CC BY
19
Успехи ■ химии и химической тахнолоом. Том XXIII. 2006. № 9 (102)
УДК 544.344.012-14-13; 544-971; 544.35
И. Е. Любельская, Тун Ко У, С. А. Чередниченко, А. В. Хорошилов Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ КАРБАМАТОВ Н-ДИБУТИЛАМИНА В АДЕТОНИТРИЛЕ
Density and viscosity of aminocomplexes of C02 with n-dibutilamine in acetonitrile medium, with or without the presence of the solvent were determined experimentally. Studies were performed in the temperature range (283 343) К for (1 5) M solution of n-dBA in acetonitrile. The measured values of viscosity approximated equation of the form lni] = A+BT.
Определены плотность и вязкость аминокомплексов СО2 с н-дибутиламином как в среде ацетонитрила, так и без участия растворителя. Исследования выполнены в интервале температуры (283 + 343) К для (1 5) М растворов н-ДБА в ацетонитриле. Измеренные значения вязкости аппроксимированы уравнением вида 1пт) = А+ВТ.
Плотность и вязкость жидкой фазы - важные физико-химические параметры химобменных систем, используемых в процессах разделения изотопов в противоточных насадочных колоннах. Численные значения таких характеристик необходимы для определения удерживающей способности насадки по жидкости, скорости диффузии рабочего газа в плёнке жидкости на насадке, гидравлического сопротивления насадочного слоя, пропускной способности и т.п. От указанных характеристик зависят, в свою очередь, размеры разделительной аппаратуры и время достижения заданной концентрации целевого изотопа (пусковой период).
В связи с этим для двухфазной химобменной системы «диоксид углерода - аминокомплекс СО2 с н-дибутиламином (н-ДБА) в среде ацетонитрила, как полярного растворителя», потенциально рассматриваемой с точки зрения разделения изотопов углерода, нами выполнено определение плотности и вязкости жидкой фазы, находящейся в равновесии с газообразным СО2. При проведении измерений концентрацию н-дБА в ацетонитриле варьировали в интервале (1 + 5) М. Температуру изменяли от 283 К до 343 К. Плотность аминокомплексов н-ДБА с диоксидом углерода определяли пик-нометрическим методом, а вязкость - с использованием стеклянного вискозиметра ВПЖ-1 по стандартной для подобных измерений методике. Следует отметить, что наряду с растворами амина в ацетонитриле измерение плотности и вязкости было выполнено для аминокомплекса на основе чистого н-дБА (без использования растворителя). В этом случае концентрация амина составила (5,6 * 5,8) М. Полученные значения плотности растворов аминокомплексов, а также плотности исходных жидкостей сведены в табл. 1. Результаты изменения вязкости растворов аминокомплексов н-ДБА с СОг в зависимости от концентрации амина и температуры приведены на рис. 1. Как следует из представленных данных, вязкость аминокомплексов н-ДБА с СО2 экспоненциально уменьшается с ростом температуры при фиксированном значении концентрации амина. Являясь относительно слабой для (1 + 3) М растворов н-ДБА, указанная зависимость становится резко выраженной для более концентрированных растворов. Следует отметить, что, например,
С Я 6 I II в химии и химической технологии. Тон XXIII, 2009. № 9 (102)
при температуре 303 К вязкость аминокомплекеа с увеличением концентрации н-ДБА от 1 М ло 5 М возрастает более чем на порядок.
Табл. 1. Плотность исходных жидкостей и аминокомплекеа СОг с н-ДБА при различной температуре
т/с Плотность жидкости, г/см'
Ацето-нитрил и-ДБА Амииокомплекс С02 с н-ДБА
1 М 2 М 3 М 4 М 5 М (5,6 + 5,8) М
10 0,859 0.837 0,811
20 0,778 0,754 0.849 0,825 0,797 0,87 1,294
30 0,771 0,751 0,838 0.816 0,790. 0,862 0,888
40 0,766 0.748 0,825 0,806 0,780 0.849 0,847 0,884
50 0,756 0.739 0,809 0,788 0,764 0.829 0,852 0,85!
60 0,747 0,834 0,847
70 0,726 0,779 0,799
* - н-ДБА без растворителя
г
25 20 15 Ю 5 О
283 330 323 340 Т. К
Рис. I. Вязкость амииокомплсксов СОг с и-ДБА в зависимости от температуры. Табл. 2. Значения коэффициентов А и В в уравнении (I)
Концентрация н-ДБА С, М А В Коэф.корреляции Л2 Интервал температуры, К
1 3,5425 -0,0144 0,9845 283 + 323
2 6,4536 - 0,0224 0,9948 283+ 323
3 10,481 - 0,0337 0,9955 283 + 323
4 15,717 -0,0474 0,9990 293 -323
5 22,942 - 0,0675 0,9952 303" + 343
(5,6 5,8)' М 32,426 - 0,0940 0,9993 313" + 343
водить к кристаллизации аминокомплекеа.
С Я 6 X U в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009.N) 9 (102)
При этом ари переходе от аминокомплекса СО2 с 5 М раствором н-ДБА в ацетонитриле к аминокомплексу с н-ДБА без растворителя, когда концентрация амина возрастает до (5,6 5,8) М, вязкост ь жидкой фазы при температуре 313 К практически утраивается - см. рис. 2, Измеренные значения вязкости аминокомплексов СО2 с н-ДБА в ацетонитриле и с чистым н-ДБА аппроксимированы уравнением вида 1п 11=А + В Т (1), где г| - вязкость аминокомплекса, мПа-с; Г-температура, К. Численные значения коэффициентов А и В сведены в табл. 2.
............ф
/
/ к
..........-< Г—'Í ...........
01234567 Концентрация Н-ДБА, М
Рис. 2. Влипши- концентрации н-ДБА на вязкость амннонокомплексов амина с С02 при Т=313 К.
Табл. 3. Значении вязкости жидкой фазы аминокомплекса С02 с 4 М растворами амина
Амин Растворитель Температура, К Вязкость Г), мПас Источник
МЭА ДМФА 308 5,670 [1]
ДЭА Октан 308 3,323
н-ДВА Ацетонитрил 303 3,812 эксперимент
308 3,038 уравнение (!)
Сравнение измеренных значений вязкости аминокомплексов с значениями аналогичной величины для ранее исследованных соединений COj с моноэтанол- и диэтиламинами в таких органических растворителях, как ди-метилформамид (ДМ.ФА) и октан, показывает (см. табл. 3), что использование ацетоиитрила как растворителя позволяет, даже несмотря на более вязкий н-ДБА, достигнуть практически тех же (или даже меньших) значений вязкости жидкой фазы.
Библиографические ссылки
]. Хорошилов A.B., Лизунов A.B., Чередниченко С.А. Разделение изотопов углерода карбаматным способом: свойства пар амин-растворитель и коэффициент разделения в системе ССЬ - карбамат ДЭА в толуоле. // Химическая промышленность сегодня, 2004. № 5. С. 30-41.
