Яндекс.Метрика
​Ученые лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ и Института катализа СО РАН исследовали молекулярный механизм процесса получения чистых изомеров ксилола. В своей работе сибирские исследователи экспериментально доказали бóльшую эффективность метода очистки углеводородных смесей путем использования микропористого материала нового поколения — металлорганического каркаса MIL-53, чем при использовании традиционных методов разделения, тепловых или на основе цеолитных сорбентов. Результаты исследования были опубликованы в одном из ведущих европейских изданий о применении микропористых материалов. 

Ксилолы (диметилбензолы) — это углеводороды ароматического ряда, состоящие из бензольного кольца и двух метильных групп. Ксилолы используются, например, в качестве сырья для изготовления полиэтилентерефталата, который применяют в производстве конструкционных материалов, а также при создании растворителей лаков, в синтезе красителей, мастик и т. п. 

Одно из направлений исследований новосибирских ученых — работа над изучением молекулярных механизмов новых микропористых материалов, которые потенциально можно использовать в качестве соединений для энергоэффективного разделения продуктов. Ученые сфокусировались на изучении канальных структур металлоорганических каркасов, очень перспективных для очистки и разделения углеводородных смесей. 

— При производстве необходим чистый реагент, особенно в качестве прекурсоров для «тонкой химии» — при производстве лекарств, например. Массовый тоннаж чистого ксилола затруднителен, поэтому вещество получают в основном в виде смесей. Мы работаем над самой большой проблемой — над разделением разных изомеров ксилола, а именно орто-, мета- и пара-ксилолов. Существующие методы разделения слишком энергозатратны, так как температуры кипения изомеров ксилола близки и к тому же выше 150 °C. Методы разделения, которые основаны на использовании микропористых материалов, способных селективно поглощать или пропускать определенный изомер, позволяют отойти от традиционных методов сверхчеткой ректификации или криодистилляции. Сейчас в мире существует тенденция поиска новых типов микропористых материалов, которые бы позволили осуществлять разделение наиболее эффективным и технологически удобным способом, — отметил старший научный сотрудник ЛСФСМС ФФ НГУ и ИК СО РАН Даниил Колоколов. Ученый подчеркнул, что его команда не ставит задачу найти некий универсальный материал для очистки смесей любого типа, а изучает механизм процесса разделения ксилолов материалами с различной структурой пор, для того чтобы определить наиболее подходящий. 

При использовании твердотельной ядерной магнитно-резонансной спектроскопии, которая позволяет изучать молекулярную подвижность в очень широком диапазоне времени и скоростей, ученые могут наблюдать как самые быстрые, так и самые медленные молекулярные движения без ограничения на изменение динамики. Изученный материал канального типа MIL-53 показал, что способен разделять ксилолы орто- и пара-ксилолы с селективностью вплоть до 1/4. 

— Показатели MIL-53 ничуть не хуже, чем у методов разделения с использованием цеолитов, но при этом скорости подвижности и трансляционной диффузии внутри материала больше. Самое главное, селективность сохраняется при более низких температурах. Это значит, что инженеры смогут использовать этот материал не только при высоких, но и при более щадящих температурах: 90, 50 и 30 °C, — подчеркнул Даниил Колоколов.​​ ​

ксилол.jpgСхематичное представление процесса разделения изомеров ксилола микропористыми сорбентами ​ 

НГУ​ 

Фото анонс: © Официальный сайт ИК СО РАН/Алексей Спиридонов​ ​
Новосибирские ученые усовершенствовали процесс разделения ксилолов