Butoxi-etanol és diaceton-alkohol CO2-os oldatainak nagynyomású fázisegyensúlyi mérése és viszkozitásainak becslése
Butoxi-etanol és diaceton-alkohol CO2-os oldatainak nagynyomású fázisegyensúlyi mérése és viszkozitásainak becslése
Lévai György, V. évf.
Témavezető: Kózelné Dr. Székely Edit egyetemi docens
BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék
Konzulens: Dr. Simándi Béla egyetemi tanár
BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék
Az iparban egyre szélesebb körben terjednek azok az eljárások, amelyek valamilyen szuperkritikus oldószert használnak fel különféle termékek előállítási folyamatában. Az egyik legkedveltebb szuperkritikus állapotban felhasznált oldószer a szuperkritikus CO2 (scCO2), mivel számos előnnyel rendelkezik egyéb oldószerekkel szemben. Alacsony hőmérsékleten, már 31°C fok felett szuperkritikus állapotba hozható, valamint sűrűsége nagy és a nyomással tovább növelhető, így oldóképessége jó és jól befolyásolható a nyomással és a hőmérséklettel. Biztonságtechnikai szempontból is előnyös, hiszen nem toxikus, nem explozív, nem környezetszennyező. Ráadásul nagy tisztaságban könnyen, és így olcsón hozzáférhető. Használható többek között a gyógyászati- és vegyiparban: különböző íz-, illat-, és biológiailag aktív komponensek kinyerése szuperkritikus extrakcióval.
A scCO2-os technológia szélesebb körben történő alkalmazásához elengedhetetlen, hogy több anyagot tudjunk scCO2-os közegben oldatba vinni. A szén-dioxid apoláris oldószer, polaritását segédoldószerek, úgynevezett entrainerek szabályozott koncentrációkban történő hozzáadásával meg lehet növelni. A scCO2 oldószer polárosabbá tételére szükség van pl.: a szuperkritikus kromatográfiában az eluenserősség szabályozására, vagy a gyógyszeriparban a különleges morfológiájú kristályok előállítása során.
Munkám során két lehetséges entrainer komponenst elegyítettem 1-50 w/w% entrainer koncentráció tartományban scCO2-dal, és végeztem fázisegyensúlyi méréseket 35-70°C hőmérséklet határok között. A fázisegyensúlyi méréseket egy nagynyomású, szabályozható mintatérfogatú, termosztált optikai cellában végeztem. A relatív viszkozitás értékeket egy tanszéki fejlesztésű, esőtestes, nagynyomású viszkoziméterben mértem, az entrainer - scCO2 oldatok 10-50 w/w%-os összetétel tartományában. A viszkozitás-mérések megbízhatóságát a referenciaként használt scCO2 200,3 bar 65°C-ra állított oldatának többszöri, különböző napokon történő viszkozitás-mérésével ellenőriztem.
Mind a butoxi-etanol (2-butoxi-etanol) mind a diaceton-alkohol (4-hidroxi-4-metil-2-pentanon) oldatainak az opálosodási nyomása 70-150 bar nyomástartományba esik a vizsgált koncentráció- és hőmérséklettartományban. Adott koncentrációnál a homogén fázis fenntartásához szükséges minimális nyomás a hőmérséklettel nő. A relatív viszkozitás-, valamint az oldatsűrűség-értékek a növekvő entrainer koncentrációval jelentős mértékben nőnek.
