"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF9297
ETF9297 "Hapnikurikaste vesiniksidemeid moodustavate ühendite ja nende kompleksete segude aurustumisparameetrid (1.01.2012−31.12.2015)", Vahur Oja, Tallinna Tehnikaülikool, Keemia ja materjalitehnoloogia teaduskond.
ETF9297
Hapnikurikaste vesiniksidemeid moodustavate ühendite ja nende kompleksete segude aurustumisparameetrid
Vaporization properties of heavier multi-functional oxygen-containing organic compounds with hydrogen bond capabilities and their ill-defined mixtures
1.01.2012
31.12.2015
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.11. Keemia ja keemiatehnikaT370 Süsinikukeemia, naftakeemia, kütuste ja lõhkeainete tehnoloogia2.3. Teised tehnika- ja inseneriteadused (keemiatehnika, lennundustehnika, mehaanika, metallurgia, materjaliteadus ning teised seotud erialad: puidutehnoloogia, geodeesia, tööstuskeemia, toiduainete tehnoloogia, süsteemianalüüs, metallurgia, mäendus, tekstiilitehnoloogia ja teised seotud teadused).100,0
PerioodSumma
01.01.2012−31.12.20129 912,00 EUR
01.01.2013−31.12.20139 912,00 EUR
01.01.2014−31.12.20149 912,00 EUR
01.01.2015−31.12.20159 912,00 EUR
39 648,00 EUR

Projekt on suunatud termodünaamiliste omaduste, peamiselt aurustumisparameetrite nagu aururõhud ja aurustumissoojused, uurimisele rakendades katselisi ja arvutuslikke meetodeid. Sellel valdkonnal on tähtis koht ainete leviku määramisel keskkonnas ja samuti uute tehnoloogiate arendamisel või olemasolevate täiustamisel. Peamisteks objektideks on kukersiitse põlevkivi ja biomassi põhised materjalid ning sihiks täiendada teadmisi kompleksete ja heteroaatomite rikaste ühendite ning segude aururõkude ning sellega seotud termodünaamiliste parameetrite kohta. Seda tüüpi materjalidele, eriti segudele, on avaldatud vedelik-auru tasakaaluandmed, aururõhkude ja aurustumissoojuste andmeid reeglina vähe, neid on raske mõõta ja ka nende omaduste arvutuslike määramismeetodite (prognoosivad määramismeetodid), empiirilistest kuni mitteempiirilisteni, rakendamine on küsitav. Olemasolevate arvutuslike määramismeetodite rakendusvõimaluste hindamiseks projekti huvi all olevatele materjalidele ning ka nende määramismeetodite parendamiseks on vaja katseandmeid. Seega projekti rõhuasetus on esmalt uute katseandmete mõõtmisel ning sellele järgnevalt olemaolevate arvutuslike määramismeetodite hindamisel/praendamisel. Uurimisobjektideks on mudelaineid, mitmekomponentsed kunstlikult valmistatud mudelsegud ning biomassi ja kukersiitse põlevkivi põhised kompleksed segud nagu pürolüüsi õlid/tõrvad või looduslikud vahad ja õlid. Seoses sellega, et aururõhud ja aurustumissoojused on otseselt seotud molekulide vaheliste jõududega, siis saadav informatsioon on laialdasema kasutusega.
Knowledge on vapor pressure is important in design of up-to-date equipments for chemical plants, developing new technologies or modifying old ones, estimating the transport and fate of chemicals released into environment or providing human and environmental risk assessment (human exposure to chemicals, toxicity problems). The project concerns with vapor pressures and heats of vaporization of kukersite oil shale and biomass related materials. As these materials are typically heteroatom rich (high polarity with various inter- and intra-molecular hydrogen-bonding possibilities) and often mixtures containing many compounds from different families, then the project is based on simultaneous application of experimental and predictive methods. It can be stated, that presently it is the area of little knowledge and with little confidence on capabilities of existing predictive methods, however, with considerable interest to industry or research and development in the foreseeable future. Therefore, the aim is to produce experimental data for inadequately characterized classes of compounds and mixtures, and to adapt predictive tools for the vapor pressure and heats of vaporization determination within a context of environment risk analysis or process design. Three types of systems will be under study: pure compounds, artificially made few component mixtures and complex biomass and oil shale based mixtures, such as pyrolysis oils or natural waxes and essential oils. For vapor pressure measurements and modeling the complex mixtures will be separated to the narrow “parameter” fractions (narrow boiling point fractions) and characterized to determine properties and structures of average molecules.
Projekt eesmärgiks olid välja valitud vesiniksidemeid moodustavate ühendite ja vesiniksidemete rikaste komplektsete segude termodünaamiliste omaduste, nagu aururõhkude ja aurustumissoojuste, kuid ka keemispunktide, uurimine rakendades peamiselt katselisi meetodeid ja seejärel hinnates tulemusi arvutuslike meetoditega. Peamisteks objektideks on kukersiitse põlevkivi ja biomassi põhised materjalid. Seda tüüpi materjalidele aururõhkude ja aurustumissoojuste andmeid reeglina vähe, neid on raske mõõta ja ka nende omaduste arvutuslike määramismeetodite (prognoosivad määramismeetodid), empiirilistest kuni mitteempiirilisteni, rakendamine on küsitav. Seega projekti rõhuasetus on esmalt uute katseandmete mõõtmisel ning sellele järgnevalt olemaolevate arvutuslike määramismeetodite hindamisel. Uurimisobjektideks olid mudelained ja kukersiitse põlevkivi õli kitsaste keemispiiridega fraktsioonid ning nende segud. Mudelainete grupid uurimise all olid alküülresorstionoolid, bensüülalkoholid, parabeenid ja hüdroksukumariinid, samuti mõned teised hapnikku sisladavad sisaldavad ühendid (indanols) ning mõned nikotiini sarnased ained. Peamiseks mõõtmismeetodiks eelmääratletud ühendiklassi kuuluvate puhaste ainete ja põlevkiviõli aururõhkude mõõtmiseks oli kõrgrõhu diferenstiaalse skaneerimise kalorimeetri põhine meetod (puhastele ainetele standardiseeritud kui ASTM E1782-08). Võrdlusmõõtmisi teostati staatilise aururõhu mõõturiga, termogravimeetrilise meetodiga ja Kundseni effusiooni seadmega. Projekti käigus arendati välja frakstioonide keskmiste keskmiste kemeispunktide katseliseks määramiseks uudne meetod, mis põhines termogravimeetrilisel analüsaatoril. Samuti laiendati kõrgrõhu diferenstiaalse skaneerimise kalorimeetrit põhist puhaste ainete aururõhkude mõõtmise meetodit rakendatavustaks kitsaste kemispiiridega fraktsioonidele, mida võib ka pidada uudseks meetodiks. Labori jaoks arendati välja ka termograviomeetrilise analüsaatori põhine aururõhkude kiirhindamismeetod. Projekti tulemusena publitseeriti 4 teadusartiklit ja tuelmusi esiatati 5 konverentsil.