Исследование растворимости пальмитата аммония в чистом и модифицированном сверхкритическом диоксиде углерода

УДК 541.123.546.2183

Ameer Abed Jaddoa, А. А. Захаров, Т. Р. Билалов, Ф. М. Гумеров

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ ПАЛЬМИТАТА АММОНИЯ В ЧИСТОМ

И МОДИФИЦИРОВАННОМ СВЕРХКРИТИЧЕСКОМ ДИОКСИДЕ УГЛЕРОДА

Ключевые слова: пальмитат аммония, сверхкритический диоксид углерода, растворимость, динамический режим, ацетон,

диметилсульфоксид, уравнение Пенга-Робинсона.

Представлены результаты экспериментального исследования растворимости пальмитата аммония в чистом и модифицированном сверхкритическом диоксиде углерода (СК-СО2). Исследования проведены в динамическом режиме на двух установках при температурах 318.15 К и 328.15 К и интервале давлений 10.032.5 МПа. В качестве модифицирующих добавок были выбраны ацетон и диметилсульфоксид. Приведены результаты описания экспериментальных данных с использованием уравнения Пенга-Робинсона.

Key words: ammonium palmitate, supercritical carbon dioxide, solubility, dynamic mode, acetone, dimethilsulfoxide, Peng-Robinson

equation of state.

Ammonium palmitate solubility in pure and modificated supercritical carbon dioxide experimental investigation results are presented. Studies are carried out in dynamic mode on two experimental units at temperatures 318.15 K and 328.15 K and the range ofpressure from 10.0 to 32.5 MPa. Dimethilsulfoxide and acetone are chosen as a modificator of supercritical carbon dioxide. Experimental data description results according to the Peng-Robinson equation of state are shown.

Одним из наиболее перспективных направлений использования рабочих сред в сверхкритическом флюидном состоянии является регенерация и модификация высокопористых материалов с целью придания им каких-либо дополнительных свойств или восстановления исходного состояния [1-3]. Статический и динамический режимы осуществления импрегнационного процесса с растворителем в сверхкритическом флюидном состоянии (СКФ) неоднократно [4-7,5] демонстрировали свою высокую эффективность и, в том числе, в рамках задачи нанесения гидрофобного покрытия. В качестве последних рассматриваются и фторполимеры [8].

Исследования растворимости в рамках настоящей работы проводились в динамическом режиме параллельно на двух установках реализующих динамический режим исследования растворимости в соответствии с описанной в [4] методикой для обеих установок.

На рисунке 1 представлена экспериментально полученная зависимость растворимости пальмитата аммония концентрации сорастворителя

(диметилсульфоксида). Как видно из графика, максимальная растворимость пальмитата аммония достигается при концентрации сорастворителя в растворе от 0,1 до 1%.

Как видно из данных рис. 2 и 3 , использование диметилсульфоксида в качестве сорастворителя значительно повышает растворимость искомого модификатора (пальмитата аммония) в сверхкритическом диоксиде углерода, и, как следствие, интенсифицирует и увеличивает эффективность нанесения гидрофобного покрытия в рамках данной методики.

J —--

»1 I J 4 S б 7 Я 9 III II 12 |_Кипиирнрнярипицнили. %__I

Рис. 1 - Зависимость растворимости пальмитата аммония в СК СО2 от концентрации сорастворителя

4SH

4111)

ДивлипмЛШя

Рис. 2 - Растворимость пальмитата аммония в чистом и модифицированном сверхкритическом диоксиде углерода при температуре Т=318.15 К: 1 - чистый СО2; 2 - сорастворитель ацетон; 3 -сорастворитель диметилсульфоксид; описание: 4 - чистый СО2; 5 - СО2+ацетон; 6 -СО2+диметилсульфоксид

4Й>

5,0 10.0 15,0 20,0 25,0 5(1.0 35.0 4(1,0

Диплсннг, МШ>

Рис. 3 - Растворимость пальмитата аммония в чистом и модифицированном сверхкритическом диоксиде углерода при температуре Т=328.15 К: 1

- чистый СО2; 2 -сорастворитель ацетон; 3 -сорастворитель диметилсульфоксид; описание: 4

- чистый СО2; 5 - СО2+ацетон; 6 -СО2+диметилсульфоксид

Литература

1. Гумеров Ф.М., Сабирзянов А.Н., Гумерова Г.И. Казань: Фэн, 2000. 328 с.

2. Чернышев А.К., Гумеров Ф.М., Цветинский Г.Н., Яруллин Р.С., ИвановС.В., Левин Б.В., Шафран М.И., Жилин И.Ф., Бесков А.Г., Чернышев К.А. Диоксид

углерода. Свойства, улавливание (получение), применение. М.: «Галлея-принт». 2013, 903 С.

3. Гумеров Ф.М., Сагдеев А.А., Билалов Т.Р. и др. Катализаторы: регенерация с использованием сверхкритического флюидного СО2-экстракционного процесса. Казань: «Бриг». 2015. 264 С.

4. Bilalov T. R., Gumerov F. M. The мапиГасШп^ ргосе88е8 and са1а1у81 regeneration / Thermodynamic basis of production processes and regeneration of palladium catalysts using supercritical carbon dioxide. LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG., Dudweiler Landstr., Germany, 2011, 153 P.

5. Попов В.К. Физико-химические процессы в сверхкритических флюидах и функционализация материалов. Диссертация на соискание ученой степени доктора химических наук (по докладу). МГУ. 2013. 78 С.

6. Zakharov А.А., Ameer Abed Jaddoa, Bilalov ^R., Gumerov FM. Syntesis of the palladium catalyst with the supercritical СO2-impregnation method realized in the static mode // Int. J. of Analytical Mass Spectrometry and Chromatography. 2014. Vol. 2, Р. 113-122.

7. Gumerov F.M., Farakhov M.I., Khayrutdinov V.F., Gabitov F.R., Zaripov Z.I., Khabriyev I. S., Akhmetzyanov T.R. Impregnation of crushed stone with bitumenous compounds using propane/butane impregnation process carried out in supercritical fluid conditions // American J. of Analytical Chemistry, 2014, Vol.5, Р. 945-956.

© Ameer Abed Jaddoa - аспирант кафедры теоретических основ теплотехники КНИТУ, en_ameerabed@yahoo.com; А. А. Захаров - аспирант той же кафедры, wild-raven@mail.ru; Т. Р. Билалов - к.т.н., доцент той же кафедры, t.bilalov@yandex.ru; Ф. М. Гумеров - д-р техн. наук, проф., зав. каф. теоретических основ теплотехники КНИТУ, gum@kstu.ru.

© Ameer Abed Jaddoa - Ph.D. student of Theoretical foundations of Thermal Engineering department, KNRTU, en_ameerabed@yahoo.com; A. Zakharov - Ph.D. student of Theoretical foundations of Thermal Engineering department, KNRTU, wild-raven@mail.ru; T. Bilalov - Ph.D., Associate Professor of Theoretical foundations of Thermal Engineering department, KNRTU, t.bilalov@yandex.ru; F. Gumerov - Dr. of Sciences, prof., Head of Theoretical foundations of Thermal Engineering department, KNRTU, gum@kstu.ru.