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.

Выполнено термодинамическое моделирование гипергенных процессов в хвостах обогащения медно-никелевых руд при варьировании температуры (3 и 20 °С), а также процессов испарения воды в верхних слоях хвостов в летние месяцы при низких коэффициентах фильтрации. Установлено, что основными катионами поровых растворов являются ионы магния, кальция, никеля и меди, преобладающими анионами - сульфат- и гидрокарбонат-ионы. Главные новообразованные фазы в системе - минералы группы смектитов, а также гетит, карбонаты, кремнезем, хлорит, гипс.

The efficiency of the dissolution of bituminous coal at moderate temperature to produce quinoline-soluble substances was studied using commercially available coal tar (CT), its anthracene fraction (AFCT), heavy coal semicoking tar (HCST), heavy gas oil from catalytic cracking of petroleum (HGOCC), their binary blends, as well as tetralin (for comparison) as solvents. The chemical and molecular compositions of the coal, solvents, and the extracts obtained were characterized in detail by chemical and group analyses, FTIR spectroscopy, liquid chromatography, analysis by means of gas chromatography-mass spectrometry. The highly aromatic CT, AFCT, low aromatic HGOCC solvents, binary blends of these solvents and hydrogen donor tetralin showed high performance for coal dissolution at 380 °C in the quinoline-soluble substances, the yields of gases being no more than 0.6 %. The extracts obtained with CT and AFCT solvents represented highly aromatic pitch-like matter with rarely substituted aromatic rings. The extract obtained with the HGOCC solvent was characterized by lower aromaticity, the aromatic nuclei being highly substituted with fairly large alkyl fragments. The blended solvents yielded more extracts whose structural parameters were intermediate between those obtained with each solvent separately. Heavy semi-coking HCST tar showed no dissolving ability because of the high content of phenolic hydroxyls. The concentration of benzo(a)pyrene (BaP) in the toluene-soluble fractions of the extracts obtained was much lower than that in the solvents used, and decreased as the coal dissolution time increased, thus indicating BaP conversion.

Изучена возможность гидротермального синтеза Cs- и Sr-содержащих фаз каркасных алюмосиликатов в системах CsNO₃-NaOH-H₂O-(SiO₂-Al₂O₃)_стекло и Sr(NO₃)₂-NaOH-H₂O-(SiO₂-Al₂O₃)_стекло с использованием ценосфер летучих зол от сжигания угля как низкотемпературного способа перевода водорастворимых форм радионуклидов ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в минералоподобную форму. Синтез проводили при температурах в интервале 80-200 °С и аутогенном давлении. В качестве алюмосиликатного стекла использовали узкие фракции ценосфер с содержанием стеклофазы 90-95 мас. %, а в качестве имитаторов радионуклидов ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr - соединения стабильных изотопов цезия и стронция. На основании результатов исследования твердых продуктов и постсинтетических растворов методами рентгенофазового анализа (РФА), растровой электронной микроскопии с энергодисперсионным анализом (РЭМ-ЭДС), атомно-абсорбционной спектроскопии (ААС) установлено, что в Cs-содержащей системе при 120-150 °С протекает кристаллизация Cs-содержащих фаз твердых растворов анальцим-поллуцит состава (Na _n Cs_{1- n} )AlSi₂O₆• n H₂O, при этом степень перевода Cs⁺ из раствора в твердый продукт достигает 98 %. В системе Sr(NO₃)₂-NaOH-H₂O-(SiO₂-Al₂O₃)_стекло при 150-200 °С кристаллизуются Sr-содержащие фазы структурных типов тоберморита и плагиоклаза при эффективности извлечения Sr²⁺ из раствора не менее 99.99 %.

Приведен обзор исследований, проводимых в Институте катализа СО РАН, в области применения каталитических технологий для разработки энергоэффективных конструкций батарей высокотемпературных топливных элементов (ТЭ). Разработаны катализаторы высокотемпературного сжигания метана и каталитические горелки для эффективного сжигания топлива в риформерах установок на ТЭ. Разработаны внутренние риформеры с активными и прочными каталитическими покрытиями, позволяющие получать синтез-газ непосредственно внутри батареи высокотемпературных расплавкарбонатных и твердооксидных ТЭ, что обеспечивает компактный и энергоэффективный дизайн энергоустановок.

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.