Главная – Журналы – Поиск по журналам

Приведен обзор систематических исследований неразветвленных радикально-цепных реакций на примере пиролиза углеводородов и дихлорэтана c участием гетерогенных катализаторов. Показано, что при каталитическом пиролизе определяющую роль играет не концентрация радикальных активных центров на поверхности или в газовой фазе, а суммарная концентрация свободных радикалов в единице реакционного объема, что и обусловливает гетерогенно-гомогенный характер процесса. Выявлено четыре типа воздействия поверхности на процесс: ингибирующий, нейтральный, ускоряющий гетерогенную или гомогенную составляющие процесса. Предложена феноменологическая модель этих реакций и экспериментальные доказательства ее справедливости. Для катализаторов, ускоряющих гомогенную составляющую, обнаружен эффект зажигания катализатора и объяснена его природа. Введено понятие сферы катализа - области над катализатором с повышенной концентрацией радикалов, и определены ее размеры и условия существования. Установлены экспериментальные критерии возникновения сферы. Показаны приемы целенаправленного подбора и синтеза катализаторов, выбора способов технологической организации радикально-цепных гетерогенно-гомогенных процессов.

Предложен способ получения биокомпозитных удобрений с повышенной водостойкостью, основанный на последовательной пропитке подложек из коры сосны растворами мочевины и дигидрофосфата калия. Методом растровой электронной микроскопии исследовано строение полученных подложек из коры сосны и удобрений на их основе. Установлена способность биокомпозитных удобрений на основе подложек из коры сосны к медленному вымыванию минеральных компонентов водой в течение длительного времени. В результате обработки удобрений водой при комнатной температуре в течение 15 сут из них удаляется азот, фосфор и калий не более 34.4, 74.3 и 58.4 мас. % соответственно (от их исходного содержания), что свидетельствует об эффекте пролонгированного действия биокомпозитных удобрений из коры сосны. Показано, что применение подложки, полученной экстракционной обработкой коры сосны органическими растворителями, позволяет создать удобрение с большей устойчивостью к удалению водой азота по сравнению с удобрением на основе подложки, полученной обработкой коры сосны 1 % раствором NaOH. Вегетационные эксперименты по проращиванию семян овса сорта “Мегион” выявили одинаковое ростостимулирующее действие биокомпозитных удобрений на основе подложек, полученных разными способами: длина ростков и корней увеличилась в 1.5 раза по сравнению с контрольным опытом (водой). Проведенные исследования продемонстрировали перспективность разработанных удобрений в качестве альтернативы традиционным водорастворимым удобрениям и свидетельствуют о возможности применения для их получения как исходной коры сосны, так и отходов ее экстракционной переработки.

Методами электронной микроскопии и рентгенофлуоресцентного анализа исследовано влияния параметров охлаждения расплава, полученного при восстановительной плавке чуктуконской редкометалльной руды, на состав образующихся силикатной и металлической фаз. Установлены условия восстановления руды и охлаждения полученного расплава, обеспечивающие преимущественный переход железа, марганца, ниобия и титана в металлическую фазу и концентрирование редкоземельных элементов в силикатной фазе, что важно для последующих стадий переработки руды. При относительно быстром охлаждении расплава шлаковая и металлическая части системы однородны. В отличие от этого, при медленном снижении температуры в обеих частях системы наблюдается формирование нескольких фаз различного химического состава.

Современные производства многих важных углеродных материалов основаны на использовании в качестве сырья ароматических фракций каменноугольной смолы - побочного продукта при производстве металлургического кокса для нужд черной металлургии. Инновации по снижению расхода металлургического кокса в доменной технологии и приоритетное развитие бескоксовых способов получения стали приводят к сокращению выпуска коксохимических продуктов, что подрывает перспективы развития производства важнейших углеродных материалов, в том числе необходимых для черной и цветной металлургии. Обоснована актуальность создания альтернативных способов получения ароматического сырья. Отмечена перспективность низкотемпературной переработки углей путем их термосольволизного растворения с получением концентратов ароматических веществ. Показана возможность их использования в качестве сырья для получения углеродных анодов для процесса электролиза алюминия.

Для разработки рекомендаций оптимального потребления продуктов питания с учетом особенностей районов Крайнего Севера и региональной специфики минерального состава проанализировано содержание 25 химических элементов в продуктах питания местного происхождения и завезенных на территорию Магаданской области. Установлено, что в порции говядины, произведенной в Магадане, достоверно больше кальция, натрия и фосфора по сравнению с привозной говядиной. В печени говяжьей местного производства достоверно выше концентрации железа, йода, марганца, цинка. В образце магаданской свинины достоверно выше содержание меди (p = 0.01) и железа (p = 0.1) по сравнению с завезенной продукцией. При оценке содержания микроэлементов в овощах, выращенных в регионе, определено, что по сравнению с привозной в магаданской моркови выше содержание селена, в огурцах - калия, меди и марганца, в свекле - селена и цинка, а порция выращенной в Магадане свежей свеклы способна полностью удовлетворить суточную потребность в марганце. Во всех анализируемых пробах овощей, завезенных из Китая, содержание никеля выше по сравнению с образцами местной продукции. Кроме того, в китайской моркови достоверно выше концентрации бора и кобальта, в томатах и огурцах - хрома и ванадия, в то время как содержание кремния больше в магаданских овощах. При этом превышения допустимых уровней токсичных элементов для всех исследованных образцов не обнаружено.

Прогнозирование физико-механических свойств металлургического кокса - важная задача с точки зрения его эффективного применения в доменном процессе, в химической промышленности, а также в качестве топлива. Развитием этой задачи является физическое обоснование формирования прочности его тела. Предложен метод оценивания распределения молекулярно-ориентированных доменов по размерам, а именно по показателям L_с(высота ламелей) и L_a(длина ламелей). В процессе анализа строения больших и малых доменов установлено, что большие домены менее реакционноспособны по сравнению с малыми. По этой причине возможно применять процесс газификации углекислым газом для того, чтобы удалять малые и оставлять большие домены в теле куска кокса. Результаты выполненных экспериментов свидетельствуют: после газификации в теле куска кокса остаются преимущественно крупные домены. Установлено, что показатели L_с и L_a возросли примерно в 1.5 раза.

Систематическое исследование методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДС) взаимосвязи состава и строения ферросфер скелетно-дендритного типа, выделенных из летучих зол от сжигания угля Экибастузского бассейна, позволило установить общие маршруты их образования и особенности влияния минеральных прекурсоров на их строение. Выделены группы глобул, для брутто-состава полированных срезов которых наблюдается линейная корреляция между содержанием оксидов кремния, железа и алюминия. Показано, что исследованные ферросферы образуются из капель расплава общей системы FeO-SiO₂-Al₂O₃-CaO в процессе кристаллизации отдельных фаз при их охлаждении. Формирование капель расплава происходит за счет последовательного превращения дисперсных продуктов термического превращения ассоциатов минеральных прекурсоров: сидерита, кварца, кальцита и алюмосиликатных составляющих в углеродной матрице. Алюмосиликатным прекурсором, определяющим строение глобул, являются гидрослюды группы иллита. Кристаллизация феррошпинели глобул скелетно-дендритного типа происходит благодаря “затравке” Al,Mg-феррошпинели, образующейся в результате термохимического превращения иллита исходных углей. Наблюдаемая общая тенденция изменения строения ферросфер от крупнокристаллических глобул скелетного типа к мелкокристаллическим глобулам скелетно-дендритного типа объясняется снижением содержания основных шпинельобразующих оксидов FeO, Al₂O₃ и MgO в составе микрокапель расплава.

Одна из наиболее сложных задач при переработке отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) - разделение редкоземельных (РЗЭ) и трансплутониевых элементов (ТПЭ). Это обусловлено близостью экстракционных и сорбционных свойств РЗЭ и ТПЭ. Одним из наиболее производительных промышленно апробированных способов отделения РЗЭ от ТПЭ является экстракция трибутилфосфатом (ТБФ) в присутствии комплексонов. Сложность создания эффективной технологии разделения РЗЭ и ТПЭ заключается в том, что данные элементы способны образовывать множество комплексных соединений как в водной фазе, так и в фазе экстрагента. При этом практически любое изменение в экстракционной системе (рН, тип высаливателя, концентрация целевого компонента и др.) приводит к смене доминирующих реакций и значительному изменению коэффициентов распределения. Указанные особенности поведения рассматриваемых элементов привели к тому, что эффективное проектирование технологии разделения РЗЭ и ТПЭ практически невозможно без создания многофакторной компьютерной модели процесса. Удобным элементом для представления и обработки данных при моделировании гидрометаллургических процессов служит формальная система уравнений химической термодинамики (ХТД). Основываясь на данном постулате, разработан новый специализированный численный метод для расчета состава равновесных химических систем итерационным решением формальной системы уравнений ХТД. С помощью программы, основанной на данном численном методе, проведена оптимизация технологии экстракционного разделения РЗЭ и америция.

Исследовано воздействие электронно-лучевой обработки дозами до 450 кГр на свойства триаминотринитробензола (ТАТБ). Выявлены линейная зависимость количества парамагнитных центров от дозы обработки и их устойчивость при нагревании. Показано, что электронно-лучевая обработка приводит к увеличению межслоевого расстояния в кристаллической структуре ТАТБ, существенно увеличивает его летучесть и снижает температуру начала интенсивного разложения на 20 °С.

Разработаны методики, контролирующие содержание железа на всех стадиях механохимического синтеза алюминатов лития. Предложены методики определения содержания железа двумя независимыми методами: молекулярной и атомной спектрометрией. При содержании железа ниже 10^-3 мас. %, а также для алюмосодержащих проб следует использовать метод атомно-абсорбционной спектрометрии. Обнаружено, что содержание лития в образце (до 1 г/л) не влияет на аналитический сигнал железа в пробе с концентрацией 2-5 мкг Fe/мл при анализе карбоната лития атомно-абсорбционным методом.