Главная – Журналы – Поиск по журналам

В настоящее время основной способ защиты окружающей среды от вредных химических выбросов заключается в их предварительной нейтрализации, т. е. превращении в экологически менее вредную форму. Однако быстро растущий объем отходов, даже подвергнутых нейтрализации, представляет серьезную опасность для окружающей среды. Природа подсказывает нам решение более высокого порядка, а именно: создание сопряженных технологий, когда отходы одного процесса использовались бы как исходный материал для другого. Именно этот подход является основой для объединения всех бесчисленных химических превращений, протекающих в живой природе, в единую глобальную безотходную технологию, в рамках которой отсутствует само понятие отходов. В данной работе рассматривается один из первых примеров этого подхода в области каталитической химии. Он связан с разработкой новых процессов окисления, основанных на уникальных окислительных свойствах оксида азота (I), образующегося в качестве отходов при производстве адипиновой кислоты.

Представлен обзор современных тенденций в разработке новых каталитических технологий для исполь- зования ядерных, нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, получения механической и электрической энергии из энергии химических энергоносителей, а также для аккумулирования и использования средне- или низкопотенциальных тепловых отходов и температурных градиентов.

Рассматриваются научные основы экологически чистого уничтожения путем сжигания жидких токсичных и высокотоксичных органических отходов. Особое внимание уделено термодинамическим, кинетическим и макрокинетическим аспектам обезвреживания хлоросодержащих соединений, сформулированы научные основы их бездиоксинового уничтожения. Приводится информация о модификации энергетических установок (жидкостных ракетных двигателей и двигателей внутреннего сгорания) в химические реакторы для уничтожения токсичных органических отходов. Рассмотрено применение в качестве окислителя кислорода и воздуха. Приводятся экспериментальные результаты уничтожения токсичных отходов различных типов в химических реакторах на базе модифицированных жидкостных ракетных и дизельных двигателей.

Дана общая характеристика соединений группы диоксинов, описаны механизм и последствия их воздействия на организм, мера токсичности. Показан масштаб применения огневых методов уничтожения городских отходов, ведущих к выбросу диоксинов в окружающую среду. Проведен термодинамический анализ возможных процессов образования диоксинов при эксплуатации мусоросжигательных предприятий. Приведены доводы в пользу того, что источником атомов хлора при синтезе диоксинов является, скорее, HCl, а не Cl₂. Показано, что гомогенный синтез диоксинов из газовых продуктов сгорания невозможен. Такой синтез может осуществляться лишь при наличии в послепламенной зоне в охлаждающихся топочных газах сажевых частиц, т. е. синтез диоксинов имеет гетерогенную природу. По результатам анализа сформулирована рекомендация по вводу в эксплуатацию мусоросжигательных заводов с предварительной газификацией и последующим режимом гомогенного горения. Этот экологически прогрессивный способ заведомо экономнее, чем способ обычного сжигания с адсорбционной очисткой газов от диоксинов. Технология такого метода, опробованного на зарубежных заводах, разработана в Объединенном институте химической физики РАН.

Показана принципиальная возможность моделирования ферментативных процессов по эффективности катализа в процессах окисления газообразным кислородом с использованием простой каталитической системы [Cu²⁺…cубстрат…основание]. В отличие от традиционных систем, катализирующих, как правило, окисление органических субстратов по малоэффективному и низкоселективному радикально-цепному механизму, такая система обеспечивает каталитическое окисление субстрата по концертному нерадикальному механизму и характеризуется сверхвысокими скоростями и высокой селективностью реакций. Как и в случае ферментативных процессов, изменение условий проведения процесса (например, лигандного окружения центрального иона металла) может приводить к драматическому изменению направления реакции. На примере окисления диацетон-L-сорбозы, фторированных спиртов-теломеров общей формулы H(CF₂CF₂)_nCH₂OH (где n = 1–6) и крахмала показано, что применение такой каталитической системы позволяет создавать практически важные высокоэффективные и безотходные технологии с использованием наиболее дешевого и экологически чистого окислителя – газообразного кислорода.

Представлен обзор научной и патентной литературы по использованию и химической переработке нефтяных (попутных) и природных газов. Проанализированы результаты прямого использования углеводородных газов для повышения продуктивности нефтяных и газоконденсатных скважин, в качестве моторного и авиационного топлива, для получения энергии в парогенераторах, газотурбинных и газодизельных установках, в том числе с использованием продуктов сгорания в качестве источников питания хлореллы. Рассмотрены основные направления химической переработки компонентов природных и нефтяных газов – получение газовой сажи, синтез-газа и синтезы на его основе, прямая конверсия низших алканов в метанол и другие кислородорганические соединения, получение ароматических углеводородов, олефинов. Оценены возможности плазмохимических и некоторых других нетрадиционных способов в переработке углеводородных газов.

Представлен обзор работ по новому для трехмерных ионогенных полимеров явлению образования при положительных температурах соединений включения клатратного типа, в которых в качестве хозяина выступает кристаллический водный каркас, а в качестве гостя – полимерная цепь. Изложены доказательства образования соединений включения с полимерным гостем, полученные с использованием методов ДТА, ЯМР-спектроскопии, а также путем стабилизации структуры полигидратов “вспомогательными” газами и др. Описаны некоторые возможности использования явления клатрации полимеров.

Представлены результаты экспериментального исследования на пилотной установке двустадийного процесса получения синтез-газа из бурого канско-ачинского угля с пониженным потреблением кислорода. Экономия кислорода достигается за счет совмещения в одном технологическом цикле двух стадий: окислительного пиролиза пылевидного угля, осуществляемого в воздушном потоке сквозь псевдоожиженный слой мартеновского шлака в реакторе-пиролизере, и газификации образующегося полукокса водяным паром в реакторе-газификаторе. Благодаря непрерывной циркуляции горячего полукокса между пиролизером и газификатором осуществляется обеспечение процесса теплом, необходимым для поддержания эндотермических реакций газификации.

Исследована реакция синтеза гидроалюминатов кальция из смесей Ca(OH)₂ с Al(OH)₃ в ходе их механической активации в планетарной мельнице АГО-2. Показано, что в ходе активации данной смеси при разных соотношениях исходных компонентов образуется соединение 3CaOAl₂O₃6H₂O, которое при нагревании разлагается до 12CaO7Al₂O₃ и Ca(OH)₂. Соединение 12CaO7Al₂O₃ получено также активацией смеси алюминийсодержащих шлаков с Ca(OH)₂ и использовано в качестве активной минеральной добавки для получения шлакопортландцемента марок 200–400 с экономией до 30 % исходного цемента от общего объема.

Показано, что механическая активация смесей, составленных из разнородных промышленных отходов с таким расчетом, чтобы их валовый состав был близок к составу цемента, позволяет повысить их вяжущие свойства до уровня, соответствующего цементу марки 500.