Главная – Журналы – Поиск по журналам

Изучено влияние температуры гидротермальной карбонизации (190-250 °С) гидролизного лигнина на свойства получаемых биоуглей. Биоугли исследованы комплексом физико-химических методов, проведен их элементный, технический и термический анализ. Показано, что повышение температуры гидротермальной обработки лигнина отрицательно влияет на выход биоугля, но позволяет получить термически более стабильный продукт, имеющий топливные характеристики, сопоставимые с бурыми углями.

Ni-, Co- и Ni–Co-содержащие катализаторы паровой конверсии изобутанола получены пропиткой биоугля водно-спиртовыми растворами солей металлов. Биоуголь синтезирован методом гидротермальной карбонизации целлюлозы с последующей термообработкой полученных материалов в условиях ограниченного доступа кислорода. Катализаторы охарактеризованы комплексом физико-химических методов (ИК-спектроскопия, БЭТ, температурно-программируемая десорбция аммиака, сканирующая электронная микроскопия в сочетании с локальным рентгеноспектральным микроанализом, рентгенофазовый и рентгенофлуоресцентный анализ). Установлено, что образец 2.5Ni–2.5Co/КЦ-700 (где число перед металлом соответствует его массовому содержанию в расчете на массу восстановленного катализатора, %) демонстрирует высокий выход водорода (58 %) в конверсии изобутанола.

С целью разработки эффективного катализатора для ресурсосберегающей конверсии угольного метана в водородсодержащий газ проведен синтез серии образцов Ce_0.2Ni_0.8O_1.2/Al₂O₃, исследованы их физико-химические и функциональные свойства в зависимости от природы предшественников активного компонента (гексагидрат нитрата никеля(II), аммиакат никеля(II)) и промотора (гексагидрат нитрата церия(III), нитрат аммония-церия(IV)). Показано, что природа предшественника влияет на текстурные и структурные характеристики образцов, их каталитическую активность в реакции пароуглекислотного риформинга метана и устойчивость к образованию углеродистых отложений. Установлен оптимальный состав предшественников (гексагидрат нитрата никеля(II), гексагидрат нитрата церия(III)), использование которых при синтезе катализатора Ce_0.2Ni_0.8O_1.2/Al₂O₃ обеспечивает снижение среднего размера частиц Ni активного компонента (25 → 6.5 нм) и степени зауглероживания катализатора (2.9 → 0.5 %), высокий выход водорода (95 %) при 800 °С в реакции пароуглекислотного риформинга метана.

Исследовано влияние температурных режимов термохимической обработки (гидротермальной карбонизации и торрефикации) опила лиственных пород на свойства биоуглей и характеристики процесса их горения. Рассмотрены массовые выходы биоугля с точки зрения протекающих при термохимической обработке процессов, а также изменение элементного состава в результате этих процессов. Определены оптимальный способ и температурный режим термохимической обработки. Методом ИК-Фурье спектроскопии, совмещенной с термогравиметрическим анализом, выявлено влияние способа и температуры термохимической обработки опила на состав газообразных продуктов горения биоуглей. Обнаружены две основные стадии горения биоуглей - фаза удаления и сжигания летучих веществ (до 400 °С) и фаза сжигания полукокса (после 400 °С). Проведенный в процессе горения ИК-Фурье-анализ позволил определить выделяющиеся компоненты газовой смеси и наблюдать процессы термохимического распада компонентов биоугля в режиме реального времени. Исследование горения биоуглей показало, что повышение температуры обработки опила снижает образование газообразных продуктов на первой стадии горения и способствует росту количества диоксида углерода на второй стадии.

Адсорбционная очистка промышленных сточных и пластовых вод от металлов-токсикантов позволяет снизить антропогенную нагрузку на водные объекты. Показана эффективность использования адсорбента, полученного на основе местного минерального сырья, – горелой породы Ерунаковского каменноугольного месторождения (Кемеровская область) – для удаления ионов тяжелых металлов из водных растворов. Изучены кинетика процесса извлечения катионов кадмия из водных растворов, модели адсорбции Фрейндлиха, Ленгмюра и Дубинина-Радушкевича и их соответствие для описания процесса извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов на горелой породе. Установлена зависимость адсорбции от кислотности среды (рН). Максимальная адсорбционная способность от 30 до 40 мг/г была достигнута при рН 12.0. Химическая модификация щелочью (NaOH) при рН 12.0 приводит к увеличению степени извлечения ионов кадмия. В исследуемом диапазоне концентраций модели изотерм Фрейндлиха и Ленгмюра в большей степени соответствуют экспериментальным данным о равновесной адсорбции ионов металлов на горелой породе по сравнению с моделью Дубинина-Радушкевича.

Синтезирован мезопористый углеродный сорбент, модифицированный сульфосалициловой кислотой методом адсорбции из водных растворов. Подобраны оптимальные параметры модифицирования: соотношение, концентрация, продолжительность стадий пропитки и термообработки, рН. Изучены физико-химические свойства образцов: удельная поверхность, объем пор, качественный и количественный состав поверхностных функциональных групп, количество нанесенного модификатора, адсорбционные и десорбционные свойства. Определены адсорбционные характеристики исследуемых образцов в отношении органических красителей метиленового синего и метанилового желтого. Установлено, что в процессе десорбции в течение 48 ч в водный раствор, моделирующий среду кишечника, и в этанол переходит соответственно ~68 и ~82 % от исходной концентрации наносимой на данный образец сульфосалициловой кислоты. При этом наблюдается снижение рН исходных растворов на 6 единиц. Установлены высокие антибактериальные свойства модифицированного углеродного сорбента по отношению к Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae in vitro.

Предложены составы для формирования трехкомпонентных упругих криогелей на основе водных растворов поливинилового спирта (ПВС) и картофельного крахмала. Показано, что вязкость водных растворов зависит как от вида полимера, так и от суммарного содержания полимеров в системе. Модуль упругости трехкомпонентных криогелей зависит от концентрации в них крахмала и повышается от 5 до 15 кПа при добавлении 1-5 мас. % последнего. При введении в матрицу двух- и трехкомпонентных криогелей дисперсного материала (почвы), вследствие высокой адгезии полимера к наполнителю, получили наполненные криогели, модуль упругости которых в 16 раз больше, чем у криогелей без наполнителя. Введение 5 мас. % картофельного крахмала в состав криогеля ПВС увеличило время его полного высыхания на воздухе на одни сутки, а при хранении в воде - повысило его деструкцию на 5 % за неделю. Поведение двухкомпонентных криогелей при их хранении в воде резко различалось: криогель ПВС не менял массу, потеря массы для криогеля картофельного крахмала составила 11 % за неделю. В почвенном тесте под действием аборигенной почвенной микрофлоры показано снижение массы трехкомпонентных криогелей на 75-89 % за счет потери влаги и деструкции. Потеря массы двухкомпонентного криогеля на основе ПВС составила порядка 60 %. Тестирование почв на фитотоксичность после деструкции трехкомпонентных криогелей выявило снижение всхожести белой горчицы (Sinapis alba L.) на 2-10 % относительно контрольного опыта, в зависимости от содержания крахмала, а контрольного двухкомпонентного криогеля ПВС - на 18 %. Криоструктурирование верхнего почвенного слоя криогелем ПВС привело к повышению сухой надземной массы растений на 3.2 % по сравнению с контролем, криогелем картофельного крахмала - на 7.1 %, криогелем на основе ПВС и картофельного крахмала - на 9.4 %.

Описан процесс метанирования - селективного гидрирования оксидов углерода. Рассмотрены химические основы процесса и особенности формирования продуктов реакции в зависимости от используемого катализатора. Оценены преимущества каталитических систем на основе углеродных материалов и недостатки катализаторов на оксидных подложках для получения синтетического метана. Для процесса селективного гидрирования монооксида углерода (СО) предложены никельсодержащие углеродные катализаторы на основе березового активированного угля и микроцеллюлозы, полученные методами пропитки по влагоемкости и гидротермального синтеза. Синтезированные образцы исследованы методами оптико-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой, низкотемпературной адсорбции азота, сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии, рентгенофазового анализа, термогравиметрического анализа. Изучено влияние подложки и метода синтеза катализатора на конверсию СО и выход метана в ходе реакции селективного гидрирования СО, выявлен оптимальный средний размер кристаллитов NiO и Ni(OH)₂ - прекурсоров активной фазы. Показано, что наилучшие показатели конверсии монооксида углерода и выхода метана в реакции метанирования достигнуты в присутствии никельсодержащего углеродного образца на основе микроцеллюлозы, полученного методом гидротермального синтеза.

Представлен алгоритм выявления потенциальных производственных цепочек для регионов ресурсного типа на основе патентной аналитики, а именно с применением подходов патентного ландшафта и экспертной оценки, которые в дальнейшем, после проведения их экономического обоснования, могут стать основой для формирования новой стратегии инновационного развития региона ресурсного типа. В рамках данной стратегии предполагается создание новых высокотехнологичных секторов экономики в области угледобычи и углепереработки.

Показана широта применения активных углей (АУ) во многих сферах экономики, экологии и обороны страны. Отмечены уникальные физико-химические характеристики АУ и представлено современное их определение. Установлено, что в настоящее время Российская Федерация существенно отстает по объему производства АУ от промышленно развитых стран. Обращено внимание к каменным углям Кузбасса как сырью для многотоннажного производства АУ, рассмотрены различные технологии получения на их основе АУ.