60. Понятия о наукоемких технологиях (плазмохимия, механохимия, использование сверхкритических сред, селективный катализ и т.П.).

Плазмохимия основ. на использов. низкотемп. плазмы, по крайней мере на одной стадии технол. проц. Различ. 2 принцип. разных направл., в соотв. с тем, что плазма при данном давл. может быть квазиравновесной, т е хар-ся максвелл-больцмановск. распред. ч-ц по эн-ям и единой для всех ч-ц Т, и неравн., описываемой несколькими Т для ч-ц с разной массой или для разн. типов их движен. Квазиравн. плазмохим. проц. реализ-ся при Т=3000-10000К и давлен. порядка атм(или выше). В этих усл. резко возраст. скорость хим. проц. по ср-ю с традиц. технолог., высок. удельн. эн-я плазмы позв-ет перераб. широкодоступн., малоценное или не устойчив. по сост. сырьё, не выг. при традиц. технол. Высок скор. плазмохим проц позв. миниатюризировать оборуд., такие проц. легко упр-ся и оптимизир-ся. Механохимия изуч. хим. и физ-хим превращ в-ва при мех-м воздействии (трибохимия – химия трения, хим-я ультразвука, ударн. волн и тд). Механохим превращ обусловл. перех. в-ва в метастаб хим-ки активн. сост., а также интенсиф. массопереноса в рез-те поглощ. механ. эн-гии. Механохим проц. хар-ся энергетич выходом G(моль/МДж), равным числу молей активн. ч-ц или прод-в хим. превращ-я, возникш. в рез-те поглощ. в-м 1 МДж мех. эн-гии. Гетероген. механохим реакц протек на пов-ях, обр-ся при разрушении или трении. Если в замкнутом объеме находится достаточно большое количество жидкости и паров этой жидкости (например, H2O) и больше ничего, то нагревание такого сосуда будет приводить к тому, что давление в нем будет расти. Конечный результат может быть двояким: а) если объем сосуда достаточно велик, то вся жидкость постепенно перейдет в пар и получившийся газ будет подчиняться обычным газовым законам.б)если общий объем сосуда мал: граница раздела фаз все время будет сохраняться на одном и том же уровне, а затем внезапно при достижении Ткрит. и Pkрит. граница раздела исчезнет. Вещество перейдет в новое состояние, называемое сверхкритическим.Современные представления трактуют сверхкритическое состояние как наличие свободных молекул и многочисленных слабо связанных кластеров молекул. Расстояния между присутствующими в сверхкритической фазе частицами (молекулами и кластерами) значительно больше, чем в классической жидкости, но намного меньше, чем в обычных газах. Энергия взаимодействия молекул в кластерах очень невелика. В то же время скорости, с которыми отдельные молекулы входят в кластеры и покидают их, очень высоки. Отсюда вытекает исключительно низкая вязкость и одновременно высокая диффузионная способность сверхкритической среды. Обе характеристики исключительно важны и лежат в основе практического использования вещества в сверхкритическом состоянии. Можно сказать и так: сверхкритические среды - это газы, сжатые до плотностей, приближающихся к плотностям жидкостей.Сосуществуют два самостоятельных направления использования сверхкритических (СК) сред: в первом случае СК-среды используются для экстракции необходимых веществ из различных материалов, продуктов или отходов производства (эффективно растворять неполярные соединения). Во втором случае СК-среды используют непосредственно для осуществления ценных, часто новых химических превращений--- Одно из самых весомых преимуществ СК-растворителей перед традиционными заключается в их способности хорошо растворять в себе газы, прежде всего H2 и N2 . Это связано со значительным свободным объемом СК-среды. Основными промышленно используемыми СК-экстрагентами сегодня являются CO2 и пропан, значительно реже используется C2H4 , C2H6 и, наконец, H2O. Следует еще раз обратить внимание, что все эти вещества являются экологически либо полностью безвредными, либо малоопасными.