Введение к работе
Актуальность теыы диссертации. Закономерности экстракции ароматических и непредельных углеводородов, широко применяющихся в промышленности, б системах типа углеводород - полярные органические растворители и их смеси с водой изучены недостаточно. На основании имеющихся литературных данных трудно дать сравнительную характеристику экстрагируемое различных классов непредельных углеводородов, содержащих в своем составе дионошо, винильнне и этинилънне группы. Нет общего подхода к априорному выбору оптимальной экстракционной систекш для разделения непредельных углеводородов. Не выяснен также ряд физико-химических аспектов экстракционных процессов с участием ароматических и непредельных углеводородов, таких как- сродство их функциональных групп к полярной фазе, движущие силы экстракционного процесса. Настоящая работа направлена на получение систематизированной информации об экстракционном поведении ароматических и непредельных углеводородов в системах алифатический углево/ под - полярные органические растворители и водно-органические смеси, а также на исследование движущих сил экстракционного процесса с участием ароматических и непредельных углеводородов. Решение перечисленных вопросов позволит установить основные закономерности экстракции ароматических и непредельных углеводородов, а также разработать конкретные методики их гчетракционного разделения. При этом могут быть успешно реализованы основные преимущества экстракции: простота, эффективность, мягкость условий эксперимента.
Диссертационная работа выполнялась в рамках научного направления кафедры аналитической химии Белгосушшерситетр по госбюджетной теме "Разработка научных основ новых высокоэффективных методов разделения, концентрирования и определения веществ" N гос. per. 01860080390, выполняемой в 1986 - 1990 гг в соответствии с комплексно научно-техническими программами 0.10.18 и 0.18.01 ГКНТ СССР (пост. N 555 от 30.10.1985), а также по хоздоговорным работам.
Цель работы. Цель настоящей работы заключается в установлении основных закономерностей экстракции ароматических и непредельных углеводородов в системах алифатический углеводород
- полярные органические растворители или водно-органические смеси и разработке на основе полученных результатов конкретных методик экстракционного разделения, концентрирования и очистки проматических и непредельных углеводородов.
Объекты исследования. Объектами исследования являлись модельные ароматические и непредельные углеводорода, содержащие в своем составе диеновые, винильные и этинильные функциональные группы, а также промышленные реакционные смеси получения диэтинилОвнзолов и дивинилОензолов.
Научная новизна работы. В широком диапазоне изменения природы и состава полярной фазы экстракционных систем впервые систематически изучена- экстракция различных классов ароматических и непредельных углеводородов и дана сравнительная характеристика их экстрагируемое. Процесс экстракции интерпретирован с единых позиций принципа аддитивности свободной энергии распределения. Впервые проведана количественная оценка фактора сольватации веществ в октановой фазе и рассчитаны свободные энергии сольватации ароматических и непредельных углеводородов полярной фазой, представляющие собой свободные энергии переноса веществ из газовой фазы в полярную. Установлено определяющее влияние сольвофобного эффекта полярной фазы на экстракцию ароматических и непредельных углеводородов, сформулирован общий принцип априорного выбора экстракционных систем для разделения и очистки ароматических, и непредельных углеводородов.
На основе полученных экспериментальных данных разработаны новые, простые и эффективные методики экстракционного разделения и выделения м- и п-диэтинилбензолов, м- и п- дивинилОензолов из промышленных, реакционных смесей, а также методики их очистки.
Практическая ценность работы. Создан банк данных по инкрементам функциональных групп 7 классов ароматических и непредельных углеводородов, насчитывающий более 550 точек, которые могут быть успешно применены для описания и прогнозирования экстракционных равновесий более чем в 50 экстракционных системах.
Предложен способ оценки свободных энергий сольватации ароматических и непредельных углеводородов алифатическими углеводородами и полярной фазой, в осново которого лежат легко
получаемые экспериментально или рассчитываемые с помощью инкрементов данше по межфазному распределению.' Свободные энергии сольватации, в свою очередь, могут быть использованы для априорной оценки растворимостей веществ и давлений их насыщенных паров.
Разработанные методики извлечения, разделения,
концентрирования и очистки ароматических и непредельных углеводородов находят применение в научных исследованиях на кафедре аналитической химии Белгосуниверситета. Экстракционная методика выделения концентрата диэтинилбензолов из реакционной смеси их получения внедрена в АФ ИРЕА. (г.Ереван). Новизна и практическая значимость разработанных методик подтверждена тремя авторскими свидетельствами на изобретения.
Личный вклад автора. Получение экспериментальных данных с использованием методов спектрофотомвтрии и газожидкостной хроматографии, обработка хроматограмм, разработка экстракционных методик извлечения, разделения, очистки и концентрирования ароматических и непредельных углеводородов выполнены лично автором. Вклад cot горов совместных публикаций по теме диссертационной работы заключался в определении состава диэттшльных производных бензола методом высокоэффективной имдкостной хроматографии; обсуждении результатов исследований.
На защиту выносятся.
-
Экспериментальные данные по константам распределоігия ароматических ч непредельных углеводородов различных классов, содержащих в своем составе дие'новые, винильнне, этинильные функциональные группы, в системах типа алифатический углеводород - полярные органические растворители и водно-органические смеси.
-
Применение принципа аддитивности свободной эне^лш распределения (инкрементного метода) для описания изотерм распределения, прогнозирования экстрагируемости и выбора оптимальных экстракционных систем.
-
Метод оценки свободных энергий сольватации на основе данных по менафазному распределению и данше по свободным энергиям сольватации ароматических и непредельных углеводородов октаном и полярной органической или смешанной водно-органической фазами.
-
Экстракционные методики извлечения, разделения, очистки
4 и концентрирования ароматических и непредельных углеводородов, разработанные на основании полученных экспериментальных данных.
Аплробащш результатов диссертации. Результаты исследований по теме диссертации докладывались на 5-й научной конференции по аналитической химии Прибалтийских республик, БССР и Калининградской обл. (Вильнюс, 1986), 1-й Всесоюзной конференции по экстракции органических соединений (Воронеж, 1989), 3-й Всесоюзной конференции по методам концентрирования в аналитической химии (Черноголовка, 1990), 9-й Всесоюзной конференции по экстракции (Москва-Адлер, 1991), Международной конференции по жидкостной экстракции органических соединений (Воронеж, 1992), 10-й конференции по экстракции (Москва-Уфа, 1994).
Опубликованность результатов. По материалам исследований опубликовано 8 статей в научных журналах, б тезисов докладов на научных конференциях, получено 3 авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, выводов, заключения, списка использованных источников и приложения. В главе 1 приведен обзор литературы, в котором кратко рассмотрены данные по экстракции органических соединений, двикущие силы экстракционного процесса, методы количественного описания процесса распределения и его прогнозирования. В главе 2 описаны методики эксперимента и охарактеризованы вещества, использованные для выполнения работы. В главе 3 полученные экспериментальные данные обобщены с позиций принципа аддитивности свободной энергии распределения, оценено влияние сольватации ароматических и непредельных углеводородов октановой фазой на межфазное распределение ароматических и непредельных углеводородов. В главо 4 обсуждены возможности применения метода инкрементов для выбора опт.-.льных экстракционных систем -для разделения, выделения и очкотки ароматических и непредельных углеводородов. Здесь же даны прописи разработанных методик и приложена копия акта их внедрения.
Объем диссертации 124 страницы машинописного текста, в том числе 29 таблиц (34 стр.), 4 рисунка (4 стр.), библиография из 107 наименовании (9 стр.).
