Везде

ОХНММембраны и мембранные технологии Membranes and Membrane Technologies

  • ISSN (Print) 2218-1172
  • ISSN (Online) 2218-1180

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРВАПОРАЦИИ И ПАРОФАЗНОГО МЕМБРАННОГО МЕТОДА ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ФУРФУРОЛА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

Вы можете
Код статьи
S22181180S2218117225020021-1
DOI
10.7868/S2218118025020021
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Козлова А. А.
  • Аффилиация: Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
Грудковская В. К.
  • Аффилиация: Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
Афокин М. И.
  • Аффилиация: Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
Шалыгин М. Г.
  • Аффилиация: Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
Том/ Выпуск
Том 15 / Номер выпуска 2
Страницы
107-120
Аннотация
Актуальность увеличения производства фурфурола подтверждается расширением областей его применения. Фурфурол производится исключительно путем гидролиза биомассы и для получения товарного фурфурола в настоящее время широко используется ректификация, характеризующаяся значительными капитальными и эксплуатационными затратами. Повышение эффективности процесса концентрирования фурфурола и снижение энергозатрат возможно с применением мембранной технологии. В настоящей работе отражено современное состояние исследований применения первапорации и паробразного мембранного метода, мембранных материалов и мембран для задачи концентрирования фурфурола. Проведен анализ опубликованных экспериментальных данных, включая расчет вклада мембраны в разделительный процесс. Показано, что фактор разделения фурфурол/вода при фазовом переходе приблизительно равен 7 для раствора, содержащего 6 мас.% фурфурола, и слабо зависит от температуры. Фактор разделения фурфурол/вода ПДМС мембраны находится в диапазоне 3.9—7.5. На примере математического моделирования процесса паробразного мембранного выделения фурфурола из гидролизата рассчитаны ожидаемые показатели процесса с использованием доступной мембраны на основе ПДМС. Продемонстрированы преимущества применения мембранной технологии по сравнению с ректификацией: получение потока паров с более высоким содержанием органической фазы (35–50 мас.% вместо 27 мас.%) и более высокой долей фурфурола, направляемого на доочистку после декантации (87% от исходного потока вместо 70%).
Ключевые слова
полимерные мембраны фурфурол первапорация парофазный мембранный метод
Дата публикации
28.05.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
26

Библиография

  1. 1. Jorqueira D.S., Lima L.F., Moya S.F., et al. // Applied Catalysis A: General. 2023. V. 119. P. 360.
  2. 2. Mariscal R., Maireles-Torres P., Ojeda M., Sádaba I., Granados M. L. // Energy and environmental science. 2016. V. 9. P. 1144–1189. https://doi.org/10.1039/C5EE02666K
  3. 3. Kabbour M., Luque R. // Biomass, biofuels, biochemicals. 2020. P. 283–297. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-64307-0.00010‑X
  4. 4. Сушкова В.И. // Химия растительного сырья. 2023. V. 2. P. 27–54. https://doi.org/10.14258/jcprm.20230211880
  5. 5. Zhao S., Zhang Y., Rao Z., Liu H., et al. // Applied Catalysis B: Environment and Energy. 2025. P. 125228. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125228
  6. 6. Sun Y., Wang Z., Liu Y., et al. // Energies. 2019. V. 13. P. 21. https://doi.org/10.3390/en13010021
  7. 7. Tu R., Liang K., Sun Y., Wu Y., et al. // Chinese J. Chemical Engineering. 2023. V. 452. P. 139526.
  8. 8. Mitran G., Nguyen T.L.P., Seo D.K. // Biomass and Bioenergy. 2024. V. 190. P. 107429.
  9. 9. Joshi R., Tiwari M.S. // Catalysis Today. 2025. P. 115276.
  10. 10. Lange J.P., Van Der Heide E., van Buijtenen J., Price R. // ChemSusChem. 2012. V. 5. P. 150–166. https://doi.org/10.1002/cssc.201100648
  11. 11. Lange J. P. // Catalysis Today. 2024. P. 114726. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2024.114726
  12. 12. ООО “НПО Завод фурановых соединений”. Официальный сайт. URL: https://npozfs.ru/.
  13. 13. Yong K.J., Wu T.Y., Lee C.B., et al. // Biomass and Bioenergy. 2022. V. 161. P. 106458. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2022.106458
  14. 14. Delbecq F., Wang Y., Muralidhara A., et al. // Frontiers in chemistry. 2018. V. 6. P. 146. https://doi.org/10.3390/coatings11010110
  15. 15. Dutta S., De S., Saha B., Alam M. I. // Catalysis Science Technology. 2012. V. 2. P. 2025–2036. https://doi.org/10.1039/C2CY20235B
  16. 16. Ntimbani R.N., Farzad S., Görgens J.F. // Biomass Conversion and Biorefinery. 2021. V. 12. P. 5257–5267. https://doi.org/10.1007/s13399-021-01313-3
  17. 17. Jaswal A., Singh P.P., Mondal T. // Green Chemistry. 2022. V. 24. P. 510–551. https://doi.org/10.1039/D1GC03278J
  18. 18. Сушкова В.И, Воробьёва Г.И. Безотходная конверсия растительного сырья в биологически активные вещества. Москва. Дели принт. 2008. С. 215.
  19. 19. Чхеда Ж.Н., Ланж Ж.П. Замкнутый способ получения фурфурола из биомасс. Пат. № 2713659 (РФ), 06.02.2020.
  20. 20. Li X., Hu J., Yang T., Yang X., Qu J., Li C.M. // Nano Energy. 2022. V. 92. P. 106714. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106714
  21. 21. Lee C.B.T.L., Wu T.Y. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021. V. 137. P. 110172. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110172
  22. 22. Cai C.M., Zhang T., Kumar R., Wyman C.E. // J. Chem. Tech. Biotech. 2014. V. 89. P. 2–10. https://doi.org/10.1002/jctb.4168
  23. 23. Weingarten R., Tompsett G.A., Conner W.C., Huber G.W. // Journal of Catalysis. 2011. V. 279. P. 174–182. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2011.01.013
  24. 24. Dulie N.W., Woldeyes B.V, Demsash H.D., Jabasingh A.S. // Waste and Biomass Valorization. 2021. V. 12. P. 531–552. https://doi.org/10.1007/s12649-020-00946-1
  25. 25. Dubiniak A., Kulikov L., Egazaryants S., Maximov A., Karakhanov E. // Applied Catalysis A: General. 2025. V. 689. P. 120025. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2024.120025
  26. 26. Galkin K.I., Ananikov V.P. // ChemSusChem. 2019. V. 12. P. 185–189. https://doi.org/10.1002/cssc.201802126
  27. 27. Edumujeze D., Fournier-Salaün M.C., Leveneur S. // Fuel. 2025. V. 381. P. 133423. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.133423
  28. 28. Qian X., Jia S., Skogestad S., Yuan X. // Computer Aided Chemical Engineering. 2016. V. 38. P. 409–414. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63428-3.50073-4
  29. 29. Contreras-Zarazúa G., Martin-Martin M., Sánchez-Ramirez E., Segovia-Hernández J.G. // Chemical Engineering and Processing-Process Intensification. 2022. V. 171. P. 108569. https://doi.org/10.1016/j.cep.2021.108569
  30. 30. Nhien L.C., Long N.V.D., Kim S., Lee M. // Biotechnology for Biofuel. 2017. V. 10. P. 81. https://doi.org/10.1186/s13068-017-0767-3
  31. 31. Alonso-Riano P., Illera A.E., Amândio M.S., et al. // Separation and Purification Technology. 2023. V. 309. P. 123008. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.123008
  32. 32. Zhuang Y., Si Z., Pang S., et al. // Journal of Cleaner Production. 2023. V. 396. P. 136481. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136481
  33. 33. Mohamad N., Reig M., Vecino X., et al. // Journal of Chemical Technology Biotechnology. 2019. V. 94. P. 2899–2907. https://doi.org/10.1002/jctb.6093
  34. 34. Ali A.A., Al-Othman A., Tawalbeh M., et al. // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2024. V. 13. P. 114998. https://doi.org/10.1016/j.jece.2024.114998
  35. 35. Pervaporation, DeltaMem AG. Официальный сайт. URL: https://www.deltamem.ch/.
  36. 36. Shalygin M.G., Kozlova A.A., Heider J., et al. // Membranes and Membrane Technologies. 2023. V. 5. P. 55–67. https://doi.org/10.1134/s2517751623010055
  37. 37. Borisov I.L., Golubev G.S., Vasilevsky V.P., et al. // J. Membr. Sci. 2017. V. 523. P. 291–300. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2016.10.009
  38. 38. Yakovlev A.V., Shalygin M.G., Matson S.M., et al. // J. Membr. Sci. 2013. V. 434. P. 99–105. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2013.01.061
  39. 39. Hu S., Guan Y., Cai D., et al. // Scientific Reports. 2015. V. 5. P. 9428. https://doi.org/10.1038/srep09428
  40. 40. Shalygin M.G., Kozlova A.A., Teplyakov V.V. // Membranes and Membrane Technologies. 2022. V. 4. P. 258–266. https://doi.org/10.1134/S2517751622040084
  41. 41. Borisov I.L., Volkov V.V. // Separation and Purification Technology. 2015. V. 146. P. 3341. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2015.03.023
  42. 42. Wang Y., Ban Y., Liu J., et al. // J. Membr. Sci. 2025. V. 722. P. 123864. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2025.123864
  43. 43. Vane L.M. // J. Chem. Tech. Biotech. 2019. V. 94. P. 343–365. https://doi.org/10.1002/jctb.5839
  44. 44. Abo B.O., Gao M., Wang Y., et al. // Environ. Sci. Pollut. Res. 2019. V. 26. P. 20164–20182. https://doi.org/10.1007/s11356-019-05437‑y
  45. 45. Mao H., Li S.-H., Zhang A.-S., et al. // Separation and Purification Technology. 2021. V. 272. P. 118813. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.118813
  46. 46. Green D., Southard M.Z. // Perry’s Chemical Engineers Handbook. 2019. P. 2–8.
  47. 47. Tai W.P., Lee H.Y., Lee M.J. // Fluid Phase Equilibria. 2014. V. 384. P. 134–142. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2014.10.037
  48. 48. Liu G., Jin W. // J. Membr. Sci. 2021. V. 636. P. 119557. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.119557
  49. 49. Qin F., Li S., Qin P., Karim M.N., Tan T. // Green Chemistry. 2014. V. 16. P. 1262–1273. https://doi.org/10.1039/C3GC41867G
  50. 50. Grushevenko E.A., Borisov I.L., Volkov A.V. // Pet. Chem. 2021. V. 61. P. 959–976. https://doi.org/10.1134/S0965544121090103
  51. 51. Zheng P., McCarthy T.J. // Langmuir. 2010. V. 26. P. 18585–18590. https://doi.org/10.1021/la104065e
  52. 52. Ahmad A., Li S.H., Zhao Z.P. // J. Membr. Sci. 2021. V. 620. P. 118863. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2020.118863
  53. 53. Liu W., Ji S.L., Guo H.X., Gao J., Qin Z.P. // J. Appl. Polym. Sci. 2014. V. 131. https://doi.org/10.1002/app.40004
  54. 54. Baker R.W. Membrane technology and applications. Wiley. 2024. P. 539. https://doi.org/10.1002/9781119686026
  55. 55. Vinh-Thang H., Kaliaguine S. // Chemical reviews. 2013. V. 113. P. 4980–5028. https://doi.org/10.1021/cr3003888
  56. 56. Sandmeier M., Paunović N., Conti R., et. al. // Macromolecules. 2021. V. 54. P. 7830–7839. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.1c00856
  57. 57. Li S., Li P., Si Z., Li G., et al. // AIChE J. 2019. V. 65. P. e16710. https://doi.org/10.1002/aic.16710
  58. 58. Sawatdiruk S., Charoensuppanimit P., Faungnawakij K., Klaysom C. // Sep. Pur. Tech. 2021. V. 278. P. 119281. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119281
  59. 59. Shan H., Li S., Zhang X., et al. // Sep. Pur. Tech. 2021. V. 258. P. 118006. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2020.118006
  60. 60. Xu X., Nikolaeva D., Hartanto Y., Luis P. // Separation and Purification Technology. 2021. V. 278. P. 119233. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119233
  61. 61. Ghosh U.K., Pradhan N.C., Adhikari B. // Desalination. 2010. V. 252. P. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.desal.2009.11.009
  62. 62. Ghosh U.K., Pradhan N.C., Adhikari B. // Desalination. 2007. V. 208. P. 146–158. https://doi.org/10.1016/j.desal.2006.04.078
  63. 63. Yang Y., Si Z., Cai D., et. al. // Separation and Purification Technology. 2020. V. 235. P. 116144. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.116144
  64. 64. Wang Y., Xue T., Si Z., et al. // J. Membr. Sci. 2022. V. 653. P. 120515. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2022.120515
  65. 65. Liu C., Ding C., Hao X., et. al // Separation and Purification Technology. 2018. V. 207. P. 42–50. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.06.029
  66. 66. Yang R., Zhang H., Li X., Ye X., Liu L. // ACS Sustainable Chemistry Engineering. 2024. V. 12. P. 12378–12385. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssuschemeng.4c02672
  67. 67. Шалыгин М.Г., Козлова А.А., Нетрусов А.И., Тепляков В.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2016. Т. 6. № 3. C. 313–324. https://doi.org/10.1134/S221811721603010X
  68. 68. Vane L.M. // Separation Science and Technology. 2013. V. 48. P. 429–437.
  69. 69. Teplyakov V.V., Shalygin M.G., Kozlova A.A., et al. // Petroleum Chemistry. 2017. V. 57. P. 747–762. https://doi.org/10.1134/S0965544117090080
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека