ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГЕЛЕОБРАЗОВАНИЯ РАСТВОРОВ ПОЛИСАХАРОДОВ В СРЕДЕ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Аннотация
В работе исследованы процессы гелеобразования и замены растворителя под давлением при получении органических аэрогелей. Экспериментальные исследования процесса гелеобразования под давлением проводились на примере растворов альгината натрия (AlgNa). Исследования включали в себя варьирование концентрации сшивающего агента – карбоната кальция (CaCO3) и его влияние на физико-химические и структурные характеристики аэрогелей. После гелеобразования был проведен этап замены растворителя. По завершении данного этапа проводилась сверхкритическая сушка для получения органических аэрогелей. Полученные в ходе исследования образцы аэрогеля были исследованы аналитически с целью подтверждения их физико-химических и структурных свойств. Определялась сорбционная емкость материалов, истинная плотность, пористость, удельная площадь поверхности, объем и средний диаметр пор. Были выявлены особенности влияния параметров получения аэрогелей на их конечные свойства. Показано, что концентрации прекурсора незначительно влияют на пористость, удельную площадь поверхности, диаметр и объем пор полученных материалов. Истинная плотность образцов снижается с увеличением концентрации исходного раствора альгината натрия. В работе предложен новый способ получения органических аэрогелей путем совмещения процессов гелеобразования, замены растворителя и сверхкритической сушки в одном аппарате. В результате проведена апробация указанного способа и показано увеличение интенсивности процесса получения аэрогелей на основе альгината натрия по сравнению с применением обычного способа. Использование предлагаемого способа позволяет проводить все процессы последовательно в одном аппарате, за счет чего могут быть снижены капитальные затраты на перспективное производство рассматриваемых материалов. Кроме того, полученные результаты подтверждают возможность снижения время- и трудозатрат.
Для цитирования:
Гордионок И.А., Суслова Е.Н., Лебедев А.Е. Исследование процессов гелеобразования растворов полисахародов в среде диоксида углерода под давлением. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 9. С. 103-110. DOI: 10.6060/ivkkt.20246709.7008.
Литература
Pierre A., Pajonk G. // Chem. Rev. 2003. V. 102. P. 4243-65. DOI:10.1002/chin.200304237.
Solimani A., Abbasi M. // J. Mater. Proc. Technol. 2008. V. 199. P. 10-26. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2007.10.060.
Karaaslan M.A., Kadla J.F., Ko F.K. Lignin-Based Aerogels. Lignin in Polymer Composites. Elsevier. 2016. P. 67-93. DOI: 10.1016/B978-0-323-35565-0.00005-9
Wu X.-X., Zhang Y., Hu T. // Int. J. Biolog. Macromol. 2021. V. 167. P. 1211-1220. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.11.075.
Braccini I., Pérez S. // Biomacromolecules. 2001. V. 2. N 4. P. 1089-1096. DOI: 10.1021/bm010008g.
García-González C.A., Uy J.J., Alnaief M., Smirnova I. // Carbohyd. Polym. 2012. V. 88. N 4. P. 1378-1386. DOI: 10.1016/j.carbpol.2012.02.023.
Alnaief M., Smirnova I. // J. Supercrit. Fluids. 2011. V. 55. N 3. P. 1118-1123. DOI: 10.1016/j.supflu.2010.10.006.
Roy M. Nanocrystalline and Disordered Carbon Materials. Functional Materials. Elsevier. 2012. P. 675-706. DOI: 10.1016/B978-0-12-385142-0.00017-9.
Wang Z., Zhang Y., Dai D., Gu D., Chen C., Wang D., Bernard A. // Chinese J. Mech. Eng.: Add. Manufact. Front. 2023. V. 2. Iss. 1. DOI: 10.1016/j.cjmeam.2023.100063.
Gorle B. S. K., Smirnova I., Arlt W. // J. Supercrit. Fluids. 2010. V. 52. N 3. P. 249-257. DOI: 10.1016/j.supflu. 2010.01.006.
Garcia-Gonzalez C.A., Jin M., Gerth J., Alvarez-Lorenzo C., Smirnova I. // Carbohyd. Polym. 2015. V. 117. P. 797-806. DOI: 10.1016/j.carbpol.2011.06.066.
Baudron V., Gurikov P., Smirnova I. // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2019. V. 566. P. 58 – 69. DOI: 10.1002/cite.201855144.
Lovskaya D.D., Lebedev A.E., Menshutina N.V. // J. Supercrit. Fluids. 2015. V. 106. P. 115-121. DOI: 10.1016/j.supflu.2015.07.011.
Gurikov P., Raman S. P., Weinrich D. // RSC Adv. 2015. V. 5. N 11. P. 7812-7818. DOI:10.1039/C4RA14653K.
Martins M., Barros A.A., Quraishi S., Gurikov P., Raman S., Smirnova I., Duarte A.R.C., Reis R.L. // J. Supercrit. Fluids. 2015. V. 106. P. 152 – 159. DOI: 10.1002/pamm. 202000170.
Shindryaev A.V., Lebedev A.E., Menshutina N.V. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 12. P. 87-95. DOI: 10.6060/ivkkt. 20226512.6646.
Brignole E., Pereda S. Physical Properties and Thermo-dynamic Models. Supercritical Fluid Science and Technology. Elsevier. 2013. V. 3. P. 57–89. DOI: 10.1016/B978-0-444-56364-4.00004-2.
Smith R., Inomata H., Peters C. Underlying Thermodynamics and Practical Expressions. Supercritical Fluid Science and Technology. Elsevier. 2013. V. 4. P. 275–332. DOI: 10.1016/ B978-0-444-52215-3.00005-2.
Hong M.-H. // Appl. Surf. Sci. 2018. V. 446. P. 160–167. DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.01.283.
Kuznetsova T.S., Burakov A.E., Pasko T.V., Burakova I.V., Dyachkova T.P., Memetova A.E. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 3. P. 66-76. DOI: 10.6060/ivkkt.20236603.6726.
Gordionok I.A., Suslova E.N., Lebedev A.E. // Usp. Khim. Khim. Tekhnol. 2022. N 13(262). P. 57-60 (in Rus-sian).
Gordionok I.A., Suslova E.N., Lebedev A.E. // Usp. Khim. Khim. Tekhnol. 2022. N 11 (260). P. 26-28 (in Rus-sian).
