Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2003 номер 3

Представлен обзор научной и патентной литературы, отражающей новейшие способы нитрования бензола на твердых катализаторах с целью получения нитробензола. Опубликованные исследования проанализированы с точки зрения возможности их использования для создания новой технологии получения нитробензола на основе гетерогенно-каталитического нитрования бензола.

Представлены структуры более 230 природных галогенированных (хлор-, бром- и йодсодержащих) алкалоидов, выделенных из цианобактерий, растений, грибов, морских водорослей и беспозвоночных. Приведены сведения об их биологической активности.

Рассмотрено изменение термодинамических и кинетических характеристик каталитических процессов, протекающих в условиях механохимической активации катализаторов (механохимический катализ). Показано, что в условиях механохимической активации активность катализаторов должна возрастать, а селективность может меняться в зависимости от соотношения изменений целевой и побочных реакций. Рассмотренные вопросы сформулированы как новое научное направление, которое находится в самом начале своего развития.

Изучены физико-химические и адсорбционные свойства природных цеолитов месторождений Сахаптинского (Красноярский край), Холинского (Читинская область) и Хонгуруу (Якутия). Установлены изменения характеристик цеолитов при контакте со щелочными и кислотными растворами. Сопоставлена эффективность изученных цеолитов в процессах адсорбции нефтепродуктов из газовых и водных сред. Найдена корреляция адсорбционной активности и эффективности природных адсорбентов-цеолитов с содержанием Na, K-компонентов и молярным отношением Si/Al в их составе. Полученные результаты позволили рекомендовать изученные цеолиты для разработки адсорбирующих материалов.

Показана возможность получения композиционного материала из отходов гидролизно-дрожжевого производства – гидролизного лигнина – и полиэтилена в качестве термопластичного связующего. Определено влияние дисперсности гидролизного лигнина и состава компонентов на физико-механические свойства материала. Установлено, что для получения лигнопластика с высокой прочностью и низким водопоглощением необходимо применять мелкодисперсный лигнин при содержании полиэтилена в исходной смеси 20–40 %.

При механической активации смеси гидратированных диоксидов циркония и титана получено аморфное соединение, прокаливание которого при 600 °С приводит к формированию кристаллического титаната циркония. Показана аналогия мягкого механохимического и золь-гель способов получения дисперсного титаната циркония.

Рассмотрены возможности применения механохимического метода для проведения процесса дехлорирования хлорароматических соединений и поливинилхлорида. На основании спектральных исследований предложены возможный механизм и состав продуктов механохимического дехлорирования хлорароматических соединений. Механохимическое превращение гексахлорбензола, 1,4-дихлорбензола и октахлорнафталина, о-нитрохлорбензола в присутствии щелочных агентов протекает с образованием фенолов и нафтолов. Этот процесс можно представить как нуклеофильное замещение в ароматическом ядре. Показано, что интенсивность механического воздействия влияет на соотношение основных продуктов превращения о-нитрохлорбензола. В условиях высокоинтенсивного механического воздействия основным продуктом взаимодействия о-нитрохлорбензола является 2-нитро-3-хлорфенол, в мягких условиях – о-нитрофенол.

Предложена технология переработки шлама сточных вод хромового производства с получением абразивного материала для полирования, с внедрением которой будет эффективно решаться экологическая задача региона. Полученный абразивный материал имеет полирующую способность, превышающую в 5–7 раз способность выпускаемого в настоящее время абразивного оксида хрома, и обеспечивает высокую чистоту обработки поверхности стали ШХ-15 (R_z = 0.08–0.10 мкм), что связано с образованием твердых растворов и, как следствие, изменением абразивной активности и дисперсного состава материала.

Исследовано получение терморасширенного графита из природных образцов графита четырех месторождений России и Украины с использованием различных методов интеркаляции и термической обработки. Установлено, что наиболее перспективным сырьем для его производства является завальевский (Украина) и кыштымский (Россия) графит. Интеркаляция этих образцов хлорной, азотной, уксусной кислотами и хромовым ангидридом с последующей термообработкой в стационарном режиме позволяет получать углеродные материалы с насыпной плотностью около 1 кг/м³. Показано, что термообработка тех же интеркалированных образцов в проточном реакторе дает углеродные материалы со значительно меньшим удельным объемом, однако они обладают рядом технологических преимуществ по сравнению с полученными в стационарных условиях.

Разработаны экологически безопасные методы получения высокочистых жидких кремнийорганических соединений, содержащих связи Si–O–Si, Si–O–B, Si–O–P, Si–O–Sb, Si–N–Si, Si–N–N. Показана перспективность их применения в качестве прекурсоров для плазмохимического осаждения тонких диэлектрических покрытий различного функционального назначения в производстве интегральных микросхем и полупроводниковых приборов. Новые прекурсоры позволяют исключить применяющиеся в настоящее время токсичные, огне-, взрывоопасные и дорогостоящие газы, такие как силан, диборан, фосфин и нестабильный триметилстибин.

Развитие функциональной электроники как альтернативы схемотехническому пути развития микроэлектроники тесно связано с решением ряда задач в области материаловедения и технологии. Полупроводниковые сложные оксиды, магнитные, сенсорные и генерирующие излучение материалы, сегнето-, пьезо- и пироэлектрики приобретают важное значение в современном мире, поскольку выполняют роль "умных" материалов. Потребность в них растет с развитием наиболее прогрессивных отраслей науки и техники, в частности, электроники, компьютерной техники, медицины, лазерных и фотохимических технологий. Из методов получения сложнооксидных материалов весьма перспективны растворные, к которым относится и золь-гель метод. Смешение исходных компонентов в растворе и последующая их термическая обработка приводят к получению гомогенных материалов и снижению температурных и временных параметров синтеза. Это позволяет ввести в состав сложных оксидов химически активные и легкоплавкие компоненты, например свинец и висмут. Важную роль в стабилизации характеристик функциональных материалов играет фактор их чистоты. Отсутствие примесей и однородность фазового состава гарантируют максимальные характеристики и резкие переходы, осуществляемые при работе функциональных материалов. Для получения гомогенных, чистых и морфологически однородных функциональных оксидных материалов авторами предложена экстракционно-пиролитическая технология.

Предложена технология получения оксида магния из рассолов на фоне преобладающего количества хлорида кальция. Показана возможность совместного получения соединений магния и кальция в виде магнезии и шестиводного хлорида кальция. Концентрированные растворы хлорида кальция предложено использовать для приготовления буровых растворов.

Среди минеральных фаз, слагающих почечные камни человека, наиболее распространены сферолитовые агрегаты одноводного оксалата кальция (CaC₂O₄^.H₂O). Исследованы морфология этих агрегатов и условия их образования. Они являются закономерными продуктами кристаллизации в обстановке высокого пересыщения, существующего в почке. Зарождение кристаллов CaC₂O₄^. H₂O происходит преимущественно посредством гетерогенной нуклеации, рост осуществляется в кинетическом режиме. Разрушение оксалатных конкрементов посредством дистанционной ударно-волновой литотрипсии (ДУВЛ) создает многочисленные проблемы у медиков и пациентов, что обусловлено особенностями внутренней анатомии сферолитовых агрегатов. В них выделяются ядра двух типов – фосфаты кальция + органическая матрица или микрокристаллиты CaC₂O₄^. H₂O. Субиндивиды в агрегате имеют тонковолокнистое строение, осложненное геликоидальным скручиванием, что объясняет их аномальные прочностные характеристики и вынуждает признать, что дистанционное разрушение высокоэнергетическими импульсами– наименее целесообразный способ их дезинтеграции и удаления из организма.

В связи с поиском способов выделения осколочного палладия из высокоактивных жидких отходов переработки отработанного ядерного топлива получены новые результаты по экстракции палладия органическими сульфидами из модельных (в отсутствие радиации) нитратно-нитритных растворов, содержащих также ряд сопутствующих элементов (Ag, Ru, Rh, Te, Se, Sb, Mo, Zr, Fe, Ni). Показано, что в исследованных диапазонах кислотности водной фазы (0.5–4.5 М HNO₃), концентрации палладия (0.1–0.7г/л) и температуры (293–313 K) рекомендуемые к использованию сульфиды нефти, диоктил- и дигексилсульфид позволяют достичь извлечения палладия не менее 99 % за время не более 10 с при 10-кратном концентрировании в экстракте. Коэффициенты разделения палладия со всеми элементами, кроме серебра, составляют 10⁶–10⁷. Для очистки палладия от серебра требуется дополнительный аффинаж. Для реэкстракции палладия предложены водные растворы аммиака (1–2 моль/л), которые за 3–4 с обеспечивают извлечение палладия 99–99.9 % при концентрировании в 4 раза. Хорошие показатели селективности, извлечения и концентрирования обусловлены большим специфическим сродством палладия к серо- (органические сульфиды) и азотсодержащим (аммиак) реагентам при высокой лабильности комплексов Pd(II) и связанной с этим необратимостью координационно-химических процессов, которые протекают при экстракции и реэкстракции. Высокая скорость процессов достигается за счет использования оптимально избыточных концентраций органических сульфидов и аммиака.