Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

На рисунках 5 и 6 представлены аррениусовские зависимости для реакции трет-бутанола с формальдегидом как в присутствии 5 % мас. фосфорной кислоты, так и с добавлением 5 % мас. углеродных нанотрубок. -10,2-|-----------,-----------,----------- ,-----------,-----------,----------- ,----------- 0,00274 0,00276 0,00278 0,00290 0.002S2 0,00284 0,00286 0,00288 1/Т Рис. 5. Аррениусовская зависимость для реакции трет-бутанола с формальдегидом в присутствии 5 % мас. фосфорной кислоты (R = 0,99) 1/T Рис. 6. Аррениусовская зависимость для реакции трет-бутанола с формальдегидом в присутствии 5 % мас. фосфорной кислоты и углеродных нанотрубок (R = 0,99) По полученным данным определено значение энергии активации реакции взаимодействия трет-бутанола с формальдегидом с добавлением углеродных нанотрубок (92 кДж/моль), которое на 10 кДж/моль меньше энергии активации для реакции, проводимой только в присутствии ортофосфорной кислоты. Уменьшение энергии активации реакции при добавлении углеродных нанотрубок свидетельствует о том, что последние оказывают каталитический эффект на рассматриваемую реакцию. Таким образом, нами установлено, что добавка углеродных нанотрубок приводит к увеличению скорости образования ДМД и повышению селективности его образования по реакции Принса с участием трет-бутанола. Экспериментальная часть. Методика проведения кинетических экспериментов В реактор, оборудованный загрузочным отверстием, помещают 5,2 г раствора формалина с концентрацией формальдегида 16,1 мас. % (0,028 моль), 0,018 моль трет-бутанола, 0,29 г 81 %-й фосфорной кислоты и 5 % мас. углеродных нанотрубок. Мольное соотношение формальдегид / трет-бутанол равно 1,8 : 1. Реактор закрепляют на перемешивающем устройстве и помещают в теплоноситель с заранее установленной температурой. Далее включают перемешивание. В реакторе выдерживают температуру 120 °С. Реакционную массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 10, 20, 40, 60, 120, 180 и 240 мин. По окончании опытов реактор охлаждают до 25-30 °С, выгружают реакционную массу из реактора, отделяют фильтрованиемуглеродные нанотрубки от реакционной массы, далее масляный и водный слои отдельно подвергают дальнейшей переработке. Из масляного слоя ДМДвыделяют экстракцией метил- трет -бутиловым эфиром (5 мл). Все эксперименты проводили в кинетической области. Методы анализа В работе использовались углеродные нанотрубки с диаметром пор 7-11 А (ООО «Томский завод катализаторов», г. Томск). ГЖХ-анализ проводили на хроматографе «Кристалл-5000» с пламенно­ ионизационным детектором на стеклянной колонке, длина колонки 3,0 м, неподвижная фаза — силикон SE-30 (5 %), рабочая температура колонки 50-220 °С. В качестве газа-носителя использовали азот (30 мл/мин). Анализ проводили при температуре испарителя 160 °С, температуре детектора 220 °С и температуре колонки 120 °С. Растворители сушили по стандартным методикам [2]. 250