Главная – Журналы – Поиск по журналам

Эффективность охраны и рационального использования водных ресурсов понижается из-за трудностей оценки их качества в условиях непрерывно меняющихся контролируемых показателей и уникальности такой изменчивости. Рассмотрена возможность решения возникающих проблем путем применения многомерных статистических методов контроля, распространенных при решении задач хемометрики. На примере анализа вод Исаковского водохранилища (Луганская Народная Республика) было обнаружено влияние годовых пиков некоторых загрязняющих веществ на повышенную волатильность исследованных временных рядов. А двойные контрольные карты Шухарта и тесты на коинтеграцию позволили выявить периоды состояния статистической стабильности процесса и сделать предположение об активном вовлечении загрязняющих воду веществ в физико-химико-биологические процессы. В частности, обнаружено существование стационарных линейных комбинаций ряда нестационарных (интегрированных) временных рядов контролируемых показателей. Полученные на примере исследования конкретного водоема результаты показывают, что методы хемометрики открывают возможности получения информации для более глубокого понимания уникальных процессов, происходящих в водных объектах. Это позволит решить одну из главных задач водно-экологического управления - достижение баланса между потребностями водопользователей и возможностью воспроизводства водных ресурсов путем принятия оптимальных водохозяйственных решений в зависимости от текущей ситуации.

Изучены содержание фенольных соединений (флавонолы, флаваны (катехины), дубильные вещества), полисахаридов (пектины, протопектины), тетратерпенов (каротиноиды), а также антиоксидантная и противовирусная активность растений Solidago canadensis L., Solidago virgaurea L., Bellis perennis L., культивируемых в условиях Западной Сибири. Листья и соцветия (соцв.) S. сanadensis и S. virgaurea содержат около 2 % флавонолов. Суммарное содержание танинов варьирует от 10.59 % (соцв. S. virgaurea) до 19.7 % (соцв. S. сanadensis). Надземные органы S. сanadensis характеризуются более высоким содержанием катехинов (до 0.19 % в листьях), чем S. virgaurea (до 0.07 % в листьях). Листья и соцветия исследуемых видов рода Solidago содержат не более 1 % пектинов и не более 10 % протопектинов. Концентрация каротиноидов в листьях и соцветиях S. сanadensis не различается (около 0.1 %), растение S. virgaurea характеризуется более высоким содержанием данной группы соединений в листьях (до 0.2 %). Величины содержания катехинов (до 0.05 %), пектинов (до 2 %), протопектинов (до 7 %) и каротиноидов (до 0.01 %) в листьях и соцветиях B. рerennis достоверных различий не имеют. Флавонолы в меньшем количестве содержатся в листьях (не более 0.6 %), дубильные вещества – в соцветиях (не более 6 %). Суммарное содержание антиоксидантов фенольного типа в листьях и соцветиях S. сanadensis, S. virgaurea и B. рerennis находится в пределах 0.11–0.19 мг/г. Радикалсвязывающая активность (метод DPPH) растений S. virgaurea (1.32–1.61 мг/мл) в среднем вдвое выше таковой S. сanadensis (3.05–3.58 мг/мл). Водно-спиртовый экстракт из листьев S. virgaurea ингибирует размножение вируса гриппа птиц A/chicken/Kurgan/05/2005 (H5N1) (индекс нейтрализации (ИН) составляет 4.75 lg) и вируса гриппа человека A/Aichi/2/68 (ИН составляет 4.50 lg).

Рассмотрена проблема обезвреживания жидких растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома. Проанализированы преимущества, недостатки и особенности применения базовых методов нейтрализации хромсодержащих отходов, нетрадиционных подходов и комбинированных технологий. Представлен легко осуществимый реагентный метод очистки концентрированных и разбавленных растворов от хрома путем обработки в две стадии: восстановлением шестивалентного хрома до трехвалентного с использованием сульфата железа или сульфита натрия в качестве реагентов восстановителей и осаждением гидроксида хрома. Описана установка, на которой были нейтрализованы электролиты, промывные и сточные воды гальванического производства. Предложен практический подход к проблеме обезвреживания раствора ингибитора, аналогичный методам, используемым для обработки хромсодержащих отходов гальванического производства. Разработан технологический процесс реагентной обработки ингибитора с высокой концентрацией хроматов в растворе (до 40 г/л) в одну стадию путем непосредственного осаждения трудно растворимых хроматов. В качестве основного реагента-осадителя использовался хлорид бария. Для реализации технологии разработана принципиальная схема установки и подобрано соответствующее оборудование. В результате переработки ингибитора образуется сточная вода, тяжелый осадок хромата бария, который может быть использован в дальнейшем в качестве сырья, и шлам, представляющий собой неперерабатываемый отход. Опытная обработка раствора ингибитора коррозии показала, что предложенный метод эффективен, экономически целесообразен, прост в реализации в производственных условиях, позволяет при небольшом расходе реагентов обеспечить высокую степень очистки, снизить количество образующихся осадков, что обусловливает практическую значимость полученных результатов.

Синтезированы и исследованы нанокомпозитные криогели на основе поливинилового спирта (ПВС) и углеродных нанотрубок (УНТ) с высокими пределами прочности. С целью преодоления проблем, связанных с агломерацией УНТ в полярных растворителях, что ограничивает их равномерное распределение в полимерной матрице, проведена оптимизация состава криогеля для достижения высоких прочностных характеристик материалов. Для получения однородных дисперсий УНТ применялась гомогенизация в растворителях (вода, диметилсульфоксид (ДМСО) и смесь ДМСО/вода = 80 : 20 по объему) в сочетании с ультразвуковой обработкой. В ходе эксперимента проведено одноосное растяжение образцов криогелей, что позволило получить значения предела прочности для каждого образца. Обработка данных осуществлена с использованием программного обеспечения STATISTICA 10. С применением регрессионного моделирования установлены зависимости между пределом прочности нанокомпозитов и параметрами синтеза (концентрация исходного раствора ПВС, его молекулярная масса, содержание воды в растворителе и концентрация УНТ). Получено адекватное по F-критерию Фишера регрессионное уравнение с коэффициентом детерминации R² = 0.81, что подтверждает точность модели и ее применимость для предсказания прочностных характеристик криогелей. В дополнение к регрессионному анализу проведен анализ графиков зависимости функции желательности Харрингтона от параметров синтеза. Этот подход позволил выделить оптимальное соотношение компонентов для получения нанокомпозитных криогелей УНТ/ПВС, что значительно повысило эффективность разработки материалов с высокими прочностными свойствами. Результаты исследования подчеркивают важность учета различных факторов при оптимизации условий синтеза, а также открывают новые перспективы для дальнейших исследований в области полимерных композитов.

Приведены результаты исследований по синтезу анионных повехностно-активных веществ на основе смеси высших карбоновых кислот, выделенных из льняного масла, а также индивидуального соединения - линоленовой кислоты (С18:3). На основе синтезированных сульфокислот получены калиевые, натриевые и кальциевые соли в соотношении 1 : 2 : 1 при комнатной температуре. Синтезированные соединения охарактеризованы комплексом физико-химических методов, исследованы их поверхностно-активные и антикоррозионные функциональные свойства. Показано, что максимальная поверхностная активность наблюдается у натриевой соли сульфатированной линоленовой кислоты (поверхностное натяжение на границе раздела керосин-вода уменьшается с 42.4 до 4.1 мН/м). Этот факт свидетельствует о поверхностной активности соединения, молекулы которого являются дифильными и включают в себя большой углеводородный фрагмент. Максимальная эффективность защиты от углекислотной коррозии составляет 98.7 % при использовании натриевой соли линоленовой кислоты в концентрации 100 м. д. В результате проведенных исследований установлено, что синтезированные поверхностно-активные вещества на основе полиненасыщенных жирных кислот, содержащихся в льняном масле, и индивидуальной линоленовой кислоты являются эффективными ингибиторами коррозии малоуглеродистой стали при защите от углекислотной коррозии в минерализованных средах при повышенных температурах.

Изучено влияние концентрации лантана, вводимого в высококремнеземный цеолит ЦВН (цеолит со структурой HZSM-5 типа MFI), в процессе совместного получения олефинов С₂-С₄ и п-ксилола из метанола. Лантансодержащие цеолитные катализаторы с содержанием La 1.0-5.0 мас. % охарактеризованы методами рентгенофазового анализа, низкотемпературной адсорбции азота и температурно-программируемой десорбции аммиака. Показано, что с увеличением содержания лантана в катализаторе происходит уменьшение удельной поверхности, суммарного объема и среднего диаметра пор. В результате взаимодействия La с кислотными ОН-группами цеолита происходит снижение силы и количества сильных бренстедовских кислотных центров и образование новых более сильных льюисовских кислотных центров. Установлено, что выход олефинов С₂-С₄ и селективность по п-ксилолу зависят от соотношения кислотных центров различной природы, значения объема и среднего диаметра пор цеолита, которые регулируются варьированием содержания лантана. Максимальный выход олефинов С₂-С₄ (33.7 мас. %) из метанола при 400 °С достигается на катализаторе, модифицированном 5.0 мас. % лантана. Максимальный выход ксилолов (21.7-22.6 мас. %) при селективности по п-ксилолу 71.6-79.3 % достигается на катализаторе, модифицированном 3.0-4.0 мас. % лантана.

Проведены исследования сорбции CO₂ композитными сорбентами, представляющими собой активный компонент (разветвленный полиэтиленимин), диспергированный при помощи пористого носителя. Композитные материалы с содержанием разветвленного полиэтиленимина 40 мас. % были синтезированы на основе четырех носителей различной химической природы, среди которых два полимерных материала, силикагель и оксид алюминия. Сорбционные свойства полученных композитных сорбентов изучены в процессе, моделирующем удаление CO₂ из биогаза (концентрация CO₂ в газовой смеси от 15 до 50 об. %). По результатам сорбционных экспериментов для материалов определены значения динамической сорбционной емкости и энтальпии сорбции CO₂. Показано, что сорбционные свойства композитных сорбентов в основном определяются выбором пористого носителя. Проведен анализ потребления тепловой энергии на регенерацию композитных сорбентов в рамках адсорбционного цикла, на основе которого выбраны перспективные материалы для извлечения CO₂ из биогаза.

Представлены результаты исследования процесса очистки поверхности отработавших магнитов системы R-Fe-B (R = Nd, Pr, Tb, Dy) химическим травлением с целью вовлечения их в рециклирование. В качестве материала для экспериментов использованы магниты, извлеченные из отработавших жестких дисков для персональных компьютеров. Выбор данных изделий обусловлен их низкой стоимостью, простотой извлечения, компактностью размеров. Извлеченные магниты подвергали размагничиванию при 623 К при среднем вакууме в течение 4 ч. Для удаления с их поверхности гальванического покрытия производили пескоструйную обработку шлаковой дробью, подаваемой под давлением 300 кПа. На очищенной поверхности готовили шлиф, который подвергали окислению в естественных условиях. Исследовано влияние типа кислоты (азотная, соляная, серная) и концентраций растворов кислот на эффективность травления окисленной поверхности, а также на поведение редкоземельных и легирующих элементов при химическом травлении. Морфологию поверхности шлифа и содержание кислорода анализировали методом сканирующей электронной микроскопии. Установлено, что химическое травление 0.5-1.0 % раствором серной кислоты в течение 1 мин приводит к снижению содержания кислорода с 3.1±0.2 до (2.2±0.2)-(2.4±0.1) мас. % на поверхности основной стехиометрической фазы сплава, а также к вытравливанию с поверхности обогащенных редкоземельными металлами фаз и образованием на их месте пор.

Проведена оценка влияния концентрации фталевого ангидрида в реакционной смеси на состав и коллоидную стабильность продуктов каталитического ацилирования нефтяного гудрона в присутствии AlCl₃. Объектом исследования служили гудрон сборной нефти месторождений Западной Сибири и продукты его взаимодействия с фталевым ангидридом. Анализ изменения состава, структуры и агрегативной устойчивости гудрона и его компонентов проведен с использованием методов жидкостно-адсорбционной хроматографии, ИК-спектроскопии, спектрофотометрии в видимой области. Динамика роста асфальтеновых агрегатов оценена методом динамического рассеяния света. Установлено, что при концентрации фталевого ангидрида 25 % на массу гудрона, около 7 мас. % смол теряют способность растворяться в н-алканах и превращаются в асфальтены за счет встраивания в их молекулярную структуру карбоксибензоильного радикала, что подтверждено результатами ИК-спектроскопии. Процесс ацилирования гудрона повышает его коллоидную стабильность на 20-30 % в зависимости от соотношения реагентов.

Проведено исследование высокодисперсного палладиевого катализатора, нанесенного на азотсодержащие углеродные нанотрубки, в реакции гидрирования СО₂ в муравьиную кислоту в жидкой фазе при температурах 100-150 °С и высоком давлении. Показано, что увеличение загрузки катализатора (от 1.6 до 4.0 г/л), общего давления (от 20 до 60 атм) и cоотношения P_H2/P_CO2 (от 1 : 1 до 2 : 1) в реакторе позволяют увеличить выход муравьиной кислоты более чем в 5 раз. При 150 °С получено максимальное значение выхода муравьиной кислоты (27.6 г/г_Pd) с селективностью 98 %. Установлено, что присутствие в катализаторе множества отдельных атомов палладия помимо его наночастиц размером 1.5 нм оказывает положительное влияние на протекание реакции гидрирования СО₂, как и в случае реакции разложения муравьиной кислоты. На основании высокой эффективности данной каталитической системы в реакции разложения муравьиной кислоты для получения чистого водорода сделан вывод о принципиальной возможности ее использования в цикле химического накопления водорода с помощью СО₂.