​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​ ​

Источники

Новосибирские ученые усовершенствовали процесс разделения ксилолов
Новосибирский государственный университет (nsu.ru), 13/07/2020

Похожие новости

  • 16/07/2019

    Международная школа по методам высоких давлений Европейского центра синхротронных исследований

    ​Преподаватель и студенты новой междисциплинарной магистерской программы «Методическое обеспечение физико-химических исследований конденсированных фаз» приняли участие в международной школе по методам высоких давлений (Schoo on High Pressure Techniques), которая прошла в Гренобле (Франция) с 17 по 21 июня.
    996
  • 20/03/2017

    Институт катализа СО РАН и Лицей № 130 откроют совместную химическую лабораторию

    Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и Лицей № 130 имени академика М.А. Лаврентьева откроют совместную химическую лабораторию. Учащиеся смогут со школьной скамьи получить опыт работы в настоящей лаборатории под руководством научных сотрудников, решая реальные исследовательские задачи.
    3060
  • 29/04/2019

    Команда российских ученых выдвинула гипотезу о существовании жизни на Венере

    Ученые из Института космических исследований РАН, Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН и НГУ выдвинули гипотезу о существовании жизни на Венере. К таким выводам исследователей привела новая обработка панорамных изображений поверхности Венеры, полученных советскими аппаратами «Венера-9», «Венера-10», «Венера-13» и «Венера-14» в 1975—1982 годах.
    1499
  • 24/12/2019

    Выбор РИА Новости: главные достижения российской науки 2019 года

    ​Ученые в России в нынешнем году получили знаковые результаты в самых разных областях – от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют выходы на практическое применение. Примечательно, что существенную лепту здесь внесли не только признанные научные центры, но и ведущие отечественные вузы.
    885
  • 07/10/2016

    Новосибирские ученые изготовят блоки аэрогеля для эксперимента

    ​Специалисты Института ядерной физики СО РАН и Института катализа СО РАН изготовят блоки аэрогеля для эксперимента CLAS12 Национальной лаборатории Томаса Джефферсона (Thomas Jefferson National Accelerator Facility, США, Вирджиния).
    1847
  • 30/11/2017

    Синтез химиков и физиков

    За одной написанной химической формулой может скрываться сразу несколько различных веществ и структур. Так, оксид железа имеет ряд фаз, и только одна из них позволяет получать магнитные наночастицы для производства, например, более продуктивных жестких дисков.
    1226
  • 13/03/2017

    Центр энергоэффективного катализа НГУ как воплощение идеи интеграции НГУ и ИК СО РАН

    Научно-образовательный центр энергоэффективного катализа (НОЦ ЭК), созданный Институтом катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и Новосибирским государственным университетом при финансовой поддержке Фонда «Сколково», за три года функционирования показал выдающиеся результаты.
    1923
  • 04/09/2016

    IV Молодёжная школа «Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике»

    ​С 4 по 8 сентября 2016 г. в новосибирском Академгородке пройдет IV Молодежная школа с международным участием "Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике".
    3977
  • 18/10/2019

    L’OREAL — UNESCO: они этого достойны

    Три молодых исследовательницы из Новосибирска вошли в число десяти лауреаток конкурса «Для женщин в науке» L’OREAL — UNESCO 2019. Его цель — улучшение позиций женщин-ученых и признания их заслуг. Мы поговорили с победительницами об их работе и о препятствиях, которые им приходится преодолевать.
    1192
  • 23/05/2019

    Археологи выделили на юге Западной Сибири новую культуру эпохи неолита – барабинскую

    Ученые Института археологии и этнографии СО РАН (ИАЭТ СО РАН) выделили на юге Западно-Сибирской равнины новую неолитическую культуру – барабинскую. Основой полученных данных стали исследования уникального комплекса, состоящего из двух жилых сооружений, артефактов из них, а также нескольких своеобразных ям для заготовки рыбы.
    1224