catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2022-1-57-66catal-800Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYКислотная активация как способ регулирования каталитических свойств монтмориллонита в реакции синтеза золькеталя из глицерина и ацетонаAcid activation as a method to control the catalytic properties of montmorillonite in the synthesis of solketal from glycerol and acetoneКоваленкоО. Н.KovalenkoO. N.ctls@kalvis.ruСименцоваИ. И.SimentsovaI. I.ctls@kalvis.ruПанченкоВ. Н.PanchenkoV. N.ctls@kalvis.ruТимофееваМ. Н.TimofeevaM. N.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), г. НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, NovosibirskRussian FederationИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), г. Новосибирск; Новосибирский государственный технический университет (НГТУ)РоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, Novosibirsk; Novosibirsk State Technical UniversityRussian Federation2022280120222215766Copyright © LLC "KALVIS", 20222022LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/800

Изучено влияние кислотной активации 0,125–0,5 моль/л Н2SO4, HCl и HNO3 на физико-химические и каталитические свойства природной глины (95 % монтмориллонита, Мухарталинское месторождение). Показано, что скорость и селективность реакции синтеза золькеталя (2,2-диметил-4-гидроксиметил-1,3-диоксолана) из глицерина и ацетона зависят от концентрации и типа кислоты. С увеличением концентрации кислоты скорость реакции и выход золькеталя возрастает, что согласуется с ростом количества бренстедовских кислотных центров. Показано, что с увеличением поверхностной кислотности эффективность системы снижается в ряду MM/HCl > MM/HNO3 > MM/H2SO4

The effect of acid activation using 0.125–0.5 mol/l Н2SO4, HCl and HNO3 on the physicochemical and catalytic properties of natural clay (95 % montmorillonite, Mukhartalinsk deposit) was investigated. The rate and selectivity of the solketal (2,2-dimethyl-4-hydroxymethyl-1,3-dioxolane) synthesis from glycerol and acetone were shown to depend on the concentration and type of the acid. The reaction rate and the yield of solketal increase with increasing concentration of the acid, which is consistent with the growth in the amount of Broensted sites. As the surface acidity increases, the efficiency of the system increases in the series MM/HCl > MM/HNO3 > MM/H2SO4.

монтмориллониткислотная активацияциклоконденсацияглицеринацетонзолькетальMontmorilloniteacid activationcyclocondensationglycerolacetonesolketalReferencesCheca M., Nogales-Delgado S., Montes V., Encinar J.M. // Catalysts. 2020. V. 10. № 1279. Р. 41.Checa M., Nogales-Delgado S., Montes V., Encinar J.M. // Catalysts. 2020. V. 10. № 1279. Р. 41.Bagnato G., Iulianelli A., Sanna A., Basile A. // Membranes. 2017. V. 7. № 17. Р. 31.Bagnato G., Iulianelli A., Sanna A., Basile A. // Membranes. 2017. V. 7. № 17. Р. 31.Nanda M.R., Yuan Z., Qin W., Xu C. (Charles) // Catalysis Reviews. 2016. V. 8. № 3. P. 309–336.Nanda M.R., Yuan Z., Qin W., Xu C. (Charles) // Catalysis Reviews. 2016. V. 8. № 3. P. 309–336.Максимов А.Л., Нехаев А.И., Рамазанов Д.Н. // Нефтехимия. 2015. Т. 55. № 1. С. 3–24.Максимов А.Л., Нехаев А.И., Рамазанов Д.Н. // Нефтехимия. 2015. Т. 55. № 1. С. 3–24.Correa I., Faria R.P.V., Rodrigues A.E. // Sustain. Chem. 2021. V. 2. P. 286–324.Correa I., Faria R.P.V., Rodrigues A.E. // Sustain. Chem. 2021. V. 2. P. 286–324.Mota C.J.A., Silva C.X.A., Rosenbach N.J., Costa J., Silva F. // Energy Fuels. 2010. V. 24. Р. 2733–2736.Mota C.J.A., Silva C.X.A., Rosenbach N.J., Costa J., Silva F. // Energy Fuels. 2010. V. 24. Р. 2733–2736.US 20090270643 А1, опубл. 29.10.2009, US 6890364 В2, опубл. 10.05.2005.US 20090270643 А1, опубл. 29.10.2009, US 6890364 В2, опубл. 10.05.2005.RU 2365617 опубл. 27.08.2009, ЕА 018090, опубл. 30.05.2013, ЕР 2298851, опубл. 08.10.2014.RU 2365617 опубл. 27.08.2009, ЕА 018090, опубл. 30.05.2013, ЕР 2298851, опубл. 08.10.2014.Data Bridge Market Research https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-solketal-market.Data Bridge Market Research https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-solketal-market.Ferreira P., Fonseca I.M., Ramosa M., Vital J., Castanheiro J.E. // Appl. Catal. B: Environ. 2010. V. 98. № 1–2. P. 94–99.Ferreira P., Fonseca I.M., Ramosa M., Vital J., Castanheiro J.E. // Appl. Catal. B: Environ. 2010. V. 98. № 1–2. P. 94–99.Nanda M.R., Yuan Z., Qin W., Ghaziaskar H.S., Poirier M-A., Xu C. // Appl. Energy. 2014. V. 123. P. 75–81.Nanda M.R., Yuan Z., Qin W., Ghaziaskar H.S., Poirier M-A., Xu C. // Appl. Energy. 2014. V. 123. P. 75–81.Li L., Korányi T.I., Sels B.F., Pescarmona P.P. // Green Chem. 2012. № 6. P. 1611–1619.Li L., Korányi T.I., Sels B.F., Pescarmona P.P. // Green Chem. 2012. № 6. P. 1611–1619.Amri S., Gomez J., Balea A., Merayo N., Srasra E., Besbes N., Ladero M. // Appl. Sci. 2019. V. 9. № 4488. Р. 21.Amri S., Gomez J., Balea A., Merayo N., Srasra E., Besbes N., Ladero M. // Appl. Sci. 2019. V. 9. № 4488. Р. 21.Timofeeva M.N., Panchenko V.N., Krupskaya V.V., Gil A., Vicente M.A. // Catal. Commun. 2017. V. 90. P. 65–69.Timofeeva M.N., Panchenko V.N., Krupskaya V.V., Gil A., Vicente M.A. // Catal. Commun. 2017. V. 90. P. 65–69.Иконникова К.В. Теория и практика рН-метрического определения кислотно-основных свойств поверхности твердых тел: учебное пособие / К.В. Иконникова, Л.Ф. Иконникова, Т.С. Минакова, Ю.С. Саркисов. Томск: Изд-во Томского политехнич. ун-та, 2011. 85 с.Иконникова К.В. Теория и практика рН-метрического определения кислотно-основных свойств поверхности твердых тел: учебное пособие / К.В. Иконникова, Л.Ф. Иконникова, Т.С. Минакова, Ю.С. Саркисов. Томск: Изд-во Томского политехнич. ун-та, 2011. 85 с.Паукштис Е.А. Инфракрасная спектроскопия в гетерогенном кислотном-основном катализе. Новосибирск: Наука, 1992. 254 с.Паукштис Е.А. Инфракрасная спектроскопия в гетерогенном кислотном-основном катализе. Новосибирск: Наука, 1992. 254 с.Krupskaya V.V., Zakusin S.V., Tyupina E.A., Dorzhieva O.V., Zhukhlistov A.P., Belousov P.E., Timofeeva M.N. // Minerals. 2017. V. 7. P. 49–64.Krupskaya V.V., Zakusin S.V., Tyupina E.A., Dorzhieva O.V., Zhukhlistov A.P., Belousov P.E., Timofeeva M.N. // Minerals. 2017. V. 7. P. 49–64.Olphen H.V., Fripiat J.J. // Minerals. 1999. V. 131. № 1. P. 285–337.Olphen H.V., Fripiat J.J. // Minerals. 1999. V. 131. № 1. P. 285–337.Angelini M.M., Garrard R.J., Rosen S.J., Hinrichs R.Z. // J. Phys. Chem. A. 2007. V. 111. № 17. P. 3326–3335.Angelini M.M., Garrard R.J., Rosen S.J., Hinrichs R.Z. // J. Phys. Chem. A. 2007. V. 111. № 17. P. 3326–3335.Flessnera U., Jones D.J., Rozière J., Zajac J., Storaro L., Lenarda M., Pavan M., Jiménez-López A., Rodrı́guez-Castellón E., Trombetta M., Busca G. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2001. V. 168. P. 247–256.Flessnera U., Jones D.J., Rozière J., Zajac J., Storaro L., Lenarda M., Pavan M., Jiménez-López A., Rodrı́guez-Castellón E., Trombetta M., Busca G. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2001. V. 168. P. 247–256.Tyagi B., Chudasama C.D., Jasra R.V. // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2006. V. 64. P. 273–278.Tyagi B., Chudasama C.D., Jasra R.V. // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2006. V. 64. P. 273–278.Krupskaya V., Novikova L., Tyupina E., Belousova P., Dorzhieva O., Zakusin S., Kimh K., Roessneri F., Badettij E., Brunellij A., Belchinskay L. // App. Clay Sci. 2019. V. 172. P. 1–10.Krupskaya V., Novikova L., Tyupina E., Belousova P., Dorzhieva O., Zakusin S., Kimh K., Roessneri F., Badettij E., Brunellij A., Belchinskay L. // App. Clay Sci. 2019. V. 172. P. 1–10.Финевич В.П., Аллерт Н.А., Карпова Т.Р., Дуплякин В.К. // Рос. хим. журнал (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2007. T. LI. № 4. С. 69–74.Финевич В.П., Аллерт Н.А., Карпова Т.Р., Дуплякин В.К. // Рос. хим. журнал (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2007. T. LI. № 4. С. 69–74.Zatta L., Ramos L. P., Wypych F. // Appl. Clay Sci. 2013. V. 80–81. P. 236–244.Zatta L., Ramos L. P., Wypych F. // Appl. Clay Sci. 2013. V. 80–81. P. 236–244.Таблица силы кислот [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.primchem.narod.ru/chemistry/acids.htm. Дата обращения: 15.05.17.Таблица силы кислот [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.primchem.narod.ru/chemistry/acids.htm. Дата обращения: 15.05.17.Briones-Jurado C., Agacino-Valdés E. // J. Phys. Chem. A. 2009. V. 113. P. 8994–9001. DOI: 10.1021/jp900236r.Briones-Jurado C., Agacino-Valdés E. // J. Phys. Chem. A. 2009. V. 113. P. 8994–9001. DOI: 10.1021/jp900236r.He H., Guo J., Xie X., Lin H., Li L. // Clay Minerals. 2002. V. 37(02). P. 337–344. DOI:10.1180/000985502372003.He H., Guo J., Xie X., Lin H., Li L. // Clay Minerals. 2002. V. 37(02). P. 337–344. DOI:10.1180/000985502372003.Haffad D., Chambellan A., Lavalley J.C. // Catalysis Letters. 1998. V. 54. P. 227–233.Haffad D., Chambellan A., Lavalley J.C. // Catalysis Letters. 1998. V. 54. P. 227–233.Jeon I., Nam K. // Scientific Reports. 2019. V. 9. Article ID 9878. Р. 8.Jeon I., Nam K. // Scientific Reports. 2019. V. 9. Article ID 9878. Р. 8.da Silva C.X.A., Mota C.J.A. // Biomass Bioenergy. 2011. V. 35. № 8. P. 3547–3551.da Silva C.X.A., Mota C.J.A. // Biomass Bioenergy. 2011. V. 35. № 8. P. 3547–3551.Calvino-Casilda V., Stawicka K., Trejda M., Ziolek M., Banares M.A. // J. Phys. Chem. C. 2014. Vol. 118. P. 10780–10791.Calvino-Casilda V., Stawicka K., Trejda M., Ziolek M., Banares M.A. // J. Phys. Chem. C. 2014. Vol. 118. P. 10780–10791.Marton G.I., Iancu P., Plesu V., Marton A., Soriga S.G. // Rev. Chim. (Bucharest). 2015. V. 66. № 5. P. 750–753.Marton G.I., Iancu P., Plesu V., Marton A., Soriga S.G. // Rev. Chim. (Bucharest). 2015. V. 66. № 5. P. 750–753.Ozorio L.P., Pianzolli R., Mota M.B., Mota C.J.A. //J. Braz. Chem. Soc. 2012. Vol. 23. No. 5. Р. 931–937.Ozorio L.P., Pianzolli R., Mota M.B., Mota C.J.A. //J. Braz. Chem. Soc. 2012. Vol. 23. No. 5. Р. 931–937.Pierpont A.W., Batista E.R., Martin R.L., Chen W., Kim J.K., Hoyt C.B., Gordon J.C., Michalczyk R., Silks L.A.P., Wu R. // ACS Catal. 2015. V. 5. P. 1013–1019.Pierpont A.W., Batista E.R., Martin R.L., Chen W., Kim J.K., Hoyt C.B., Gordon J.C., Michalczyk R., Silks L.A.P., Wu R. // ACS Catal. 2015. V. 5. P. 1013–1019.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.