Szén-dioxid, mint oldószer a modern iparban. Székely Edit BME KKFT

Hasonló dokumentumok
Környzetbarát eljárások BSc kurzus, Nyomás alatti technológiák. Székely Edit

Szén-dioxid, mint oldószer a modern iparban

A szuperkritikus szén-dioxid alkalmazásai

NÖVÉNYI HATÓANYAGOK KINYERÉSE SZUPERKRITIKUS EXTRAKCIÓVAL

Oldatok - elegyek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

A GAMMA-VALEROLAKTON ELŐÁLLÍTÁSA

Vegyipari technikus Vegyipari technikus

Nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC)

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás I.

Tejsav enzimatikus észterezése ionos folyadékokban és szuperkritikus szén-dioxidban

Műanyagok tulajdonságai. Horák György

SZABADALMI IGÉNYPONTOK. képlettel rendelkezik:

MAGYAR ÉLELMISZERKÖNYV. Codex Alimentarius Hungaricus /344 számú előírás Az élelmiszerek előállítása során felhasználható extrakciós oldószerek

ENZIMKATALIZÁLT RESZOLVÁLÁS SZUPERKRITIKUS SZÉN-DIOXIDBAN

Szerves kémiai szintézismódszerek

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz!

HIDROFIL HÉJ KIALAKÍTÁSA

Pórusos polimer gélek szintézise és vizsgálata és mi a közük a sörgyártáshoz

Reszolválás szuperkritikus szén-dioxidban

Oldatok - elegyek. Többkomponensű homogén (egyfázisú) rendszerek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

Badari Andrea Cecília

Szabadalmi igénypontok

ZERVES ALAPANYAGOK ISMERETE, DISZPERZ RENDSZEREK KÉSZÍTÉSE

EGYSEJTŰ REAKTOROK BIOKATALÍZIS:

HETEROGÉN FÁZISÚ ENZIMES REAKCIÓK HOMOGÉN ENZIMES REAKCIÓK ELŐNYÖK/HÁTRÁNYOK

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

VÍZOLDHATÓ ALKIL- ÉS DIALKIL-FOSZFINOK SZINTÉZISE

A szén-dioxid megkötése ipari gázokból

TRIGLYCERIDA SATURATA MEDIA. Telített, közepes lánchosszúságú trigliceridek

Nemzeti Akkreditáló Testület. RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAT /2014 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

OLDÓSZERMÉRNÖKSÉG ALKALMAZÁSA IZOAMIL-ACETÁT ENZIMATIKUS ELİÁLLÍTÁSÁRA

Tárgyszavak: zöld kémia; szuperkritikus oldószerek; CO 2 ; szerves szintézisek.

BIZTONSÁGI ADATLAP Kevo Gel

MTA doktora, tanszékvezető egyetemi tanár SOTE Gyógyszerészeti Intézet vezetője MTA Elválasztástudományi Munkabizottság elnöke

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

1. feladat Összesen 20 pont

β-aminosav származékok enzim katalizált kinetikus rezolválása


RÉSZLETEZŐ OKIRAT (2) a NAH /2014 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM ALKOHOLOK RESZOLVÁLÁSÁNAK VIZSGÁLATA. Ph.D. értekezés tézisei

Aromás vegyületek II. 4. előadás

Ciklodextrinek alkalmazási lehetőségei kolloid diszperz rendszerekben

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

Mobilitás és Környezet Konferencia

Kémiai reakciók sebessége

TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUMON

Művelettan 3 fejezete

Fotoszintézis. fotoszintetikus pigmentek Fényszakasz - gránum/sztrómalamella. Sötétszakasz - sztróma

Nemzeti Akkreditáló Testület. SZŰKÍTETT RÉSZLETEZŐ OKIRAT (3) a NAT /2012 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Klórozott szénhidrogénekkel szennyezett talajok és talajvizek kezelésére alkalmazható módszerek

H-8200, Veszprém, Egyetem u. 10., Hungary. H-1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3-9., Hungary

Elválasztó mőveletek szuperkritikus oldószerekkel. Simándi Béla BME Vegyipari Mőveletek Tanszék

Veszprémi Egyetem, Ásványolaj- és Széntechnológiai Tanszék

Versenyző rajtszáma: 1. feladat

5. előadás

Folyadékmembránok. Simándi Béla BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék /65

LACTULOSUM. Laktulóz

Antibakteriális hatóanyagot tartalmazó kapszulák előállítása, jellemzése és textilipari alkalmazása. Nagy Edit Témavezető: Dr.

THEOPHYLLINUM. Teofillin

Hatékonyságnövelés szub- és szuperkritikus oldószerekkel

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

PHYWE Fizikai kémia és az anyagok tulajdonságai

Ipari vizek tisztítási lehetőségei rövid összefoglalás. Székely Edit BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

Automata titrátor H 2 O 2 & NaOCl mérésre klórmentesítő technológiában. On-line H 2 O 2 & NaOCl Elemző. Méréstartomány: 0 10% H 2 O % NaOCl

Laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus Drog és toxikológiai

OPTIKAILAG AKTÍV VEGYÜLETEK ELŐÁLLÍTÁSA SZUPERKRITIKUS SZÉN-DIOXID ALKALMAZÁSÁVAL

100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 50%.

Kulcsár Edina, Nagy Endre Pannon Egyetem, MIK, Műszaki Kémiai Kutató Intézet, 8200 Veszprém, Egyetem u. 2

GLUCAGONUM HUMANUM. Humán glükagon

Fázisátalakulások. A víz fázisai. A nem közönséges (II-VIII) jég kristálymódosulatok csak több ezer bar nyomáson jelentkeznek.

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

Vegyipari technikus Vegyipari technikus

Mivel foglalkozik a hőtan?

3. A 2. igénypont szerinti készítmény, amely 0,03 törnego/o-nál kisebb. 4. A 3. igénypont szerinti készítmény, amely 0,02 tömeg 0 /o-nál kisebb

7. évfolyam kémia osztályozó- és pótvizsga követelményei Témakörök: 1. Anyagok tulajdonságai és változásai (fizikai és kémiai változás) 2.

Gőz-folyadék egyensúly

PP-por morfológiája a gyártási paraméterek függvényében

BŐVÍTETT RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAH /2014 nyilvántartási számú (1) akkreditált státuszhoz

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 5. Általános anyagszerkezeti ismeretek Fémek, ötvözetek

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata 4. félév

Szegedi Tudományegyetem Gyógyszertudományok Doktori Iskola. Gyógyszerkémia, gyógyszerkutatás Ph.D program Programvezető: Prof. Dr.

A katalízis fogalma és jellemzői

3. A membránokkal végzett műveletek az iparban (2, 3)

Szigetelőanyagok. Műanyagok; fajták és megmunkálás

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

Tetrahidro-β-karbolin és tetrahidroizokinolin vázas származékok kinetikus és dinamikus kinetikus rezolválása

Szénhidrogének II: Alkének. 2. előadás

Rövidítés Név Rövidítés Név. AB S-2-aminobutanol EtOAc etil-acetát. BAB S-benzilamino-1-butanol FEA R-fenil-etil-amin

Környezetbarát és katalitikus folyamatok (oldószerek) Székely Edit BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAH /2018 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Heterociklusos vegyületek

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

TTV típusú pillangószelepek

Folyadékinjektálásos gázkromatográfiás mérések a WESSLING-tesztben: EPH, SVOC, peszticidek

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

A kémiatanári zárószigorlat tételsora

szerotonin idegi mûködésben szerpet játszó vegyület

A hármas szám bűvöletében

SZILÁRD FÁZISÚ EXTRAKCIÓ MINDIG UGYANÚGY

Átírás:

Szén-dioxid, mint oldószer a modern iparban Székely Edit BME KKFT

Bevezetés Szuperkritikus extrakció (SFE) Kristályosítási módszerek Kicsapás (RESS) antiszolvens (GAS) beoldáson alapuló (PGSS) Reakciók szuperkritikus oldószerben Homogén/heterogén katalitikus reakciók biokatalízis Összefoglalás Amiről szó lesz

A szén-dioxid p-t állapotdiagramja

Szuperkritikus szén-dioxid

A szuperkritikus szén-dioxid előnyei Nem káros az egészségre (termékben visszamaradó koncentrációban), biztonságtechnikai szempontból megfelelő, nem lép reakcióba a kezelt anyaggal, relatíve nagy a sűrűsége, így jó az oldóképessége, alacsony a kritikus hőmérséklete és nyomása.

Az extrakció kínálta lehetőségek Már ipari gyakorlat: élelmiszeripari felhasználások pl. kávé és tea koffeinmentesítése, Evonik, 3x6,5 m 3

Kávé koffeinmentesítése Olaszország, 10000 t/év

Tea koffeinmentesítése Evonik, Münchmünster, Németország, 1988-

Az extrakció kínálta lehetőségek Már ipari gyakorlat: élelmiszeripari felhasználások pl. kávé és tea koffeinmentesítése, komlókivonat előállítása, rizs növényvédőszer-mentesítése, Evonik, 6x6,5 m 3

Növények extrakciója ALAPANYAG ELVÁLASZTÁS CSEPPFOLYÓSÍTÁS 2. FRAKCIÓ CO 2 TARTÁLY EXTRAKCIÓ 1. FRAKCIÓ

Az extrakció kínálta lehetőségek Már ipari gyakorlat: élelmiszeripari felhasználások pl. kávé és tea koffeinmentesítése, komlókivonat előállítása, rizs növényvédőszer-mentesítése, építőiparban és szerkezeti anyag gyártásnál pl. faanyag impregnálása, aerogélek szárítása. by Natex, Dánia, 3x17 m 3

Az szén-dioxidos extrakció kínálta Már ipari gyakorlat: élelmiszeripari felhasználások pl. komlókivonat előállítása, kávé és tea koffeinmentesítése, rizs növényvédőszer-mentesítése, építőiparban és szerkezeti anyag gyártásnál pl. faanyag impregnálása, aerogélek szárítása. Kutatási fázisban: lehetőségek Enantiomerek elválasztása extrakcióval segített reszolválással.

Az antiszolvens eljárások működési tartománya Homogén fázis Két fázis P l=g lg lg x GAS T

Egy fázis vagy két fázis? P Homogén fázis Két fázis l = g l g l g T x GAS

Gáz antiszolvens kristályosítás (GAS/SAS/SEDS) UHDE, lecitin mikronizálás CO 2

Cefonicid mikronizálása DMSO-ból

Szemcsék gázzal telített oldatból (particles from gas saturated solution, PGSS) <10mm >10mm Fraunhofer Institute UMSICHT in Oberhausen, 300 kg/h, 350 bar

p = 1 bar, T = 21 C p = 16 bar T = 21 C p = 17 bar, T = 21 C 2,6-ditercbutil-metilfenol. Atmoszférikus olvadáspont: 53 C

Szemcsék gázzal telített oldatból (particles from gas saturated solution, PGSS) <10mm >10mm

A P és T hatása a szemcseméretre, triglicerid mikronizálása

Szemcseméret-csökkentés hatása a kioldódásra - nifedipin 175 C, 100-200 bar beoldási P PGSS

Kompozitok készítése mintapélda: nifedipin : PEG4000 = 1:4 50 C, PGSS

Por formájú koncentrátum előállítása (CPF) Por forma akár 80 % folyadék tartalommal

Ár? - PGSS

Miért/mikor végezzünk egy reakciót szén-dioxidban? Előnyök Hátrányok Alacsony hőmérséklet, gázok korlátlanul elegyednek, gyors diffúzió, kicsi anyagátadási ellenállás, nyomással és hőmérséklettel szabályozható oldóképesség. Nagy nyomás, nagyobb és poláris molekulák rosszul oldódnak. Optimalizálható a reakció és a termékelválasztás.

A fémkomplex katalizálta reakciók főbb elkülönülő típusai Reactants Products Reactants Products Catalyst SCF Catalyst SCF solid Reactants Products Catalyst SCF Catalyst SCF liquid liquid Reactants Products Jessop and Leitner in Jessop, P., Leitner, W. (Eds): Chemical Synthesis Using Supercritical Fluids, Wiley-VCH, Weinheim, 351, (1999)

Szintézis Első üzem: metil-etil-keton (Japán, 1985 ) Új, többcélú üzem (Thomas Swan, UK, 2002) hidrogénezés: alkének, aldehidek, ketonok, nitro vegyületek, oximok Friedel-Crafts reakció: alkilezés, acilezés hidroformilezés éterképzés: diolból monoéter, ciklikus éterek

Polimerizáció Polimerizáció monomer oldószerben polietilén gyártás (2500-3300 bar, 160-330 C) Polimerizáció szuperkritikus széndioxidban poli-tetrafluor-etilén (p< 350 bar, T< 100 C TEFLON, DuPont)

Polimerizáció SC-CO 2 -ban Poli-tetrafluor-etilén (TEFLON, DuPont, 1999) iniciátor és CO 2 jelenlétében: CF 2 =CF 2 +CF 2 =CFOR f (-CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF-) n OR f nem keletkeznek karboxil-sav végcsoportok könnyen elválasztható az oldószertől nagy tisztaságú: félvezetők, gyógyszeripar

Polimerizáció Polimerizáció szuperkritikus szén-dioxidban poli-tetrafluor-etilén (p< 350 bar, T< 100 C TEFLON, DuPont) diszperziós polimerizáció (100 nm-10 mm) metil-metakrilát 1-vinil-2-pirrolidon [felületaktív anyag: poli-(1,1-dihidro-perfluor-oktil-akrilát)]

Biokatalízis Enzimkatalízis szuperkritikus Királis (bio)katalizátorok, viszonylag alacsony hőmérséklet szükséges, közegben nem vízoldható komponensek kvázi-homogén fázisban reagáltathatóak, az enzimek nem oldódnak CO 2 -ban, a szubsztrát, temék és enzim hatékony elválasztása megoldható, elsősorban kinetikus reszolválást lehet végrehajtani, szakaszos vagy folyamatos reaktor kialakítás egyaránt lehetséges.

Az enzimek stabilitása és aktivitása függ a az enzimtől a reagensektől és a katalizálandó reakcióktól hőmérséklettől nyomástól (nyomás változásától)

A nyomás hatása? (CALB rögzített 22 órás reakcióidő) X 22 (%) 40 35 30 25 20 15 10 5 20 X = (c T ( C) - c c) 0 0 80 70 100% T ( C) 60 50 40 12 16 P (MPa)

az enzimtől Az enzimek stabilitása és aktivitása függ a a reagensektől és a katalizálandó reakcióktól hőmérséklettől nyomástól (nyomás változásától) víztartalomtól

Víztartalom hatása Esterification of (±)-phenylethanol with vinyl acetate, enzyme crystals of Candida antartica lipase B Z.J. Dijkstra et al. / Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 39 (2006) 112 116

Víztartalom hatása Esterification of (±)-phenylethanol with vinyl acetate, enzyme crystals of Candida antartica lipase B 9 MPa, 40 C, avarage residence time 13 min Z.J. Dijkstra et al. / Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 39 (2006) 112 116

Folyamatos üzemben Esterification of (±)-phenylethanol with vinyl acetate, enzyme crystals of Candida antartica lipase B, 9 MPa, 40 C, 500 rpm Z.J. Dijkstra et al. / Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 39 (2006) 112 116

az enzimtől Az enzimek stabilitása és aktivitása függ a a reagensektől és a katalizálandó reakcióktól hőmérséklettől nyomástól (nyomás változásától) Víztartalomtól anyagtranszpottól az immobilizálás módjától?

Összefoglalás Az extrakció elterjedt, ipari méretben az élelmiszeriparban. Egyéb iparágakban is vannak alkalmazásai (pl. vegytisztítás). Az impregnálás (az extrakció ellentettje) polimerek színezésében, faanyag kezelésében jelentős. Kristályosítás lehetséges szén-dioxidból, szén-dioxid antiszolvenssel, szén-dioxid beoldással. Mindegyik eljárásnak megvan a létjogosultsága (eltérő területeken) és alkalmas a szemcseméret (és eloszlása) valamint időnként a morfológia szabályozására. Reakcióközegként speciális célokra alkalmazható (pl. szelektivitás, vagy polimerizációnál polimerizációs fok beállítására.

A többi, jövőbeni alkalmazás rajtunk is múlik. KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!