— При производстве необходим чистый реагент, особенно в качестве прекурсоров для «тонкой химии» — при производстве лекарств, например. Массовый тоннаж чистого ксилола затруднителен, поэтому вещество получают в основном в виде смесей. Мы работаем над самой большой проблемой — над разделением разных изомеров ксилола, а именно орто-, мета- и пара-ксилолов. Существующие методы разделения слишком энергозатратны, так как температуры кипения изомеров ксилола близки и к тому же выше 150 °C. Методы разделения, которые основаны на использовании микропористых материалов, способных селективно поглощать или пропускать определенный изомер, позволяют отойти от традиционных методов сверхчеткой ректификации или криодистилляции. Сейчас в мире существует тенденция поиска новых типов микропористых материалов, которые бы позволили осуществлять разделение наиболее эффективным и технологически удобным способом, — отметил старший научный сотрудник ЛСФСМС ФФ НГУ и ИК СО РАН Даниил Колоколов. Ученый подчеркнул, что его команда не ставит задачу найти некий универсальный материал для очистки смесей любого типа, а изучает механизм процесса разделения ксилолов материалами с различной структурой пор, для того чтобы определить наиболее подходящий.
При использовании твердотельной ядерной магнитно-резонансной спектроскопии, которая позволяет изучать молекулярную подвижность в очень широком диапазоне времени и скоростей, ученые могут наблюдать как самые быстрые, так и самые медленные молекулярные движения без ограничения на изменение динамики. Изученный материал канального типа MIL-53 показал, что способен разделять ксилолы орто- и пара-ксилолы с селективностью вплоть до 1/4.
— Показатели MIL-53 ничуть не хуже, чем у методов разделения с использованием цеолитов, но при этом скорости подвижности и трансляционной диффузии внутри материала больше. Самое главное, селективность сохраняется при более низких температурах. Это значит, что инженеры смогут использовать этот материал не только при высоких, но и при более щадящих температурах: 90, 50 и 30 °C, — подчеркнул Даниил Колоколов.
Схематично представление процесса разделения изомеров ксилола микропористыми сорбентами.