностям и неадекватному описанию процесса получения окиси мезитила посредством конденсации ацетона.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

33-40 114
Аннотация

Цель данной работы – изучение возможности применения перфторорганических растворителей для экстракции основных компонентов эфирного масла из плодов укропа пахучего. Для экстракции использовали измельченное сырье с фракцией частиц 0.1–0.5 мм. В исследованиях использовали метод простой мацерации в течение 24 ч настаивания при соотношении сырье:экстрагент 1:10 (м/о) и температуре 24±1 ºС и метод циркуляционной экстракции в аппарате Сокслета при соотношении сырье:экстрагент 1:5 (м/о) в течение периода времени от 1 до 4 ч. Качественный анализ экстрактов проводили с помощью метода газовой хроматомасс-спектрометрии. Количественный анализ карвона проводили с помощью метода обращенно-фазовой ВЭЖХ. Выход карвона во все виды растворителей с помощью метода простой мацерации составил для гексана – 95±4%, для Novec 7100 – 92±3%, для Novec 1230 – 69±3%. Выход карвона в условиях циркуляционного метода экстракции за 60 мин циркуляции растворителя Novec 1230 составил 93±4%, а для Novec 7100 – 92±4%. Отмечено, что экстракт, полученный с помощью растворителя Novec 7100, загрязнен жирным маслом и требует дополнительной стадии очистки. Полученные результаты подтверждают высокую перспективность и целесообразность применения перфторорганических растворителей в фитотехнологии для выделения некоторых видов БАВ и эфирных масел из лекарственного растительного сырья.

СИНТЕЗ И ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРОВ И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕ

41-50 106
Аннотация

Получены и исследованы органо-неорганические гибридные криогели поливинилового спирта (ПВС), содержащие кремнеземную составляющую (SiO2), образующуюся в результате реакций гидролитической поликонденсации (золь-гель-процесса) тетраметоксисилана (ТМОС), вводимого в исходный концентрированный раствор полимера в диметилсульфоксиде (ДМСО). Содержание ПВС в таких растворах составляло 60, 80 или 100 г/л; концентрацию ТМОС варьировали от 0.15 до 0.61 моль/л; криогенную обработку растворов полимера проводили при температуре, на 40° ниже точки кристаллизации чистого ДМСО (+18.4 °C); замороженные образцы оттаивали, нагревая со скоростью 0.03°/мин. Показано, что неглубокое замораживание (–21.6 °C), выдерживание в замороженном состоянии и последующее оттаивание исходной реакционной смеси ПВС/ДМСО/ТМОС/кислотный катализатор приводит к формированию прочных макропористых криогелей ПВС/SiO2. Полученные криогелевые материалы являются гибридными в связи с возникновением устойчивых контактов макромолекулы ПВС–олигосилоксаны, движущей силой такого межмолекулярного взаимодействия является водородное связывание между ОН-группами соседних цепей, приводящее к образованию модифицированных зон микрокристалличности, выполняющих функцию узлов пространственной сетки криогелей. Установлены эффекты существенного возрастания жесткости и теплостойкости криогелей ПВС/SiO2 по мере повышения концентрации ПВС и ТМОС в исходной системе. Показано, что успех синтеза прозрачных упругих и термостойких криогелей ПВС/SiO2 зависит как от нахождения оптимального соотношения между исходными веществами, так и от совместного воздействия жидких (метанол и вода) и кремнийсодержащих компонентов на процессы образования множественных водородных связей и микрокристаллитов.

 

51-59 70
Аннотация

Изучены дисперсный состав полимерных суспензий и молекулярные массы полимеров, полученных суспензионной полимеризацией метилметакрилата в присутствии полимерных ПАВ – сополимеров метилметакрилата и метакриловой кислоты. Показано, что в составе полимерной суспензии всегда присутствуют высокодисперсная фракция частиц с диаметрами 0.02–2.0 мкм и фракции частиц с большими диаметрами (до 1000 мкм). После фракционирования полимерных суспензий получены 3 фракции частиц с различными диаметрами и для каждой фракции частиц определены молекулярные массы полимеров методом вискозиметрии. Показано существенное различие в значениях молекулярных масс полимеров, полученных в частицах малого и большого диаметров – 106 и 105 Да соответственно. Наличие высокодисперсной фракции частиц, в которых образуется полимер высокой молекулярной массы, оказывает заметное влияние на среднюю молекулярную массу полимера. В частицах малого диаметра протекает полимеризация по механизму, близкому к эмульсионной полимеризации, что обусловлено тем, что в объеме таких частиц содержится небольшое количество радикалов. Высокая скорость полимеризации приводит к образованию полимера высокой молекулярной массы, появлению гель-эффекта и уменьшению константы обрыва цепи. В больших частицах полимеризация протекает по механизму, близкому к растворной полимеризации, и образуются полимеры невысокой молекулярной массы. Таким образом, появляется возможность синтеза полимеров заданной молекулярной массы в каплях определенной дисперсности.

60-69 74
Аннотация

В данной работе исследовались электропроводящие композиты из смеси полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) и сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) с техническим углеродом. Работа является частью исследований электропроводящих материалов, предназначенных для изготовления саморегулирующихся полимерных нагревателей, их удешевления и увеличения номенклатуры. В данной работе исследовались композиции на основе смесей полиэтилена высокой плотности ПЭ 277-73 и сверхвысокомолекулярного полиэтилена GUR-2122 (с молекулярной массой ~7 млн) с техническим углеродом УМ-76 (средний размер частиц ~20 нм). Целью работы являлось получение саморегулирующегося электропроводящего полимерного материала с оптимальным комплексом термоэлектрических характеристик и повышенной теплостойкостью. Было показано, что добавление СВМПЭ влияет на свойства электропроводящего полиэтилена в композите подобно сшиванию. При этом снижется негативное влияние отрицательного термического коэффициента электрического сопротивления. Кроме того, повышается формоустойчивость материала при повышенных температурах. Это может позволить исключить стадию радиационного или химического сшивания при изготовлении саморегулирующихся полимерных нагревательных элементов. На основании изучения реологических, механических и термоэлектрических свойств полиэтиленовых композитов с электропроводящим техническим углеродом, модифицированных СВМПЭ, было установлено, что в расплаве смесей ПЭ с СВМПЭ формируется диффузионный межфазный слой с пониженной текучестью. Установлено, что комплексом лучших эксплуатационных свойств обладают саморегулирующиеся композиты, содержащие 30- 40% мас. СВМПЭ. Для переработки полиэтиленовых композитов с техническим углеродом, модифицированных СВМПЭ, можно рекомендовать методы экструзии и литья под давлением при 30% мас. СВМПЭ и прессование – при 40% мас. СВМПЭ. При бóльших содержаниях СВМПЭ способность композиций формоваться резко ухудшается.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

70-77 96
Аннотация

В настоящее время различные аминобисфосфонаты широко применяются при лечении многих костных заболеваний. Одним из наиболее известных комплексных соединений неридроновой кислоты (6-амино-1-гидроксигексилиден-1,1-бисфосфоновая кислота) является неридронат натрия – бисфосфонат, который используется для лечения остеогенеза и болезни Педжета. Однако нет данных о соединениях неридроновой кислоты с редкоземельными элементами. В ходе работы получен ранее не описанный комплекс лантана с 6-амино-1-гидроксигексилиден-1,1-бисфосфоновой кислотой (I). Он охарактеризован различными физико-химическими методами (химический анализ, ИК-спектроскопия, твердофазная 31P ЯМР-спектроскопия, оптическая микроскопия, РСА, ДТА). По данным проведенных исследований комплекс I имеет состав {La[(H3N-(CH2)5-C(OH)(PO2(OH))2]2(H2O)2}[OH]·H2O и представляет координационный 1D-полимер за счет двух мостиковых фосфоновых групп с атомами лантана, находящимися в тетрагонально-антипризматическом окружении. В кристалле полимерные цепочки образуют 3D-каркасную пористую структуру посредством сильных водородных связей O─H···O и N─H···O с бесконечными каналами, доступными для включения разнообразных неорганических анионов или малых органических молекул. Изучение под микроскопом показало, что образец представляет собой игольчатые кристаллы (тонкие стержни) различной длины. Методом лазерной дифракции получено распределение частиц по размеру и определен средний размер частиц – 50 мкм в длину и 2.5 мкм в толщину.

АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

78-86 74
Аннотация

Разработана методика определения меди(II), основанная на взаимодействии ионов меди(II) с органическим реагентом пикрамин-ε, концентрировании образовавшегося комплекса на твердой матрице и регистрации спектров диффузного отражения с помощью портативного комбинированного светодиодного минифотометра. В качестве твердых матриц исследованы поли-ε-капроамидные мембраны. Установлено, что коэффициент диффузного отражения таких мембран в видимой области практически не зависит от длины волны, поэтому сигнал от мембраны не влияет на результаты анализа. Изучены условия сорбции комплекса меди(II) с прикрамином-ε. Показано, что поли-ε-капроамидные мембраны являются эффективными сорбентами, которые обеспечивают возможность концентрирования аналита на уровне, превышающем 105. Исследованы зависимости кислотности среды, времени выдерживания комплекса в растворе, а также исходного объема раствора, пропускаемого через мембрану, на величину регистрируемого сигнала. Найдены оптимальные условия анализа. С использованием модельных растворов меди(II) построена градуировочная зависимость. Разработанная методика апробирована для определения ионов меди(II) в белом вине. Найдено, что в вине марки «Вагрус» (РФ) концентрация ионов меди(II) составляет 0.0016 мкг/см3. Анализ проведен с использованием метода добавок.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2410-6593 (Print)
ISSN 2686-7575 (Online)