Termodinamske in transportne lastnosti sistemov polimerov in biološko aktivnih spojin s superkritičnimi fluidi - Trupej, Nina (visokošolska dela, 2016)
Zaradi vse večje težnje po razvoju zelenih tehnologij, ki ne obremenjujejo okolja, in postopkov procesiranja materiala, ki ne vsebujejo sledi toksičnih organskih topil, kot je bilo to običajno pri konvencionalnih postopkih, smo se osredotočili na superkritične fluide, ki se v industriji vedno bolj uveljavljajo. Doktorska disertacija je namenjena pridobivanju podatkov o faznih ravnotežjih in topnostih za načrtovanje visokotlačnih procesov, kjer se uporabljajo superkritični fluidi. Proučili smo sisteme polietilen glikola (PEG) z molskimi masami 1 500 g/mol, 4 000 g/mol, 10 000 g/mol, 35 000 g/mol s fluidi argon, propan in žveplovheksafluorid (SF6), vitamin K3/ogljikov dioksid in naftol/ogljikov dioksid. Na podlagi eksperimentov za sisteme PEG/fluid smo ugotovili, da imajo različni fluidi (CO2, propan, SF6, argon) različne termodinamske in transportne lastnosti v binarnem sistemu. Naredili smo obsežno študijo proučevanja topnosti, difuzijskih koeficientov, temperatur tališč, časov desorpcij itd. Vsak fluid ima zaradi svojih edinstvenih lastnosti različen vpliv na binarni sistem PEG/fluid in na lastnosti kot so temperatura tališča, topnost in difuzijski koeficient, zaradi česar lahko npr. pridobivamo tudi produkte z različnimi karakteristikami. Te podatke smo proučili za načrtovanja procesa mikronizacije PEG s procesom PGSS (Particles from Gas Saturated Solutions oz. delci iz raztopin nasičenih s plinom). Ugotovili smo, da je PEG možno mikronizirati s fluidi propan, SF6 in argon pri nižjih tlakih kot s CO2. Mikronizacijo smo izvedli pri pogojih minimalnega tališča PEGa pod tlakom fluida in pri pogojih 328 K in 15 MPa. Poleg tega smo pridobili delce, ki so bolj enakomernih velikosti in pravilnejših krogličastih oblik kot pri mikronizaciji s CO2. Delci, ki so enakomernih oblik in velikosti, so atraktivni za proizvajalce trdnih, praškastih produktov, saj so višje kvalitete. Sistem vitamin K3/CO2 smo proučili pri temperaturah 313 K, 333 K in 353 K in tlakih do 40 MPa ter primerjali z literaturo. Rezultati kažejo, da se topnosti vitamina K3 razlikujejo od podatkov v literaturi, kar pripisujemo uporabi različnih metod vzpostavljanja ravnotežja, vzorčenja in analize. Določili smo tudi parcialne molske volumne, ki so izrazito veliki in negativni pred in v bližini kritične točke, kar kaže na močne interakcije med molekulami topila in topljenca. Z določevanjem parcialnih molskih volumnov lahko sklepamo tudi o pojavu maksimuma topnosti, ki se v primeru topnosti vitamina K3 v CO2 pojavi pri temperaturi 313 K in 333 K. Pri določevanju gostot raztopine vitamina K3 v CO2, smo ugotovili, da so razlike med gostoto binarnega sistema vitamin K3/CO2 in čistega fluida CO2 lahko tudi 100 % ali več. Tališče naftola pod tlakom CO2 ima temperaturni minimum pri tlaku 20 MPa. Topnosti 1-naftola v CO2 pri temperaturah 313 K, 333 K in 353 K so v večini višje od topnosti 2-naftola v CO2. V primerjavi z literaturo so topnosti predstavljene v tem delu višje za faktor 100. Gostote raztopine naftola v CO2 so pri pogojih pod kritično točko višje od gostote čistega CO2, pri višjih tlakih pa so gostote raztopine naftola v CO2 lahko nižje od gostote čistega CO2.
Keywords: density; gostota; naftol; naphtol; PGSS; polietilen glikol; polyethylene glycol; solubility; supercritical fluids; superkritični fluidi; topnost; vitamin K3