Разработка сибирских ученых позволит значительно удешевить производство синтетических тканей

Сотрудники НГУ и Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН создали пористые металлорганические каркасы (МОК) для эффективного разделения бензола и циклогексана. Их применение в промышленности позволит сделать многие технологические процессы (в частности, производство пластмасс и синтетических тканей) в разы дешевле и экологичнее. Результаты работы опубликованы в Chemical Communication

— В экономически развитых страх около трети всей производимой энергии расходуется в промышленности, а примерно половина из этой трети тратится на процессы разделения сложных химических смесей: например, при переработке нефти и природного газа, — рассказал главный научный сотрудник ИНХ СО РАН, заведующий кафедрой неорганической химии Факультета естественных наук НГУ член-корреспондент РАН Владимир Федин. ​

Один из многотоннажных процессов промышленности — разделение бензола и циклогексана, добываемых из нефти и газа. Циклогексан, модифицированный по длительной химической цепочке, служит основой для изготовления пластмасс, нейлона и других синтетических волокон. В мире производится более пяти миллионов тонн циклогексана в год, а его рынок оценивается в 15 миллиардов долларов. 

— Схема такая: сначала делается бензол, а потом уже его превращают в циклогексан. При этом бензол в небольших количествах остается и его нужно обязательно отделять, — отмечает исследователь. — Проблема в том, что у этих веществ очень близкие свойства, они имеют практически одинаковую температуру кипения (80,1 °C для бензола и 80,7 °C для циклогексана). Это означает: если вы хотите разделить их при помощи перегонки, то нужно строить большие ректификационные колонны, тратить огромное количество энергии, что сейчас и происходит в промышленности.​ 

Метод новосибирских ученых позволяет разделять бензол и циклогексан в мягких условиях: при комнатной температуре, практически не потребляя энергию. Это возможно за счет применения синтетических металлорганических каркасов, разработанных сотрудниками лаборатории металлорганических координационных полимеров ИНХ СО РАН на основе легкодоступной терефталевой кислоты и ее производных. МОК имеют большие полости в структуре, соединенные окнами определенного диаметра, они похожи на губку: могут пропускать одни молекулы, блокируя другие. Сотрудникам ИНХ СО РАН удалось настроить МОК так, что они хорошо сорбируют бензол и не сорбируют циклогексан — и для этого не нужны ни нагревание, ни ректификационные колонны. Металлорганические каркасы обладают огромным преимуществом по сравнению с другими материалами, поскольку их можно легко модифицировать и настроить под конкретную задачу. 

МОК показали свою эффективность в стенах института, и ученые надеются, что найдутся инвесторы, готовые применить их на практике, предварительно вложившись в доработку технологии. 

— Нам удалось показать, что наши металлорганические каркасы обладают рекордно высокими значениями по разделению бензола и циклогексана, которые не достигнуты ни на каких других материалах, — подчеркнул Владимир Федин.​ 

 

Материал подготовил: Наука в Сибири