Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2015 номер 3

Представлен краткий обзор, посвященный применению ионных жидкостей в качестве потенциальных реакционных сред и каталитических систем в синтезе полимеров. Описаны наиболее известные направления синтеза полимеров с применением ионных жидкостей. Показаны преимущества процесса полимеризации в ионных жидкостях по сравнению с традиционными растворителями: высокий выход полимера, улучшенные свойства полимера, легкость его выделения из реакционной среды.

Приведены результаты исследования продуктов термолиза каменного угля Тавантолгойского месторождения (Монголия): твердого остатка термического разложения угля, смолистой фракции, жидкого конденсата возгонов и выделенной из конденсата органической фракции.

Разработана технология переработки промышленного отхода производства линейного полиэтилена, получаемого по жидкофазной технологии полимеризации в присутствии катализаторов Циглера–Натта. Технология предусматривает разделение отхода методом центрифугирования и простой перегонки фугата с получением низкомолекулярного полиэтилена, низкокипящей фракции углеводородов (130–210 °С) и кубового остатка. Установлены основные технические характеристики и области практического применения продуктов переработки отхода.

Впервые на основании природных минералов галлуазита, обсидиана и доломита методом гидротермального синтеза получен редкий цеолит левинит. Минерал изучен с применением дериватографического, рентгенофазового, рентгеноспектрального и электронно- микроскопического методов анализа. Исследованы дегидратационные-регидратационные, катионообменные свойства, вычислен кислородный объем полученного продукта.

Исследован структурно-групповой состав природных нефтяных эмульгаторов. Показано, что увеличение содержания воды в эмульсиях приводит к существенному возрастанию в составе межфазного слоя доли асфальтенов и к снижению содержания смолистых компонентов. Установлено, что в составе н-алканов межфазных слоев эмульсий с деминерализованной и пластовой водой повышается доля низко- и высокомолекулярных н-алканов.

Рассмотрены особенности пирометаллургической переработки редкометальных, практически необогатимых руд Чуктуконского месторождения (Красноярский край). Для обогащения редкоземельных металлов (РЗМ) предложено применять глубокое восстановительное плавление руды с использованием бурого угля в качестве восстановителя. В процессе восстановительного плавления проведено разделение расплава на металлическую и вспененную силикатную часть, обогащенную РЗМ. Проанализировано распределение железа, марганца, ниобия, титана и РЗМ в металлической и шлаковой частях расплава. Отмечаются особенности в поведении железа при восстановительном плавлении. Показано, что обогащение силикатной части расплава редкоземельными оксидами происходит в полном соответствии с термодинамическими расчетами. С использованием электронного микроскопа ТМ–3000 методом картирования проанализирована связь лантана с церием и неодимом. Образующиеся лантан-цериевые ассоциаты (зародыши) наблюдаются как в стеклофазе, так и во вспененном материале (пеносиликате) в виде отдельных фаз. Показана возможность выщелачивания редкоземельных металлов слабым раствором серной кислоты, которое осложняется образованием геля кремнекислоты.

Исследованы процессы механохимического и керамического синтеза молибдата кальция из гидроксида кальция и гептамолибдата аммония. Установлено, что в процессе механохимического синтеза образуется CaMoO₄, который не требует дальнейшей термической обработки. При использовании керамического способа необходимо проводить прокаливание при температуре 650 °С.

Исследована сорбция ионов индия, железа (III) и цинка из монокомпонентных растворов в широком интервале кислотности (4-500 г/дм³ H₂SO₄) на слабокислотных катионитах с функциональными группами Purolite S955 (дифосфоновая (-PO₃H₂)₂, сульфоновая (-SO₃H), карбоксильная (-СООН)), Lewatit TP260 (CH₆NO₃P - аминометилфосфоновая), Lewatit TP272 (бис-(2,4,4)триметилпентилфосфиновая - C₁₆H₃₅O₂P). Установлено, что величина сорбции ионов индия и железа (III) остается неизменно высокой (88-99 %), степень извлечения ионов цинка (4-350 г/дм³ H₂SO₄) снижается в интервалах 87.0-2.0 % (S955) и 56.0-0.1 % (TP260), а ионов железа (II) (4-150 г/дм³ H₂SO₄) - с ~100 до ~50 %. Из многокомпонентного раствора (C₀ = 4.4 ммоль/дм ³; 100 г/дм³ Н₂SO₄; Ж/Т = 8; t = 25 мин) индий лучше всего отделяется от железа (D_р = 2.8) и цинка (D_р = 7.2) на ионите Purolite S955: степень извлечения достигает 95 %. Благодаря этому слабокислотный катионит Purolite S955 можно использовать в процессах селективного выделения индия сорбцией из кислых растворов выщелачивания цинковых концентратов.

Исследована экстракция цинка из солянокислых растворов триалкилфосфиноксидом (ТАФО) в толуоле. Показано, что зависимость извлечения цинка в органическую фазу от концентрации соляной кислоты носит экстремальный характер: увеличение экстракции цинка с ростом концентрации кислоты обусловлено возрастанием доли экстрагируемых хлорокомплексов цинка, а уменьшение — с конкурирующим влиянием соляной кислоты. Определены составы экстрагируемых соединений: при низкой концентрации HCl (≤1.35 моль/л) цинк в органическую фазу извлекается в виде нейтральных молекул хлорида цинка состава [ZnCl₂ × 2ТАФО], а при увеличении кислотности - в виде комплексных металлогалогенидных кислот, типа HZnCl₃ и H₂ZnCl4. Из-за высоких коэффициентов распределения цинка реэкстракция его водой сильно затруднена. Введение в органическую фазу, содержащую ТАФО, пара-трет -бутилфенола (АФ) значительно упрощает реэкстракцию цинка и создает предпосылки для разработки экстракционной технологической схемы, позволяющей эффективно извлекать цинк из солянокислых полиметаллических растворов смесями ТАФО и АФ. Определены основные технологические параметры, обеспечивающие высокую степень извлечения цинка и отделения его от примесей (Fe, Cu, Mn и Pb), в том числе концентрации реагентов, потоки водной и органической фаз, число ступеней экстракции. Коэффициент разделения цинка от основной примеси (железа) β_Zn/Fe = 15-25. Схема включает экстракцию цинка смесью ТАФО и алкилфенола, отмывку экстракта от примесей разбавленной HCl (~0.5 моль/л) и реэкстракцию цинка водой. Дальнейшее концентрирование цинка и его конверсия в сульфатный раствор осуществляются с помощью экстракции ди(2-этилгексил)фосфорной кислотой (Д2ЭГФК). Высокая степень извлечения цинка (~99 %) достигается всего за 11-13 экстракционных ступеней. Разработанный процесс может быть использован для эффективного извлечения цинка из хлоридных и хлоридно-сульфатных растворов выщелачивания цинковых руд и концентратов.

Показано, что в структуре смол природного битума Ашальчинского месторождения (Татарстан) присутствуют фрагменты, связанные эфирными и сульфидными мостиками. Состав таких фрагментов изучен с использованием методов химической деструкции, жидкостно-адсорбционной хроматографии и хромато-масс-спектрометрии. Установлено, что через эфирные и сульфидные мостики в молекулах смол ашальчинского битума связаны нормальные и разветвленные алканы, алкилциклопентаны и алкилциклогексаны, фенилалканы с различным положением фенильного заместителя, моно-, би-, три- и тетраалкилбензолы, алкилзамещенные нафталины и фенантрены, бензо- и дибензотиофены, алифатические кислоты и эфиры, циклические спирты и бициклические терпеноидные сульфиды. При этом связь насыщенных и ароматических углеводородов, дибензотиофенов, сульфидов и алифатических кислот осуществляется посредством эфирных и сульфидных мостиков. Алифатические эфиры связаны только сульфидными мостиками, а циклические спирты — только эфирными мостиками. Среди идентифицированных соединений преобладают насыщенные углеводороды, в основном нормальные алканы. Присутствие в их составе углеводородов С₂₀ и выше свидетельствует о наличии в структуре смолистых веществ ашальчинского битума длинных алифатических цепей. В ряду ароматических углеводородов доминируют н-алкилбензолы, нафталины и фенантрены, а в ряду гетероатомных соединений — алкилдибензотиофены.

Изучены термодинамические и кинетические основы взаимодействия компонентов системы CuSO₄–Na₂CO₃–WO₃ в гетерогенной среде. На основе полученных данных разработан оптимизированный по сравнению с известными вариантами твердофазного метода синтеза CuWO₄ способ получения вольфрамата меди (II) с высоким выходом целевого продукта.

Приготовлены, охарактеризованы и испытаны в реакции селективного гидрирования ацетилена новые Pd-катализаторы на основе стекловолокнистых материалов. Несмотря на экстремально низкое содержание палладия, катализаторы проявляют высокие активность и селективность благодаря способности стекла стабилизировать в приповерхностных слоях высокодисперсные частицы Pd размером 1 нм и селективно абсорбировать только легкополяризуемые молекулы (ацетилен), несмотря на большой избыток этилена. В результате при достижении полной конверсии ацетилена прирост этилена достигает почти 60 %, что превышает селективность современных промышленных катализаторов.

Определено влияние ингибирующих присадок различной химической природы на состав парафиновых отложений газоконденсата Уренгойского месторождения. Установлено, что наиболее эффективны присадки на основе полиалкилметакрилатов. Применение высокоэффективных присадок приводит к концентрированию высокомолекулярных парафиновых углеводородов и к снижению доли нафтено-ароматических углеводородов в составе осадков.

В 2014 г. завершилось объявленное ООН “Десятилетие образования для устойчивого развития”. В статье представлены предварительные итоги Десятилетия, рассказывается о работе, которая была проведена в течение этого десятилетия в Институте химии и проблем устойчивого развития Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева.