Найден новый способ разделения производных бензола
© Peter Poer/Getty Images
Исследователи из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (Саудовская Аравия) и Института химии Китайской академии наук придумали, как просто отделить друг от друга различные изомеры ксилола — производного бензола, имеющего две метильные группы, исходящие из центрального кольца. Сегодня на этот процесс тратится колоссальное количество энергии. О своей разработке ученые рассказали в журнале Chem.
Изомеры ксилола отличаются друг от друга только расположением метильных групп друг относительно друга. Эти соединения используются во многих применениях, в том числе при производстве полимеров, пластмасс и волокон, а также в качестве добавок к топливу. Но многие применения подразумевают использование только одного из трех изомеров. При этом отделение последних друг от друга — достаточно трудоемкий процесс, так как их физические свойства, такие как температура кипения, очень близки друг к другу.
В ходе ректификации смесь изомеров нагревается до определенной температуры, которая соответствует кипению одного из компонентов. Его пары затем улавливаются и конденсируются в специальной камере. Пока один компонент возгоняется, все остальные остаются в смеси, а ее температура остается постоянной. Как только она начинается расти, это означает начало кипения второго компонента, который начинает отводиться в другое место. Таким образом, после нескольких часов постоянного нагрева возможно разделить многокомпонентные смеси на несколько составляющих.
«Каждый год мировые энергетические затраты на разделение этих изомеров с помощью ректификации составляют около 50 гигаватт, что достаточно для питания примерно 40 миллионов домов, — говорит ведущий автор исследования, постдок в Научно-технологического университете имени короля Абдаллы Гэньгу Чжан. — Мы хотели разработать метод с высокой эффективностью и низким энергопотреблением для разделения и очистки этих изомеров для целей нефтехимической промышленности».
Чтобы отделить друг от друга изомеры ксилола, исследователи использовали кукурбитурилы — молекулы, по форме очень напоминающие пончики. Отверстие в середине этих соединений может связывать более мелкие молекулы.
Проведя ряд опытов, авторы пришли к выводу, что идеальным размером для размещения орто-изомера ксилола обладает кукурбит[7]урил.
Используя процесс, называемый жидкость-жидкостной экстракцией, ученые смогли с помощью этого соединения отделить ортоксилол от двух других изомеров. Выход конечного продукта при этом составил 92%.
Самый главный плюс новой разработки в том, что она не предполагает нагрев до высоких температур, а может проводиться при комнатной. И хотя эта технология пока позволяет работать с объемами не более 0,5 литра, ученые уже начали работать над ее масштабированием и модификацией для промышленного применения.
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.