Введение
Глава 1. Литературный обзор 11
1.1 Типы аэрогелей и способы их получения 11
1.1.1 Неорганические аэрогели на основе диоксида кремния 11
1.1.2 Органические аэрогели на основе полисахаридов 14
1.2 Сверхкритическая сушка 17
1.3 Получение функциональных материалов на основе аэрогелей и их применение 21
1.4 Математическое моделирование процессов в среде сверхкритических флюидов 27
1.4.1 Свойства сверхкритических флюидов 27
1.4.2 Математические модели сверхкритической сушки 38
1.4.3 Математические модели сверхкритической адсорбции 40
1.5 Масштабирование процессов, протекающих в сверхкритических условиях 42
1.6 Постановка задачи исследования 44
Глава 2. Экспериментальное исследование процессов получения аэрогелей и функциональных материалов на их основе 46
2.1 Получение аэрогелей различной природы 46
2.1.1 Получение аэрогеля на основе диоксида кремния 46
2.1.2 Получение микрочастиц аэрогеля на основе крахмала 48
2.1.3 Получение микрочастиц аэрогеля на основе альгината 49
2.1.4 Характеристики получаемых аэрогелей 49
2.2 Установки для сверхкритической сушки и адсорбции 50
2.3 Экспериментальное изучение кинетики процесса сверхкритической сушки 52
2.4 Экспериментальное изучение кинетики процесса сверхкритической адсорбции ибупрофена в аэрогельную матрицу з
2.5 Сверхкритическая адсорбция и получение композиций «аэрогель активное вещество» 58
2.5.1 Адсорбция ибупрофена 58
2.5.2 Адсорбция лоратадина 60
2.5.3 Адсорбция рифабутина 61
2.5.4 Адсорбция дигидрокверцитина и артемизинина 62
2.5.5 Количественное определение максимальной загрузки активных веществ 62
2.5.6 Обсуждение результатов 63
2.6 Исследование биодоступности 65
Глава 3. Разработка математических моделей процессов сверхкритической сушки и сверхкритической адсорбции 73
3.1 Системы в сверхкритическом состоянии 73
3.2 Математическая модель сверхкритической сушки 81
3.2.1 Уравнения модели 81
3.2.2 Расчет плотности смеси 83
3.2.3 Определение коэффициента диффузии 84
3.2.4 Теплоперенос 86
3.3 Математическая модель сверхкритической адсорбции 87
3.3.1 Уравнения модели 87
3.3.2 Физико-химические свойства сверхкритического диоксида углерода 90
3.3.3 Определение константы скорости и предельной величины адсорбции 90
3.3.4 Определение коэффициента диффузии 91
3.4 Численные методы решения уравнений математической модели 92
3.4.1 Расчетная сетка 92
3.4.2 Преобразование и расчет уравнений модели 95
Глава 4. Результаты моделирования процессов сверхкритической сушки и сверхкритической адсорбции 100
4.1 Результаты моделирования процесса сверхкритической сушки 100
4.1.1 Построение геометрии реактора 101
4.1.2 Задание исходных данных расчета 101
4.1.3 Результаты расчетов 102
4.2 Результаты моделирования процесса сверхкритической адсорбции 109
4.2.1 Построение геометрии реактора 109
4.2.2 Задание исходных данных расчета ПО
4.2.3 Результаты расчетов 111
Глава 5. Масштабирование процесса сверхкритической сушки 116
5.1 Построение геометрии реактора объемом 5 л 116
5.2 Задание исходных данных расчета 118
5.3 Результаты расчетов 119
Выводы 137
Список использованной литературы
