Взаимодействие микропримесей воды, кислорода и азота с аммиаком в процессе его глубокой очистки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат наук Петухов, Антон Николаевич

• Петухов, Антон Николаевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Петухов, Антон Николаевич

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Область применения высокочистого аммиака

1.2 Генезис примесей и влияние примесного состава аммиака на параметры полупроводниковых структур

1.3 Физико-химические методы глубокой очистки аммиака

ГЛАВА 2. КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АММИАК-ВОДА

2.1 Расчет структурных параметров системы аммиак-вода

2.2 Расчет основных параметров системы аммиак-вода

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМЫ АММИАК - ВОДА МЕТОДОМ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

3.1 Расчет колебательных параметров ассоциатов аммиака с водой

3.2 Экспериментальное РЖ-спектроскопические изучение кластерообразования молекул аммиака и воды в твердой матрице КВг

ГЛАВА 4 ДИСТИЛЛЯЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ОЧИСТКИ АММИАКА ОТ

ПОСТОЯННЫХ ГАЗОВ

4Л Дистилляционные процессы очистки аммиака от постоянных газов в

динамических условиях

4.2 Дистилляционные процессы очистки аммиака от постоянных газов в

статических условиях

ВЫВОДЫ:

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Взаимодействие микропримесей воды, кислорода и азота с аммиаком в процессе его глубокой очистки»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Высокочистый аммиак применяется в различных высокотехнологичных секторах экономики. Он является одним из исходных веществ для получения структур на основе соединений типа (А1,СаДп)Ы, которые используются для производства высокоэффективных источников света - светодиодов.

Традиционно для глубокой очистки аммиака применяются двухфазные методы разделения (дистилляционные и кристаллизационные), где разделительный эффект реализуется за счет перераспределения примесей между фазами очищаемого вещества.

Применение только вышеперечисленных физико-химических методов для глубокой очистки аммиака не всегда обеспечивает необходимую степень его очистки от широкого круга примесей. Увеличение эффективности очистки аммиака до необходимой степени чистоты может быть реализовано только при использовании нескольких физико-химических методов, путем реализации, так называемых «гибридных» методов очистки, в которых интенсификация происходит путем мультипликации разделительных эффектов отдельных методов.

Поэтому изучение влияния специфического взаимодействия аммиака с микропримесями в процессе дистилляционной очистки аммиака от постоянных газов и низкотемпературной фильтрации аммиака от примеси воды является важной и актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является определение характера взаимодействия аммиака с микропримесями и учет влияния этого взаимодействия на процесс очистки в области низкой концентрации примеси.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- определение физико-химических, энергетических и колебательных характеристик ассоциатов аммиака и воды различного состава с помощью квантово-химических методов расчета;

- экспериментальное определение ассоциатов аммиака и воды различного состава на поверхности частиц матрицы КВг методом Фурье ИК-спектроскопии;

- экспериментальное и теоретическое определение концентрационной зависимости коэффициентов разделения для перегонки в системах аммиак -кислород, аммиак - азот в статических и динамических условиях.

Научная новизна работы. Определены физико-химические, энергетические и колебательные характеристики ассоциатов аммиака с водой (1М1-1з-НгО, 2>Шз-Н20, №1з-2Н20) с помощью квантово-химического комплекса Гауссиан-03 методом ВЗЬУР/6-31+С(с1), что позволило определить наиболее вероятные типы ассоциатов аммиака с водой.

Определено взаимодействие аммиака с водой в матрице КВг методом Фурье ИК-спектроскопии. При сравнении с квантово-химическими расчетами установлен наиболее устойчивый тип ассоциата аммиака с водой.

Впервые исследовано фазовое равновесие и определена концентрационная зависимость коэффициента разделения для систем аммиак - кислород и аммиак - азот в статических и динамических условиях. Определена концентрационная зависимость коэффициента разделения для микропримесей азота и кислорода. Установлено, что коэффициент активности возрастает с увеличением концентрации микропримеси, что можно объяснить образованием ассоциатов аммиака с микропримесыо в жидкой и газовой фазе.

Впервые рассчитан и смоделирован процесс дистилляции при малых скоростях перегонки для системы аммиак - микропримесь. Показано, что предложенную нами модель, можно использовать для расчёта коэффициента разделения при малых скоростях перегонки.

Практическая значимость работы. Полученные результаты позволяют улучшить эффективность очистки аммиака от лимитирующих примесей гибридным методом, включающим метод дистилляции и низкотемпературной фильтрации, за счет учета влияния специфического взаимодействия аммиака с микропримесями.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- квантово-химические расчеты взаимодействия системы аммиак-вода;

- характер взаимодействия аммиака с водой по данным Фурье ИК-спектроскопии;

- концентрационная зависимость коэффициентов разделения смеси аммиак - кислород и аммиака - азот для метода дистилляции в статических и динамических условиях.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях: X-XII Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки» (Нижний Новгород, 2011-2013 гг.); Международной молодежной конференции «Нано- и супрамолекулярная химия в сорбционных и ионообменных процессах» (Казань, 2011); 12th Eurasia Conference on Chemical Science (Corfu, Greece, 2012); 4th EuCheMS Chemistry Congress (Prague, Czech Republic, 2012); XVI Шестнадцатой конференции молодых учёных - химиков Нижегородской области ( Нижний Новгород, 2013); 2-ом Симпозиуме и 7-ой Школе молодых ученых (Нижний Новгород, 2013).

Диссертационная работа выполнена при поддержке государственного контракта на выполнение поисковых НИР в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» в рамках реализации мероприятия № 1.3.2 «Проведение научных исследований целевыми аспирантами» №14.740.11.1244 «Интенсификация процесса низкотемпературной кристаллизации аммиака методом мембранного газоразделения» и государственного контракта с Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе «У.М.Н.И.К.» №10699р/16934 «Разработка гибридного метода глубокой очистки аммиака». Автор является победителем конкурса на право получения стипендии Президента Российской Федерации молодым ученым и аспирантам в 2013 году.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых журналах, 9 тезисов докладов на всероссийских и международных научных конференциях.

Личный вклад автора

Автор принимал непосредственное участие во всех этапах работы. Исследование системы аммиак - вода методом инфракрасной Фурье-спектроскопии проводились совместно с профессором Гринвальдом И.И. и Сутягиной Е.А., автор непосредственно занимался экспериментальной частью подготовки образцов и обсуждением полученных результатов. Изучение дистилляционных процессов очистки аммиака от постоянных газов проводились совместно с Шаблыкиным Д.Н., автор непосредственно проводил теоретические расчеты и обсуждал полученные результаты.

Благодарности. Автор выражает благодарность за ценные научные консультации и помощь профессору ННГУ им. Н.И. Лобачевского, д.х.н. Зеленцову C.B. и профессору НГТУ им. P.E. Алексеева, д.х.н. Гринвальду И.И.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Область применения высокочистого аммиака

Высокочистый аммиак используется в качестве исходного вещества для получения гетероструктур на основе соединений типа (Al,Ga,In)N и S13N4, которые применяются в технологиях производства жидкокристаллических дисплеев (Liquid crystal display - LCD) и светоизлучающих диодов (Light-emitting diode - LED), в производстве солнечных элементов на основе поликристаллического кремния, GaN-лазеров и полевых транзисторов с высокой подвижностью носителей в канале. Также высокочистый аммиак используется как теплоноситель в космических аппаратах.

Для всех вышеперечисленных электронных изделий высокочистый аммиака используется, как один из основных исходных реагентов для выращивания различных типов структур.

В работе [1] приведены данные азотирования тонких пленок Si02 методами быстрой термообработки в атмосфере аммиака и закиси азота. Измеренные физико-электрические характеристики (плотности ловушек заряда в оксиде и на межфазной границе, заряд пробоя и др.) соотносят с содержанием азота на межфазной поверхности Si02/Si. Оптимальные параметры структур получаются при очень малой концентрации азота. В результате ожидается значительное улучшение стираемых и программируемых ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) на основе тонких пленок.

В работе [2] для выращивания пленок типа Si02 и SiNx был использован метод фотохимического осаждения из паровой фазы под действием источника света Hg-лампы с длинной волны 185 нм, для их формирования использовали смеси SiH4:N20 и Si2H6:NH3 и Н2 в соотношение 1:100 и - 1:50:50, соответственно.

Диэлектрические пленки так же получают из плазмы SiHt, NH3 и N20. Такие пленки получали при температурах не более 473.15 К [3] и при 573.15 К

[4]. При постоянном соотношении веществ БМ^ и МН3 скорость роста зависит от расхода N20. Пленки выращенные при температуре 573.15 К однородны (разброс при диаметре подложек около 0.8 м не превышал 3%). Возможно, получение пленок совершено непроницаемых для воды и защищающих кремний даже при продолжительной экспозиции в условиях повышенной влажности. Такие пленки оксинитрида 81 получали на подложке поли - 81 в плазменном реакторе в среде 8И, (1.33 - 24 Па) + 1ЧН3(33.33 - 146.6 Па) + Ы20 (40 - 200 Па) + Аг (33.33 Па).

Гетероэпитаксиальные структуры типа АЮаМ/ОаИ широко используются для создания светодиодов, полупроводниковых лазеров, сверхвысокочастотных транзисторов.

Гетероструктуры типа ОаЫ широко используется в светодиодах для создания опто-электронных устройств ультрафиолетового диапазона, а также мощных и высокочастотных приборов. Так же они обладают малой чувствительность к ионизирующему излучению, что делает его подходящим материалом для массивов солнечных батарей на спутниках. Из-за того что транзисторы на основе ваК могут работать при более высоких температурах и напряжениях, чем транзисторы на основе ОаАэ, они являются более перспективным для применения в усилителях мощности СВЧ [5].

Большой спрос на гетероструктуры типа ЛЮаТМАЗаН повлек за собой развитие различных методов их получение таких как газовая эпитаксия из металлоорганических соединений (ГФЭ МОС), осаждение из паров металлоорганических соединений (ОП МОС) и молекулярно-пучковая эпитаксия (МПЭ). Основные результаты пока получены методом ОП МОС, но высокая температура роста (-1000 °С), необходимая в этом процессе, создает много проблем, которых лишен МПЭ со сравнительно низкими температурами роста (500 -700°С), где активация азота происходит в плазменном источнике.

Рост структуры типа АЮаМ/ОаЫ состоит из нескольких стадий: обработки поверхности сапфировой подложки в потоке аммиака при температуре 500 -1000°С (нитридизация поверхности), затем происходит осаждение тонкого

буферного слоя толщиной около 220 А при пониженной температуре (порядка 510°С), отжиг буферного слоя с последующим эпитаксиальным ростом основного слоя при высокой температуре (порядка 1040°С). В качестве буферного слоя используется ваМ Типичные скорость роста и толщины эпитаксиальных слоев составляют величину в интервале 2.5-3 мкм/ч и 3-4 мкм/ч, соответственно. Применение аммиака открывает более широкие возможности для выращивания нитридов, хотя и сопровождается сложной поверхностной кинетикой. Одной из проблем является влияние чистоты аммиака на качество гетероструктур, а следовательно на выход годных изделий. При реализации промышленного производства эта проблема недооценивается многими исследователями, так как большинство разработок не выходят за рамки лабораторных образцов. Поэтому сформировалось мнение, что это частная проблема и чистота исходных веществ мало влияет на параметры структур. В лаборатории академика Ж.И. Алферова ФТИ им. Иоффе были проведены исследования, влияния чистоты аммиака на электронные свойства структур А1(СаМ). Было установлено, что функциональные характеристики таких структур существенно зависят от чистоты аммиака. Чем чище аммиак, тем лучших эксплуатационные характеристики показывают структуры [6].

В следующем подразделе мы подробнее остановимся на источниках примесей в аммиаке и их влиянии на функциональные характеристики электронных изделий.

1.2 Генезис примесей и влияние примесного состава аммиака на параметры полупроводниковых структур

Все вещества содержат примеси в том или ином количестве. Основным источником примесей в технологических газах, являются исходные вещества для их синтеза. Кроме того на формирование примесного состава могут оказывать влияние и методы очистки. В большинстве случаев выбор методов получения и

очистки влияет на количественный и качественный состав примесного фона в веществе.

Синтез аммиака основан на каталитической реакции, протекающей без образования побочных продуктов:

N2 + ЗН2 - 2ЫН3+Р, (1.1)

где С2 - тепловой эффект реакции ИНз.

кроме того, из азота и водорода может быть получен гидразин, но в условиях промышленного синтеза аммиака гидразин не образуется, так как условия его синтеза отличается от условий синтеза аммиака. Гидразин образуются при более низких температурах и больших скоростях потока азотоводородной смеси, хотя на тех же катализаторах [7].

Эффективность образования аммиака зависит в основном от давления и температуры для азотоводородной смеси стехиометрического состава. Так как реакция идет с требуемой для производственных целей скоростью при температуре не ниже 400-500 °С, то для значительного смещения равновесия в сторону образования аммиака, требуется давление порядка сотен атмосфер

Синтез аммиака из газообразного азота и водорода протекает с измеримой скоростью только при участии твердых катализаторов. Это так называемая -гетерогенно-газовая каталитическая реакция [7].

Для реакции синтеза аммиака в основном используют катализаторы на основе железа, платины, осмия, марганца, вольфрама, урана, родия и других металлов, атомы которых характеризуются незаполненным вторым снаружи электронным слоем. Особенно высокая активность обнаружена при лабораторных исследованиях у осмия и урана.

Катализаторы синтеза аммиака, работающие в жестких условиях температур, давлений и вибраций, могут быть источником загрязнения целевого продукта взвешенными микро- и наночастицами, состоящими из окислов кремния, железа, магния, меди, бора и других элементов [8].

При очень высоких давлениях порядка (500 атм.) равновесие значительно смещается в сторону образования аммиака. При этих условиях реакция протекает в отсутствие специально вводимых в аппарат катализаторов.

Любая реакция между газообразными веществами, протекающая на поверхности катализатора, может быть представлена пятыо последовательными стадиями: перенос газообразных реагирующих веществ к поверхности катализатора; адсорбция; реакция на поверхности; десорбция продукта реакции с поверхности; перенос продукта реакции от поверхности в объем газовой фазы.

На всех стадиях получения аммиак может дополнительно загрязняться новыми примесями.

Из стадий каталитического синтеза аммиака можно выделить следующие. Во-первых, азот и водород диффундируют из объема газовой фазы к поверхности катализатора, где протекает активированная адсорбция обоих газов. Далее адсорбированный азот вступает во взаимодействие с адсорбированным или газообразным водородом, причем последовательно образуются имид КН, амид М12 и аммиак №1з. Последний десорбируется с поверхности и поступает в объем газовой фазы [7].

Исходным сырьем для получения аммиака в России является природный газ Шебелинского и Саратовского месторождений, в состав которого входит: СИ, - 84 - 95 об.%, N2 -1.1-7.0 об.%, С2Нб -3.9 -8.2 об.%, 02 - не более 0.2 об.%, С02 - не более 0.7 об.%.

Таким образом, аммиак может содержать микропримеси, появление которых связано с технологией его производства: легкие углеводороды, кислород, водород, азот, сероводород, сернистый антигидрат, окись и двуокись углерода, вода, а также компоненты компрессорных масел.

Основные стадии технологического процесса включают:

1. Получение кислородно-воздушной смеси с содержанием кислорода до

40%.

2. Насыщение природного газа водяным паром до объемного соотношения пар: газ, равного 3.7:1.

3. Приведение кислородно-воздушной смеси в контакт с увлажненным природным газом и подача в реактор первичного риформинга. Здесь при температуре 800-900 °С в присутствии катализатора (30% NiO на глиноземе) углеводороды окисляются водяным паром и кислородом до оксида углерода.

4. Поступление парогазовой смеси в реактор вторичного риформинга, где на катализаторе, содержащем 26% NiO, при температуре 900 - 1000°С, остаточный метан (6-10 объемн.%) взаимодействует с водяным паром и кислородом и его содержание уменьшается до 0.5 объемн.% на выходе.

5. Риформипговый газ увлажняется до соотношения водяной пар: газ, равного 0.7:1 и при температуре 375°С поступает в реактор высокотемпературной конверсии окиси углерода, загруженный железохромовым катализатором, где происходит реакция:

СО + Н20 С02 + Н2 +9.8 ккал (1.2)

6. Смесь газов идет далее на очистку от С02 и II2S, основная масса которых поглощается 15-20% водным раствором моноэтаноламина.

Затем на никелевом катализаторе производится каталитическое гидрирование (метанирование) следов С02 и СО по реакциям:

СО + ЗН2 СН4 + Н20, (1.3)

С02 + 4Н2 СП, + 2Н20. (1.4)

7. Выходящий из реактора метанирования синтез-газ, имеет состав:

П2 - 72-76 % ; СО - 5• 10" 3%; N2 - 23-29 %; С02 - 4 • 10"3 %; СН4 + Аг - 1 %

После сжатия до 35 МПа он поступает в колонну синтеза, в который на катализаторе окиси железа при температуре 500-520 °С происходит реакция синтеза. Азотоводородная смесь на выходе из колонны охлаждается, скомпенсированный аммиак проходит через магнитные фильтры для очистки от металлической пыли катализатора. Дополнительной очистки от влаги при промышленном производстве аммиака не производится.

Жидкий аммиак, производимый рядом российских заводов, для холодильников в легкой, химической, пищевой и других отраслях

промышленности согласно ГОСТ 6221-90 соответствует требованиям и нормам, указанным в таблице 1.1 [9].

Содержание легких углеводородов, веществ содержащих фосфор и серу, компонентов катализаторов, иных, чем железо, в техническом аммиаке не нормируется.

Требования, предъявляемые к высокочистому аммиаку в России, приведены в таблице 1.2 [10].

Таблица 1.1 - Содержания аммиака и примесей в техническом

аммиаке по ГОСТ 6221-90 [9]

Наименование показателей Нормы для сортов

А Ак Б

Массовая доля аммиака, % не менее 99.9 99.6 99.6

Содержание влаги в % , не более 0.1 0.2-0.4 0.2-0.4

Содержание масла в мг/л, не более 2.0 2.0 8.0

Содержание железа в мг/л, не более 1.0 1.0 2.0

Таблица 1.2 - Содержания аммиака и примесей в высокочистом

аммиаке, отечественного производства [10]

Наименование показателя качества Норма для марки

5.0 6.0

Массовая доля аммиака, % не менее 99.999 99.9999

Массовая доля воды, % не более 0.0010 0.0001

Массовая концентрация масел, %, не более 1.6-10"5 1.6-10°

Массовая доля общего хлора, % не более 1.6-10° 1.6-10°

Массовая концентрация железа, %, не более 0.8-10° 0.8-10°

Массовая концентрация натрия, %, не более 0.8-10° 0.8-10°

Массовая концентрация никеля, %, не более 0.8-10"5 0.8-10°

Массовая концентрация хрома, %, не более 0.8-10'5 0.8-10°

Массовая концентрация магния, %, не более 0.8Т0"5 0.8-10°

Массовая концентрация алюминия, не более 0.8-10"5 0.8-10°

Объемная доля кислорода, %, не более 5-Ю'4 1-Ю"4

Объемная доля азота, %, не более 5-Ю"4 1-Ю'4

Объемная доля водорода, %, не более 5-Ю"4 МО'4

Объемная доля диоксида углерода, %, не более 5-Ю'4 1 ■ 10"4

Объемная доля метана, %, не более 5-10"4 5-10°

Как было показано в § 1.1 примеси, содержащиеся в высокочистом аммиаке влияют на функциональных характеристики производимых изделий. В работе [11] говориться, что основными лимитирующими примесями в аммиаке является влага и кислород. Поэтому, как видно из таблицы 1.2, в высокочистом аммиаке контролируется содержание воды, постоянных газов, углеводородов, двуокиси углерода, хлорсодержащих соединений и металлов.

Технологический уровень примесей в аммиаке электронной степени чистоты находятся на уровне ~ 10"4 %. Высокие мольные отношения азота и галлия, используемые в росте ваЫ методом ОП МОС (обычно 1000 - 10000), означают, что отношение концентрации кислорода и галлия в газовой фазе

3 ^

составляет 10" - 10"". Это может привести к высокому содержанию кислорода в слоях и повлиять на их качество.

Детальное изучение включений кислорода на электрические и оптические свойства ваК было сделано в работе [12]. Авторы вводили влагу в технологическую среду, с помощью барботажа воды или, наоборот, очищали аммиак, используя ловушку с жидким азотом и барботер, работающий при эвтектической точке А1-1п-Оа. Было установлено, что включения кислорода уменьшается с увеличением температуры роста, а электрические и оптические свойства заметно ухудшились при увеличении концентрации кислорода в эпитаксиальных слоях (замечено увеличение остаточной электронной концентрации, расширение линий фотолюминесценции). У кислорода и азота подобные ковалентные радиусы, и кислород способен замещать азот в решетке ваК

В работе [6] структуры выращивались на сапфировых подложках (001) методом ОП МОС в модифицированной установке Epiquip УР 50-КР. Температура роста эпитаксиальных слоев составляла 1070 °С. Для исследования влияния чистоты аммиака на электронные свойства слоев (А1)ОаИ и модулировано-легированных гетероструктур АЮаМОаИ были проведены исследования специально не легированных эпитаксиальных слоев ваМ, выращенных с использованием аммиака с чистотой 99.998% (5Ы) и 99.9999%

(6Ы). По данным предварительных опытов, концентрация N¿-N0 в нелегированных слоях ОаЫ составляла 1-10,6см"3и МО14см"3при использовании аммиака и 6И, соответственно. Как следует из данных, полученных при измерении эффекта Холла, использование аммиака 5Ы вместо 6И приводит к двукратному увеличению концентрации носителей в канале и к значительному падению подвижности при комнатной температуре.

Минимизация кислорода в структурах ваИ и других эпитаксиальных слоях, выращенных методом ОП МОС, имеет важное значение для обеспечения высокой яркости светодиодов и лазерных устройств. Кислород, который является донором [13], образует дефекты кристаллической решетки, которые оказывают влияние на оптические и электрические свойства, такие как фотолюминесценция, оптического поглощение и подвижность Холла [14-17].

Для изделий электроники также вредны примеси углерода, источником которых могут быть СО и С02. Внедряясь в структуры, углерод может образовывать дефекты упаковки, вносить изменения в дискретные энергетические уровни и образовывать центры локализации зарядов и быстро-диффундирующих примесей [18].

1.3 Физико-химические методы глубокой очистки аммиака

Аммиак являются уникальным, наряду с водой, веществом, обладающим аномальными свойствами, о чем свидетельствуют его сильно отличающиеся физико-химические свойства от соседей по Периодической таблице Д.И. Менделеева. Как уже говорилось выше, для получения высокочистого аммиака используются различные физико-химические методы очистки. Разделительная способность физико-химического метода тем больше, чем больше различие этих свойств у разделяемых веществ. Кроме того, важно знать характер изменения свойства при изменении других параметров системы, например, давления. Таким образом, различие в температурах кипеиия для некоторого интервала давлений разделяемых веществ в случае равновесия между жидкостью и паром бинарной

системы очищаемое вещество - примесь является основой для оценки разделительного эффекта [19, 20].

Мы рассмотрим различные методы очистки такие как: двухфазные методы (дистилляционные и кристаллизационные), сорбционные, мембранные (мембранного газоразделение и первапорация), а также гибридные методы, сочетающие в себе несколько методов.

К двухфазным физико-химическим методам разделения и очистки газов относятся методы, для которых разделительный эффект реализуется за счет различия в величинах температур кипения или плавления примеси и основного вещества.

Исследования равновесий жидкость - пар и твердое тело - жидкость, проведенные в [21] для систем аммиак - примеси, показали, что значения коэффициентов разделения в области действия закона Генри, когда концентрация примеси много меньше единицы, отличаются от единицы. В ряде исследований [22-23] показано, что для большого круга веществ их растворы в аммиаке подчиняются закону Генри вплоть до больших значений давления (примерно 10 Па): для азота в [22, 23], водорода в [24, 25], гелия в [26] и аргона в [26, 27]; для метана при сверхвысоком давлении в [28].

Для системы вода - аммиак исследования диаграммы плавкости [29] показало наличие моногидрата НН3-Н20, полугидрата аммиака 2МНз*Н20 и дигидрата аммиака МНз-2Н20, плавящихся при температурах 196.15 К, 195.75 К и 176.15 соответственно. Температура плавления чистого аммиака составляет 195.45 К.

Это обуславливает применение дистилляционпых и кристаллизационных методов для разделения компонентов аммиачных газовых смесей и глубокой очистки аммиака.

Метод дистилляции при высоком давлении с продувкой жидкого аммиака аммиачным паром применяется для очистки аммиака от растворенного в нем водорода [30]. Безводный газообразный аммиак получается испарением жидкого

аммиака с постоянной скоростью [31]. Дистилляционные методы находят применение для очистки аммиака от масла [32] и двуокиси углерода [33].

Хорошие результаты можно ожидать от ректификационного метода очистки. Сведения о применении метода ректификации для глубокой очистки аммиака содержатся в [34], где глубокая очистка аммиака проводилась методом периодической ректификации на стеклянных насадочных колоннах. Применялись две колонны: одна с нижним кубом, другая с кубом в верхней части. После очистки от нижекипящих примесей на колонне с нижним кубом аммиак переводился в другую установку с кубом в верхней части, для очистки аммиака от вышекипящих примесей, в том числе и от воды. На двухкубовой колонне из-за большого объема нижнего куба возникали трудности с выводом паров воды из системы. Все коммуникации колонны (соединительные трубки и краны) имели электронагреватели. Во время работы колонны они нагревались до 323 - 343 К.

Заключение диссертации по теме «Физическая химия», Петухов, Антон Николаевич

ВЫВОДЫ:

1. Определены физико-химические параметры (абсолютная энтропия £°(Т), теплоемкость при постоянном объеме СУ(Т) , изменение энтальпии (#°298-#°о) и энтальпия образования вещества при 298.15 К из элементов в стандартных состояниях энергии активации и энергии образования водородных связей в ассоциатах аммиака с водой и колебательные характеристики ассоциатов аммиака с водой (]ЧНз-Н20, 21чГНз-Н20, ЫН3-2Н20) с помощью квантово-химического комплекса Гауссиан-03. Показано, что наиболее вероятно образование ассоциата аммиака с водой типа М-13-Н20, 2КН3-Н20.

2. Методом Фурье ИК-спектроскопии установлен характер взаимодействия аммиака и воды на поверхности частиц матрицы КВг с различными соотношениями воды и аммиака, а также в различных температурных условиях. Показано, что при взаимодействии аммиака с водой образуется ассоциат аммиака с водой типа МН3-Н20.

3. Экспериментально определены эффективные коэффициенты разделения для смесей аммиак-кислород, аммиак-азот в статических и динамических условиях. Полученная концентрационная зависимость для системы в статических условиях позволяет предположить, что в системе аммиак - азот (кислород) образуются ассоциаты. Определено влияние скорости перегонки на эффективность глубокой очистки аммиака. Показано, что при малых скоростях перегонки эффективность разделения для систем аммиак -постоянные газы увеличивается. Разработана модель для расчета эффекта разделения в этих системах с учетом изменения температуры поверхности при перегонке.

4. Показано, что аммиак с такими примесями как азот, кислород и вода образует ассоциаты в газовой и жидкой фазе, которые должны учитываться при разработке технологии глубокой очистки аммиака.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Петухов, Антон Николаевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Dufoit, М. Thin Si02 films nitriteded by rapid thermal processing in NH3 or N20 for applications in EEPROM / M. Dufoit, D. Bouvet, J. Mi, N. Novkovski, P. Letourneau // Microelectron . J.: - 1994. - V.25. - № 7. - p. 539-551.

2. Inushima, T. Film growth mechanism of photochemical vapor deposition / T. Inushima, N. Hirose, K. Urata, K. Ito, S. Yamazaki // Appi. Phys. A. - 1988. - № 47.-p. 229-236.

3. Волков, K.E. Химический состав и электропроводность диэлектриков, полученных с помощью ВЧ разряда / К.Е. Волков, В.А. Мараховка и др. // Физико-химические основы электрон, материаловед.: Тез. докл. - Новосибирск: 1988.- 129 с.

4. Speakman, S.P. Characterization of PECVD deposited silicon oxynitride thin films / S.P. Speakman , P.M. Read, A. Kiermasr // Vacuum. - 1988. № 38. - p. 183188.

5. Quay R. Gallium Nitride Electronics. - Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag . -2008.-471 p.

6. Лундин, B.B. Гетероструктуры AlGaN/GaN с высокой подвижностью электронов, выращенные методом газофазной эпитаксии из металлорганических соединений / Лундин В.В., Заварин Е.Е., Бесюлькин А.И., Гладышев А.Г., Сахаров А.В., Кокорев М.Ф., Шмидт Н.М., Цацульников А.Ф., Леденцов Н.Н., Алфёров Ж.И., Каканаков Р. // Физика и техника полупроводников. - 2004. - Т. 38. - вып. 11.-с. 1364-1367.

7. Кузнецов, Л. Д Синтез аммиака / Л.Д. Кузнецов, Л.М. Дмитренко, П.Д. Рабина. - М.: Химия. - 1982. - 296 с.

8. Воротыицев, В.М. Распределение взвешенных частиц субмикронных размеров между жидкостью и паром в процессе перегонки / Воротынцев В.М., Малышев В.М. // Высокочистые вещества. - 1989. - № 1. - С. 126-129.

9. ГОСТ 6221-90 "Аммиак жидкий синтетический".

10. ТУ 2114-005-16422443-2003 "Аммиак жидкий особой чистоты".

11. Gil, В. Group III Nitride Semiconductor Compounds Physics and Applications. New York: Oxford University Press. - 1998. - 492 p.

12. Chung, B-C. The influence of oxygen on the electrical and optical properties of GaN crystals grown by metalorganic vapor phase epitaxy / Chung B-C., Gershenzon M. // J. Appl. Phys. - 1992. - V. 72. - Is. 2. - P. 651-660.

13. Parish, G. / Parish G., Keller S., Denbaars S.P., Mishra U.K. // J. Electron. Mater. 2000, 29, 15.

14. Slack, G.A. Some effects of oxygen impurities on A1N and GaN/ Slack G.A., Schowalter L.J., Morelli D., J.A. Freitas // Jr. Cryst. Growth. - 2002. - 246. -287.-p. 287-298.

15.Koleske D.D., Influence of MOVPE growth conditions on carbon and silicon concentrations in GaN / D.D. Koleske, A.E.Wickenden, R.L. Henry, and M.E. Twigg //Jr. Cryst. Growth. - 2002. - 242 (1-2). - p. 55-69 .

16. Kim TI./ H. Kim, F.J. Faith, and T.G. Andersson // J. Electron. Mater. -2001.-30.- 1343.

17. Freitas, J.A. Donors in hydride-vapor-phase epitaxial GaN / J.A. Freitas ,W.J. Moore, B.V. Shanabrook, G.C.B. Braga, S.K. Lee // J. Cryst. Growth. - 2002. -246.-p. 307 -314.

18. Попенко, В. Ф. Газообразные технологические среды в производстве материалов микроэлектроники / В. Ф. Попенко, П. Д. Щекотов, И. В. Коробов, В. С. Зонтов // Высокочистые вещества. - 1987. - № 3. - С. 222 - 230.

19. Девятых, Г.Г. Летучие неорганические гидриды особой чистоты / Девятых Г.Г., Зорин А.Д. // М.: Наука. -1974. - 208 с.

20. Воротынцев, В.М. Базовые процессы микро- и наноэлектроники / Воротынцев В.М., Перевозчиков В.А., Скупов В.Д.// Нижний Новгород. - 2006. -358 с.

21. Зеляев, И.А. Равновесие жидкость-пар в системах, образованных аммиаком с некоторыми микропримесями / Зеляев И.А., Родченков В.И., Яньков С.В., Красотский С.Г., Николаев А.Е. // Журнал физической химии. - 1977. - Т. 51.-В. 1.-С. 273-275.

22. Reamer, H. H. Phase Behavior in the Nitrogen-Ammonia System / Reamer H. H., Sage В. H. //J. Chem. Eng. Data. - 1959. - V. 4. - №4. - P.303 - 305.

23. Неводные растворители / Под ред. Т. Ваддингтона. Перев. с англ. - М.: Химия. - 1971. - 376 с

24. Reamer, Н. Н. Phase Behavior in the Hydrogen-Ammonia System/ Reamer H. H., Sage В. H. //J. Chem. Eng. Data. -1959. -V.4. - №2. - P. 152 - 154.

25. Ипатьев, В.В. Равновесие жидкость пар в системе аммиак - водород / Ипатьев В.В., Теодорович В.М. // Журнал органической химии. - 1932. - № 2. - С. 305 -314.

26. Cseko, G. Determination of solubility of argon in liquid ammonia by the use of mass spectrometer / Cseko G., Cordines J. // J.Inorg.a.Nucl.Chem. -1960. - №1. -Vol. 14. - P.139-141.

27. Mickels, A. Determination of solubility of argon in liquid ammonia / Mickels A., Dumonlin E. Van Dijk // J.Th.Physica. - 1960. - Vol. 27. - № 9. - P. 886890.

28. Кричевский, И.Р. Фазовые и объемные соотношения в системах жидкость-газ при высоких давлениях V. (Система аммиак-метан)/ Кричевский И.Р., Ефремова Г.Д. // Журнал физической химии. - 1953. - Т. 27. - № 11 - С. 1682 - 1685.

29. Миронов, К.Е. Диаграмма фазовых превращений H20-NH3// Журнал общей химии. - 1955. - Т. 25. - № 6. - С. 1081-1086.

30. Мельников, Б.Г. Очистка аммиака методом ректификации / Мельников Б.Г., Низяев В.М., Хмель Р.И. // Хим. Промышленность. - 1971. - №6. - С. 437 -448.

31. Патент № 14333, Япония. Установка для получения аммиака. / О. Теруо, - Заявл. 28.08.1968. Опубл. - 28.04.1972.

32. Патент № 67421, ПНР. Korolewicy Stanislaw и др. Удаление паров масла из газообразного аммиака, полученного в испарителе.. Заявл. 15.02.1967. -Опубл. 28.02.1973.

33. Schmid, A. Ein neues Verfahren fur Trennung von Ammoniak und Kohlendioxid// Chem. Ing. Tech. - 1970. - Vol. 42. - № 8. - P. 521-523.

34. Патент № 7001490, США. Purification of ammonia by distillation. -Опубл. 21.02.2006.

35. Патент № 6534027, США. Process for producing ammonia with ultra-low metal content. - Опубл. 18.05.2003.

36. Патент WO 2006/005990, международный. Purification and transfilling system of ammonia. - Опубл. 19.01.2006.

37. Химическая энциклопедия: В 5 т.: т. 2: Даффа - Меди / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др. М.: Сов. энцикл. 1990. 671 с.

38. Родченков, В.И. Получения аммиака особой чистоты. Дис. канд. хим. наук, Горьковский государственный университет им. Н.И. Лобачевского. -Горький. - 1978. - 141 с.

39. Воротынцев, В.М. Получение веществ для волоконной оптики, под ред. А.Д. Зорина. - Из-во Горьк. гос. ун-та. - Горький. - 1980. - с.78.

40. Девятых, Г.Г. Глубокая очистка кислорода от воды методом криофильтрации / Крылов В.А, Лазукина О.П., Лазарев С.Е., Максимов Г.А., Семенов С.В., Хоршев В.А., Щапин С.М. // Высокочистые вещества. - 1990. - 2. -с 108.

41. Патент № 2327640 РФ, Способ глубокой очистки аммиака / Воротынцев В.М., Малышев В.М., Тарабуров П.Г., Воротынцев И.В. -Опубл. 27.06.2008. - БИ № 18.

42. Авт. свид. СССР № 196742, 20.09.63

43. Авт. свид. СССР №415026. 27.06.74.

44. ГОСТ 2114-004-23102861-99

45. Патент № 5766319, США. Electrofilter - Ammonia. - Опубл. 16.06.1998.

46. Патент № 5755934, США. Point-of-use ammonia purification for electronic component manufacture. Inventors: Joe G. Hoffman, R. Scot Clark. - Опубл. 26.05.1998.

47. Патент № 2263860, РФ. Устройство для фильтрации криогенных газов. Заявка: 2004108486/06. -25.03.2004

48. Патент 3054726, США. Fields М.С., Rice R.D. Method of recovery ammonia form aqueous ammonia vapors by a two-stages steam distillation operation. -Опубл. 12.12.1967.

49. Патент № 2992703, США. Vasan S., Cook L.II. Separation of carbon dioxide from ammonia. - Опубл. 18.07.1961.

50. Патент № 6749819 , США. Process for purifying ammonia. Inventors: Kenji Otsuka, Satoshi Arawaka, Takashi Kasaya, Tomohisa Ikeda. - Опубл. 15.06.2004.

51. Семенова, Т.А.. Очистка технологических газов. / Семенова Т.А., Лейтес И.Л. и др. // М.: Химия. - 1969. - 392 с.

52. Мулдер, М. Введение в мембранную технологию / Мулдер М. // М.: Мир. 1999.-513 с.

53. Чикина, Н.Л. Мембранное разделение газовых смесей, содержащих водород и аммиак / Чикина Н.Л., Черняков И.Е., Гдалин С.И. и др. // Тезисы докладов Всесоюзной научной конференции «Состояние и развитие мембранной техники». - Москва. 1989. - С. 93-94.

54. Чикина, Н.Л. Изучение процесса мембранного разделения продувочных газов агрегатов синтеза аммиака / Чикина Н.Л., Новицкий Э.Г., Гдалин С.И. и др. // Тезисы докладов конференции «Мембранные методы разделения смесей». - Владимир. 23-27.12.1991. - С. 188 - 189.

55. Чикина, Н.Л. Разделение продувочных газов процесса синтеза аммиака в мембранных аппаратах с плоской ассиметричной поливинитриметиловой мембраной / Чикина Н.Л., Черняков И.Е., Дубинский Г.Я. и др. // Химическая промышленность. - 1990. - № 12. -С. 724 - 727.

56. Патент № 4230463, США. Multicomponent membranes for gas separations. - Опубл.:28.10.1980.

57. Fourcras J. La permeation gazeuse / Fourcras J., Rodet G. // Informations Chimi. - 1977. - № 165. - P. 145-146, 149-152.

58. Аналитический контроль производства в азотной промышленности. Вып. 2. М.: Госхимиздат. 1956.

59. Бондаренко, А.Г. Выделение аммиака из смеси аммиак - водород с применением мембран из поликапронамида / Бондаренко А.Г., Щитенко Н.М, Кириченко В.И. и др. // Тезисы докладов конференции «Мембранные методы разделения смесей». -Черкесск. 23-27.12.1991. - С. 185 - 186.

60. Авт. свид. № 1063774 А Способ выделения аммиака из газовых смесей. - 1983.

61. Brandup J. et el. (Eds), Polymer Handbook, Willey, New York, - 2nd edn.. 1975. - P. III-239.

62. Mercea V.P. Permeatia gazelor prin membrane asimetrice de acetate de celluloza // Revista de Chimie. - 1992. - V. 43. - № 3-4. - P. 121 - 128.

63. Воротынцев, И.В.. Проницаемость аммиака через ацетатцеллюлозную мембрану / Воротынцев И.В., Дроздов П.Н., Карякин Н.В. // Неорганические материалы. - 2006. - Т. 42. - № 3. - С. 231 - 235.

64. Семенова, С.И. Об экстремальной зависимости коэффициентов селективности от температуры и давления / Семенова С.И., Смирнов С.И., Карачевцев В.Г. // Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции по мембранным методам разделения смесей. - Москва. 27 - 29.05.1987. - С. 40 - 43.

65. Robb, W.L. Thin silicone membranes-their permeation properties and some application / Annals of the N.Y. Academy of sciences. - 1968. - V.146. - p. 119-137.

66. Воротынцев, В.M. Исследование проницаемости летучих неорганических гидридов элементов III-VI групп через полимерные мембраны типа «Силар» / Воротынцев В.М., Дроздов П.Н., Носырев С.А., Семенова С.И., Карачевцев В.Г. // Высокочистые вещества. -1988. - № 3. - С. 205 - 207.

67. Воротынцев, И.В. Проницаемость аммиака через полимерные газоразделительные мембраны, Дис. канд. хим. наук. Нижегородский государственный технический ун-т. - Н.Новгород. - 2006. - 119 с.

68. Патент № 3455931, США. Ammonia analysis system. - Заявл. 28.08.1968. -Опубл. 8.12.1970.

69. Патент № 4364759, США. Methods for preparing anisotropic hollow fiber membranes comprising polymer of acrylonitrile and styrene and hollow fiber membranes produced therefrom. - Заявл. 20.02.1980. Опубл. 21.12.1982.

70. Tricoli, V.Ammonia selective hollow fibers. / Tricoli V., Cussler E.L. // J. Membr. Sci. - 1994. - V. 104. - P. 19-26.

71. Timashev, S.F. Specifics of high selective ammonia transport through gasseparation membranes based on perfluorinated copolymer in the from of hollow fibers. / Timashev S.F., Vorobiev A.V., Kirichenko V.I., Popkov Yu.M.,Volkov V.I., Shifrina R.R., Lyapunov A.Ya., Bondarenko A.G., Bobrova L.P. // J. Membr. Sci. - 1991. - V. 59. -P. 117-131.

72. Воробьев, A.B. Проницаемость аммиака и диоксида углерода через перфторированные сульфокатионитовые мембраны / Воробьев А.В., Бекман И.Н. // Известия АН. Серия химическая. - 2002. - №2. - С. 262 - 268.

73. Сапрыкин B.J1. Мембранное газоразделение. Комбинирование мембранных и пемембранных способов разделения (Обзор) // Химическая технология. - 1992. - №3. - С. 20-31.

74. Шелехин, А.Б. Математическое описание процессов газопереноса в мембранных абсорберах / Шелехин А.Б., Тепляков В.В., Бекман И.Н. // Теорет. основы хим. технологии. - 1992. - Т.26. - №4. - С.570-573.

75. Bessarabov, D.G.Use of nonporous polymeric flat-sheet gas-separation membranes in a membrane-liquid contactor: experimental studies / Bessarabov D.G., Jacobs E.P., Sanderson R.D., Beckman I.N. // J. Membr. Sci. 1996. - V. 113. - P.275-284.

76. Бекман, И. H. Диффузионные процессы в абсорбционном модуле мембранного контактора / Бекман И. Н., Бессарабов Д. Г., Сандерсон Р. Д. // Вестник МГУ. Сер.2. 2000. - Т.41. - № 4. - С. 266-270.

77. Бекман, И. Н. Разделение газовой смеси в абсорбционном модуле мембранного контактора / Бекман И. Н., Бессарабов Д. Г., Сандерсон Р. Д. // Вестник МГУ. - Сер.2. - 2001. - Т. 42. - № 1. - С. 60-66.

78. Амосова, O.JI. Мембранно-адсорбционный метод выделения водорода из многокомпонентных газовых смесей биотехнологии и нефтехимии / Амосова О.Л., Малых О.В., Тепляков В.В. // Крит. Технол. Мембраны - 2008, - №2. - С. 26-39

79. Mavroudi, М. Reduction of С02 emission by a membrane contacting prosecc / Mavroudi M., Kaldis S.P., Sakellaropoulos G.P. // Fuel. - 2003. - V. 82. - P. 2153-2159.

80. Chen, H. Selective C02 separation from C02-N2 mixtures by immobiazed carbonate-glycerol membranes / Chen H., Kovvali A.S., Majumdar S., Sirkar K.K // Ind.Eng.Chem.Res. - 1999. - V. 38. - P. 3489-3498.

81. Ward W.J., Robb W.L., Carbon dioxide-oxiden separation: facilitated transport of carbone dioxide across a liquid film // Science. - 1967. - V. - 156. - P. 1481-1484.

82. Kumar P.S., Hogendoorn J.A., Feron P.FI.M., Versteeg G.F. New absorption liquids for the removal of C02 from dilute gas stream using membrane contactors // Chemical Eng.Science. - 2002. - V. 57. - P. 1639-1651.

83. Usachov, V.V. / Experimental study of the membrane contactor system for gas dehumidation // Usachov V.V., Laguntsov N.I., Okunev A.Y., Teplyakov V.V., Glikhov S.D. Ars Separatoria Acta. Poland. - 2003. - V. 2. - P. 36-46.

84. Dindore, V.Y. Modeling of cross-flow membrane contactors: physical mass transfer processes / Dindore V.Y., Brilman D.W., Versteed G.F. // J. Membrane Sci. -2005.-V. 251.-P. 209-222.

85. Chen, H. Immobilized glycerol-based liquid membranes in hollow fiver for selective C02 separation from C02-N2 mixtures / Chen H., Obuskovic G., Majumdar S., Sirkar K.K. // J. Membrane Sci. - 2001. - V. 183. - P. 75-88.

86. Патент № 4762535, США. Laciak Daniel V., Pez Guido P. Ammonia separation using semipermeable membranes - amine or ammonium salt blended with polymer. - Опубл. 09.08.1988.

87. Патент № 4758250, США. Laciak D.V., Pez G.P. Ammonia separation using ion exchange polymeric membranes and sorbents. - Опубл. 19.06.1988.

88. Norddahl, В. Membrane contactor for ammonia striping pilot scale experience and modeling / Norddahl В., Horn V.G., Larsson M., du Preez J.H., Christensen K. // Dasalination. - 2006. - V. 199. - P. 172-174.

89. Воротынцев, B.M. Разделение газовых смесей методом абсорбционной первапорации / Воротынцев В.М., Дроздов П.Н., Колотилов Е.Ю. // Теорет. основы хим. технологии. - 2001. - Т.35. - №6. - С.558-592.

90. Vorotyntsev, V.M. Gas mixtures separation by an absorbing pervaporation method / Vorotyntsev V.M., Drozdov P.N., Kolotilov E.Y. // Desalination. - 2002. -V.149. - P.23-27.

91. Воротынцев, B.M. Математическое моделирование процесса глубокой очистки газовых смесей методом абсорбционной первапорации / Воротынцев В.М., Дроздов П.Н., Воротынцев И.В., Балабанов С.С. // Теоретические основы химической технологии - 2011. - Т. 45. № 2. - С.194-198.

92. Воротынцев, В.М. Совмещенный метод ректификации и диффузии через полимерные мембраны при глубокой очистке веществ / Воротынцев В.М., Дроздов П.Н. //Журнал прикладной химии. - 1997. - Т. 70. - №10. - С. 1628-1685.

93. Stephan, W. Design metrology for a membrane distillation column hybrid process / Stephan W., Noble R.D., Koval C.A. // J. Membr. Sci. - 1995. - V.99. - N3. -P.259-272.

94. Патент 4654047, США . Hybrid membrane/cryogenic process of hydrogen purification. - Опубл. 31.03.1987.

95. Davis, J.C. Facilitated transport membrane hybrid systems from olefin purification / Davis J.C., Valus R.J., Eshraghi R., Velikoff A.E. // Separ. Sci. and Technol. - 1993. - V.28. - № 1-3. - P. 463-476.

96. Патент 4687498, США. Argon recovery from hydrogen depleted ammonia plant purge gas utilizing a combination of cryogenic and non- cryogenic separating means. - Опубл. 18.08.87.

97. Дорофеева, O.B. Автореферат: Развитие и применение методов расчета термодинамических свойств газообразных соединений // О.В. Дорофеева М.: -2008. - 80 с.

98. Gaussian 03, Revision A.l, M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J.R. Cheeseman, J.A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K.N. Kudin, J.C. Burant, J.M. Millam, S.S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G.A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Kiene, X. Li, J.E. Knox, H.P. Hratchian, J.B. Cross, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A.J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J.W. Ochterski, P.Y. Ayala, K. Morokuma, G.A. Voth, P. Salvador, J.J. Dannenberg, V.G. Zakrzewski, S. Dapprich, A.D. Daniels, M.C. Strain, O. Farkas, D.K. Malick, A.D. Rabuck, K. Raghavachari, J.B. Foresman, J.V. Ortiz, Q. Cui, A.G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B.B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R.L. Martin, D.J. Fox, T. Keith, M.A. Al-Laham, C.Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P.M.W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M.W. Wong, C. Gonzalez, J.A. Pople, Gaussian. - Inc., Pittsburgh PA. - 2003.

99. Foresman, J.B. Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, Gaussian Inc. Pittsburg, PA. - 1996. - p. 303.

100. NIST Standard Reference Database. - NIST. -USA. - 2010.

101. Fortes A.D., Diss. doc. phyl. science, Computational and Experimental Studies of Solids in the Ammonia-Water System // University of London, London, -2004, - 234 p.

102. Loveday J., Nelmes R. J., in Science and Technology of High Pressure: Proceedings of AIRAPT-17, Eds M. H. Manghnani, W. J Nellis, M. T. Nicol, Universities Press. - Hyderabad. - India. - 2000.

103. Pople, J. A. A complete basis set model chemistiy. III. The complete basis set quadratic configuration interaction family of methods /J. A. Pople, M. Head-Gordon, D. J. Fox, K. Raghavachari, and L. A. Curtiss. // J. Chem. Phys. - 1989. - 90. - p. 5622.

104. Curtiss, L.A. Gaussian-1 theory of molecular energies for second row compounds / C. Jones, G.W. Trucks, K. Raghavachari, J.A. Pople //J. Chem. Phys. -1990.-93.-p. 2537.

105. Curtiss, L.A., Assessment of Gaussian-2 and Density Functional Methods for the Computation of Enthalpies of Formation / Curtiss L.A, K. Raghavachari, P.C. Redfern, J.A. Pople // J. Chem. Phys. - 1997. - 106. - p. 1063.

106. Raghavachari, K. Accurate Thermochemistry for Larger Molecules: Gaussian-2 Theory with Bond Separation Energies / Raghavachari K., B.B. Stefanov, L.A. Curtiss // J. Chem. Phys. - 1997. - 106. - p. 6764 - 6767.

107. Baboul, A.G. Gaussian-3 Theory using Density Functional Geometries and Zero-Point Energies / Baboul A.G., L.A. Curtiss, P.C. Redfern // J. Chem. Phys. -1999.- 110.-p. 7650.

108. Curtiss, L.A. Assessment of Gaussian-3 and Density Functional Theories for a Larger Test Set / Curtiss L.A, K. Raghavachari, P.C. Redfern, J.A. Pople // J. Chem. Phys, 2000. - 112. - p.7374.

109. Curtiss, L.A. On Comparisons of Experimental Thermochemical Data with G3 Theory / Curtiss L.A, K. Raghavachari, P.C. Redfern, G.S. Kedziora, J.A. Pople // J. Phys. Chem. - 2001. - 105. - p. 227.

110. Curtiss, L.A. Assessment of Gaussian-3 and Density Functional Theories on the G3/05 Test Set of Experimental Energies / Curtiss L.A, P.C. Redfern, K. Raghavachari, J. Chem. Phys. - 2005. - 123.- 124107.

111. Curtiss, L.A. Gaussian-4 theory / Curtiss L.A, P.C. Redfern, K. Raghavachari // J. Chem. Phys. - 2007. - 126, 084108

112. Shough, A.M. Poly functional Methodology for Improved DFT Thermochemical Predictions / Shough A.M., D.J. Doren, D.M. Di Toro // J. Chem Phys.-2008. - 112, 10624.

113. Atreya, S. K. Composition and origin of the atmosphere of Jupiter—an update, and implications for the extrasolar giant planets / Atreya S. K, Mahaffy, P. R, Niemann, H. B, Wong, M. II, & Owen, T. C. // Planet. Space Sci. - 2003. - Planet. Space Sci. -51.- 105.

114. Hofstadter, M. D. Latitudinal variations of ammonia in the atmosphere of Uranus: An analysis of microwave observations / Hofstadter, M. D, Muhleman, D. O. // Icarus. - 1988. - 81. - p. 396 - 412

115. Lindal, G. F. The atmosphere of Neptune - an analysis of radio occultation data acquired with Voyager 2 // AJ. - 1992. - 103. - p. 967 - 982.

116. Bockelee-Morvan,D., Crovisier, J., Mumma,M.,&Weaver, H. 2004, in Comets II, ed.M. Festou, H. Keller, & H.Weaver (Tucson, AZ: Univ. Arizona Press). -391

117. Kargel, J. S. The volcanic and tectonic history of Enceladus / Kargel J. S. & Pozio, S. Icarus. - 1996. - 119.-385

118. Multhaup, K. The Volcanic and Tectonic History of Enceladus / Multhaup K., & Spohn, T. Icarus. - 2007. - 186. - 420

119. Spohn, T. Oceans in the icy Galilean satellites of Jupiter? / Spohn T., & Schubert G.// Icarus. - 2003. - 161.-456

120. Mitri, G. Resurfacing of Titan by ammonia-water cryomagma / Mitri G., Showman A., Lunine J., & Lopes R // Icarus. - 2008. - 196. - p. 216

121. Moore, M.H. Ammonia-water ice laboratory studies relevant to outer Solar System surfaces /M.H. Moore, R.F. Ferrante, R.L. Hudson, J.N. Stone // Icarus. -2007.- 190.-p. 260

122. Ferraro, John R The infrared spectrum of ammonia hydrate: Explanation for a reported ammonia phase / Ferraro John R., Godfrey S., Uwe Fink // J. Chern. Phys..- 1981.-74 (2).-997

123. Sadlej, J. Structure and Energetics of the Weakly Bound NH3 —H20 Complex / J. Sadlej, R. Moszynski, J. Cz. Dobrowolski, A. P. Mazurek // J. Phys. Chem. A- 1999. - 103.- 8528

124. Bertie, J.E. Ammonia dihydrate: Preparation, x-ray powder diffraction pattern and infrared spectrum of NH3-2H20 at 100 K / Bertie J.E., Shehata M.R. // J. Chem. Phys.. 1984. - 81 (1). - 27

125. Zheng, W. Infrared spectra of ammonia-water ices / Zheng W., Jewitt D. I., Kaiser R.I.// AJ. - 2009. - 181. - 53

126. Martins, J.B.L. The interaction of H2, CO, C02, H20 and NH3 on ZnO surfaces: an Oniom Study / Martins J.B.L., Longo E., Salmon O.D., Espinoza A.A., Taft C.A. // Chemical Physics Letters 400. - 2004. - C. 481 - 486

127. Воротынцев, И.В. Комплексообразование аммиака и воды с ацетатцеллюлозой при трансмембранном переносе / Воротынцев И.В, Гринвальд И.И, Калагаев И.Ю, Петухова Н.А, Петухов А.Н. // Мембраны и мембранные технологии. -2013.-3 (2). - С. 49.

128. Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений, М.: Мир. - 1977. - 411 с.

129. Bertie, J. Е. The infrared spectra of the hydrates of ammonia, NH3—H20 and 2NH3—H20 at 95°K / Bertie J. E, & Morrison M. M. // J. Chem. Phys.. - 1980. -73.-p. 4832.

130. Другов, Ю.С. Газохроматографический анализ газов. / Другов Ю.С, Конопелько Л.А. // М. МОИМПЕКС. - 1995. - С.69-77.

131. Raymond, P. W. Scott. Gaschromatography detectors // CRC Press. - 1996. - 536 p. ISBN 0824797795.

132. Девятых, Г.Г. Введение в теорию глубокой очистки веществ. / Девятых Г.Г, Еллиев Ю.Е. // М.: Наука. - 1981. - 319 с.

133. Левич, В.Г. Физико-химическая гидродинамика. - М.: - 1959. - 700 с.

134. Воротынцев, В.М. Распределение взвешенных частиц субмикронных размеров между жидкостью и паром в процессе перегонки / Воротынцев В.М, Малышев В.М. // Высокочистые вещества. - 1989. - № 1. - С. 126 - 129.

135. Рид, Р. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие. / Рид Р, Праусниц Дж, Шервуд ТИ- Л.: Химия . - 982. - 592 с.

136. Никольский П.Б. Справочник химика. - М.: Химия. - 1966. - Т.1. - 1072

с.

137. Голубев, И.Ф. Теплофизические свойства аммиака / Голубев И.Ф, Кияшова В.П, Перельштейн И.И. - М.: Издательство стандартов. - 1978. - 264 с.

138. Нисельсон, Л.А. Межфазовые коэффициенты распределения: Равновесия кристалл - жидкость и жидкость - пар / Нисельсон Л.А, Ярошевский А.Г. // М.: Наука. - 1992. - с. 196.

139. Sawant, M.R. Phase equilibria analysis tfl the binary N2-NH3 and H2-NH3 systems and prediction of ternary phase equilibria / Sawant M.R., Patwardhan A.W., Gaikar V.G. et al. // Fluid Phase Equilibria. - 2006. - V. 239. - P. 52-62.

140. Vetere, A. Vapour-liquid equilibria of the acetylene-ammonia system / Vetere A., Cojutti A., Scaramucci M.A. // Chemical Engineering Science. - 1975. -Vol. 30.-p. 301-31.

141. Wormald, C.J. Ammonia-carbon dioxide association. Second virial cross coefficients for (ammonia+carbon dioxide)derived from gas phase excess enthalpy measurements / Wormald C.J., Wurzberger B. // J. Chem. Thermodynamics. - 2002. -34.-p. 1567-1573.

142. Haupert, L. M. Computational Investigation of Amine-Oxygen Exciplex Formation / Haupert L. M., Simpson G.J., Slipchenko L.V. // J Phys Chem A. - 2011. -115. 36: - p. 10159-10165.

143. Lundell, J. Matrix isolation infrared and ab initio study of the 1:1 complex between ammonia and carbon monoxide / Lundell J., Krajewska M., Rasanen M. // Journal of Molecular Structure. - 1998. - 448. - p. 221-230.

144. Juranic, I. Molecular Orbital Studies of Molecular Exciplexes. Part 1 : AMI and PM3 Calculations of the Ammonia-Oxygen Complex and its Solvation by Water / Juranic I., Rzepa H. S., Minyan Yi // J. Chem. - 1990. - 2. - p. 877 - 883.