CC BY
3
УДК 665.9.067
Сульповар М.Л., Дужинский Д.А., Сурков В.М., Захаров С.Л.
ТЕХНОЛОГИЯ УДАЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ АЛЬДЕГИДОВ ИЗ ОЗОНИРОВАННОГО МАСЛА
Сульповар Михаил Леонидович - бакалавр 1-го года обучения кафедры химической технологии полимерных композиционных лакокрасочных материалов и покрытий, Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия, sulpovar.misha@mail.ru
Дужинский Денис Алексеевич - бакалавр 1-го года обучения кафедры кибернетики химико-технологических процессов, Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия Сурков Виктор Максимович - бакалавр 2-го года обучения кафедры технологии химико-фармацевтических и косметических средств, Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия
Захаров Станислав Леонидович - доктор технических наук, профессор кафедры инженерного проектирования технологического оборудования, доцент, Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия
В ходе работы была разработана и экспериментально смоделирована технология удаления примесей альдегидов (формальдегид и нональ) в озонированном масле с использованием пористых полимеров. Для достижения наиболее качественного результата были подобраны наиболее подходящие полимерные полупроницаемые поверхности.
Ключевые Слова: технология; пористые полимеры; масло; озониды; альдегиды
TECHNOLOGY FOR REMOVING ALDEHYDES IMPURITIES IN OZONIZED OIL
Sulpovar M.L., Duzhinskii D.A., Surkov V.M., Zakharov S.L.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
In the course of the work, a technology for removing aldehyde impurities (formaldehyde and nonal) in ozonated oil using porous polymers was developed and experimentally modeled. To achieve the highest quality result, the most suitable polymer semi-permeable surfaces were selected. Keywords: technology; porous polymers; oil; ozonides; aldehydes
Введение
Применение в качестве альтернативного терапевтического средства озонированного оливкового масла широко распространено в медицинской практике, а также в косметической сфере. Широко используется для лечения и профилактики: акне, фурункулёза, иных повреждений кожного покрова. Так, некоторые фармацевтические компании, санатории, лечебно-оздоровительные учреждения в последнее время производят в больших объемах данное средство. Однако, не уделяется должного внимания степени отчистки вещества [4-6].
Было определено наличие токсичных примесей альдегидов. Наибольшую часть из них составляют нональ и формальдегид. Поэтому задача исследования заключалась в улучшении уже существующих технологий синтеза озонированного оливкового масла [4-6].
Ориентировочный расчёт размеров молекул формальдегида и ноналя в сочетании с распределением пор по радиусам капиллярно пористых мембран (КПМ) [3] позволил выбрать вектор развития технологии удаления примесей. При этом встаёт вопрос о необходимости иметь стабильные характеристики разделения
нежелательных компонентов в ходе нескольких этапов фракционирования.
Результаты вычисления размера озонида в озонированном масле показали, что они как минимум на порядок больше молекул исследованных альдегидов. Основываясь на этих данных, можно обозначить, что пористые полимеры могут быть применимы для удаления формальдегида и ноналя из раствора.
Соизмеримость и строгий расчет соответствия характеристик разделения пористых боросиликатных стёкол (КПМ) с их стабильными характеристиками разделения в сравнении с нестабильными характеристиками полимерных позволили выдать задание для производства пористых полимеров с необходимыми параметрами разделения [3].
Получение чистого озонированного масла было осуществлено с использованием схемы (рис.1), в которой применялись разработанные пористые полимеры, с послойными ультрафильтрационными и обратноосмотическими характеристиками в разработанном образце. При этом селективность пористых полимеров может достигать 99-100% при производительности, не уступающей лучшим образцам мировых производителей.
Рис. 1. Схема установки для очистки (А-озонированное оливковое масло, В-формальдегид и нональ)
Представленная схема иллюстрирует процесс фракционирования на примере разделения по фракциям растворенных веществ - А и В. Исходный раствор поступает в 1-й аппарат (или установку), где мембрана высокоселективна по компонентам В, но малоселективна или неселективна по компоненту А. При пропускании раствора через мембрану 1 происходит концентрирование компонента А в аппарате номер 1, Концентрация же компонента В уменьшается. Поэтому реагент представляет собой раствор, обогащенный компонентом А, содержащий в качестве примеси компонент В [1].
В аппарате номер 2 происходит концентрирование вещества В, концентрация же вещества А стремится к минимуму. Для еще более тщательной отчистки пропускаем раствор через мембрану 2, что приводит к удалению вещества В. Остаточный объем вещества А помещается в резервуар 1. Вещество В, полученное при прохождении через мембрану 2 помещается в резервуар 2 [1].
Пермеат из 1-го aппарата (установки) представляет собой компонент А и может не содержать компонента В. Этот раствор поступает в 3-ий аппарат (установку), где мембрана 3 высокоселективна по компоненту В (аппарат требуется для более глубокой отчистки вещества), но не селективна или мало селективна по компоненту А. Здесь получаются ретант, обогащенный компонентом А. Остаток объема из аппарата 3 перемещают в резервуар 1. Вещество В, полученное прохождением через мембрану 3 помещают в резервуар 2 [1].
Если чистота компонента А в первом резервуаре или компонента В во втором резервуаре нас не удовлетворяет, то их можно очистить до необходимого уровня, используя ту же установку [1].
Экспериментальная часть
Проверку работоспособности установки (рис 1) целесообразнее проводить с использованием программного обеспечения. Поэтому в результате проведенных исследований [1] был сделан вывод о необходимости использования средств
компьютерного моделирования в производстве химико-фармацевтических средств. В
рассматриваемом исследовании была ориентировка на применение современных ЭВМ с последующим использованием программ расчета, учитывающих постоянно меняющиеся во времени рабочие характеристики баромембранного оборудования, отсутствие подобных отечественных разработок объясняется прежде всего трудоемкостью прикладного программирования таких программах как SolidWorks, а также высокой стоимости осуществления экспериментов при давлениях нескольких единиц МПа, как было это указано ранее.
Как уже отмечалось [1], результат проведенных исследований микро- и ультрафильтраций, не удается проецировать на исследования высоконапорного разделения. Вместе с тем, с разработкой многотельных деталей, появилась возможность проектировать на качественно новом уровне функциональные единицы технологических схем. Благодаря развитию функциональности CAD систем, стало возможным компьютерное моделирование гидродинамических процессов (рис. 2), моделирование тепловых процессов (рис. 3).
Рис. 2. Пример гидродинамики в аппарате для фракционирования
Рис. 3. Пример тепловых процессов в аппарате для фракционирования
Для компьютерного моделирования рассматривается, как вариант, метод конечных элементов и метод конечных объемов при необходимой конкретизации представляются возможными исследования интегрально-
дифференциального уравнения напряженно-деформированного состояния твердых материалов. В основе метода заложена идея разбиения внутреннего пространства на многогранники.
Используемые для моделирования системы не имеют аналитического решения, поэтому применяется дискретизация, для каждой элементарной области модели [2]. Благодаря полученной функции распределения пор по радиусам в КПМ, стало возможным применение при моделировании функциональной зависимости от времени величины проницаемости и селективности мембран по отношению к отдельным компонентам раствора. В применяемом другими исследователями подходе, размер пор принимался неизменным при любых условиях их эксплуатации, что, как показали многолетние целенаправленные исследования, не соответствует действительности [1].
Компьютерное моделирование с использованием SolidWorks, позволило подойти к проектированию
аппаратов для отчистки масел при условии устранения вредного влияния концентрационной поляризации и температурных перенапряжений (рис. 1). Дальнейшие разработки в этом направлении позволили использовать вновь разработанные композитные мембраны в аппаратах с наилучшими характеристиками разделения.
Дифференциальная функция распределения пор по размерам в КПМ позволила сделать заказ производителю мембран на устранение доли пор с большим диаметром.
Проведенные исследования позволили осуществить очистку масел по наперед заданным характеристикам медицинских стандартов.
Заключение
Приведенные выше исследования позволили подойти к технологии удаления примесей из озонированных масел на качественно новом уровне, в частности. Применение моделей с использованием CAD SolidWorks позволяет решать задачи гидродинамического и температурного
моделирования на качественно новом уровне.
В ходе исследования была предложена модернизация оборудования для применения разработанных пористых полимеров, которая позволит использовать предложенную технологию отчистки озонированного оливкового масла от примесей альдегидов, а именно от формальдегида и ноналя, в производственных масштабах.
Таким образом, разработанная технология может быть осуществлена посредством применения специально разработанных композитных пористых полимеров, количественные характеристики которых разрабатывались в соответствии с характеристиками разделения КПМ, которые имеют количественно определяемые распределения пор по радиусам.
Список Литературы
[1]. И.Н. Дорохов, С.Л. Захаров, А.В. Ефремов Структурно-стабилизационные особенности расчёта пористости обратноосмотических мембран разной природы: Теоретические основы химической технологии. 2014, том 48, № 3, с. 287-293 (6)
[2]. Меньшутина Н.В., Гуриков П.А., Колноченко А.В. Модель высвобождения активных веществ из нанопористых тел. // Программные продукты и системы, №1 (85), 2009, с. 64-67
[3]. Захаров С.Л., Володин А.Х. Становление отечественного обратного осмоса // Природообустройство. — 2016. — № 2.
[4]. A.S. Guinesi, C. Andolfatto, I. B. Filho, A.A. Cardoso, J. Passaretti Filho, R.V. Farac Ozonized Oils A Qualitative and Quantitative Analysis: Braz Dent J. 2011;22(1):37-40. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21519646/
[5]. V. Silva, C. Peirone, J.S. Amaral, R. Capita, C. Alonso-Calleja, J. A. Marques-Magallanes, A. Martins, A. Carvalho, L. Maltez, J.E. Pereira, J.L. Capelo, G. Igrejas, P. Poeta High Efficacy of Ozonated Oils on the Removal of Biofilms Produced by Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA) from Infected Diabetic Foot Ulcers: Molecules v.25(16); 2020 Aug. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles /PMC7464232/ (3)
[6]. E. Carata, B.A. Tenuzzo, L. Dini Powerful Properties of Ozonated Extra Virgin Olive Oil: Herbal Medicine. January 2019. URL: https://www.researchgate.net/publication/330742863_Po werful_Properties_of_Ozonated_Extra_Virgin_Olive_Oi l
