авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
-- [ Страница 1 ] --

Федеральное агентство по науке и инновациям Российской Федерации

Российское химическое общество им. Д. И. Менделеева

Московское химическое общество им. Д. И. Менделеева

Российский Союз химиков

Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева

РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ

ТЕХНОЛОГИИ В ХИМИЧЕСКОЙ И

НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

I МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

РОССИЙСКОГО ХИМИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА имени Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА 29-30 сентября 2009 г.

Москва 2009 УДК (620.9+553.982.2):66(063) ББК 31.15:35.35:65.9(2)304.13 Р43 Ресурсо- и энергосберегающие технологии в химической и нефтехимической промышленности Международная Р43 I конференция РХО им. Д. И. Менделеева : Сб. тезисов докладов – М. : РХТУ им. Д. И. Менделеева 2009 – 200 c.

ISBN 978-5-7237-0754- Сборник тезисов докладов содержат материалы современных научных, технологических производственных разработок в области ресурсо- и энергосберегающих технологий в химической, нефтехимической и родственных областях промышленности Сборник предназначен для научных, инженерно-технических работников и аспирантов НИИ, вузов, промышленных предприятий.

Редакционная коллегия:

П. Д. Саркисов, Е. Г. Винокуров, Н. Р. Косинова, Н. Н. Кулов, В. П. Мешалкин УДК (620.9+553.982.2):66(063) ББК 31.15:35.35:65.9(2)304. © Российское химическое общество ISBN 978-5-7237-0754- им. Д. И. Менделеева, © Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, 1-я Международная конференция Российского химического общества им. Д. И. Менделеева «РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»

Председатель конференции: академик Саркисов П. Д., Сопредседатели: профессор Кулов Н. Н.

член-корреспондент РАН Мешалкин В. П.

Программный комитет Председатель: профессор Кулов Н. Н.

профессор Гордеев Л. С.

профессор Дмитриев Е. А.

доцент Винокуров Е. Г.

Организационный комитет Председатель: академик Саркисов П. Д.

Зам. председателя: профессор Кулов Н. Н.

Учный секретарь: Косинова Н. Р.

Члены оргкомитета: профессор Баранов Д. А.

Богачв Н. Н.

профессор Голубков С. В.

профессор Дьяконов Г. С.

академик Золотов Ю. А.

профессор Иванов В.П.

член-корреспондент РАН Койфман О. И.





профессор Колесников В. А.

член-корреспондент РАН Ляхов Н. З.

член-корреспондент РАН Мешалкин В. П.

член-корреспондент РАН Новаков И. А.

академик Терещенко Г. Ф.

профессор Тимофеев В. С.

академик Цивадзе А. С.

Контакты Богачв Н. Н. (зам. председателя МХО им. Д. И. Менделеева) – тел.:(495) 625-86- Винокуров Е. Г. (исп. директор РХО им. Д. И. Менделеева) – тел./факс: (499) 978-85- Косинова Н. Р. (ученый секретарь РХО им. Д. И. Менделеева), тел: (495) 632-18-06.

1-ю Международную конференцию Российского химического общества им. Д. И. Менделеева «РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»

и конференцию-спутник молодых учных поддерживают Министерство образования и науки РФ Федеральное агентство по науке и инновациям РФ Российский Союз химиков ЗАО «Росхимнефть»

ЗАО «Экспоцентр»

Секция 1.

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ В ОБЛАСТИ ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНЫХ ЦЕНТРОВ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПОЛУЧЕННЫХ НА ОСНОВЕ ДИАТОМИТА, ПО АДСОРБЦИИ н-БУТИЛАМИНА, АЦЕТОНА, ДИФЕНИЛАМИНА М. Х. Аннагиев,* С. С. Байрамова, Дж. Т. Рустамова Институт химических проблем им. академика М.Ф. Нагиева Национальной АН Азербайджана. 340143, 42 143. Баку-143, пр. Г.Джавида, 29. Факс (99412) e-mail annagiyev@gmail.com В нашей республике имеются крупные месторождения природных алюмосиликатов, имеющих промышленное значение. Для создания эффективных катализаторов на основе природного диатомита требуется регулирование природы, силы, активных центров на их поверхности путем обработки их водными растворами солей различных металлов и минеральной кислоты и щелочи различных концентраций.

Условия обработки образцов диатомита водными растворами кислот и щелочей и исследование активных центров на их поверхности по адсорбции различных молекулярных зондов подробно описано в литературе [1-3].

Для определения природы, силы, количества и распределения кислотных центров на поверхности диатомитовых образцов использованы молекулярные зонды н-бутиламин, ацетон и дифениламин. Адсорбция проводилась при комнатной температуре и 800С. Определены количества физически и химически адсорбированных молекулярных зондов методами дериватографии со специальной насадкой и спектром диффузного отражения в ультрафиолетовой и видимой областях спектров.

В результате исследования по адсорбции ацетона на поверхности природного и обработанного образцов диатомита были обнаружены два типа электроноакцепторных центров, которые отличаются друг от друга энергетически, а после обработки природного диатомита раствором кислоты на поверхности образца наблюдается один тип электроноакцепторных центров. После обработки природного диатомита раствором щелочи появляются два типа электроноакцепторных центров. При адсорбции н-бутиламина на поверхности природного образца диатомита наблюдаются два типа протонодонорных центров, а после обработки его растворами кислоты возрастает число протонодонорных кислотных центров.

Определено количество, энергия десорбции и сила, связывающая молекулы н бутиламина с активными центрами на поверхности образцов диатомита методом дериватографа со специальной насадкой. В результате исследования адсорбции н бутиламина на поверхности диатомитовых образцов было установлено, что на внешней поверхности существуют сильные кислотные центры.





Исследована природа кислотных центров на поверхности природного и модифицированного образцов диатомита по спектрам поглощения адсорбированных молекул дифениламина в диффузно рассеянном свете, в ультрафиолетовой и видимой областях спектров и показано, что на поверхности исследованных образцов существуют электроноакцепторные, протонодонорные и окислительные центры.

После обработки образца диатомита раствором кислоты возрастает интенсивность полосы поглощения, характерной для протонодонорных центров и одновременно увеличивается интенсивность полосы поглощения физически адсорбированных молекул дифиниламина.

Определены число кислотных центров на 1 см 2 и энергия десорбции адсорбированных молекул на протонодонорных и электроноакцепторных центрах [1-3].

Литература 1. Аннагиев М.Х., Алиджанова С.М., Иманова Н.А., Алиева С.Г., Мамедов У.А.

Исследование сорбции н-бутиламина на природном и модифицированном мордените. Тезисы докладов 5-ой Всероссийской цеолитной конференции «Цеолиты и мезопористые материалы: достижения и перспективы». Звенигород, 2008г., с.258.

2. Аннагиев М.Х., Иманова Н.А., Алиева С.Г., Кулиев Т.М. Сорбенты на основе природных цеолитов. Монография. Баку, ЭЛМ, 2007.

3. Аннагиев М.Х. Адсорбенты на основе природных цеолитов в процессах адсорбции различных газов и паров. Монография. Баку, ЭЛМ. 1997.

ХЕМО-, СТЕРЕО- И ЭНАНТИОСЕЛЕКТИВНЫЕ СИНТЕЗЫ ЦИКЛОПРОПАНОВ И ЦИКЛОПРОПЕНОВ И. Г. Болесова*, M. S. Bairdб a Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Химический факультет;

119991, Москва, Ленинские горы, дом 1, строение 3, ГСП-1, тел. (495)939-1383;

факс (495)932-8846;

e-mail: ivbolesov@mail.ru;

б School of Chemistry, Bangor University, Bangor, Gwynedd, Wales, UK LL 57 2UW Насыщенные и ненасыщенные трехуглеродные циклы входят в молекулы многих природных и синтетических биологически активных веществ и их аналогов.

Такие соединения очень часто проявляют антибиотическую, противовирусную, противогрибковую, инсектицидную, противоопухолевую активность, способны регулировать рост растений и созревание плодов, используются как феромоны насекомых.

Производные циклопропана и циклопропена часто представляют собой привлекательные строительные блоки, пригодные для синтеза разнообразных в структурном и функциональном плане соединений. При этом ценным свойством свойством трехуглеродных циклов оказывается их способность селективно реагировать с разнообразными соединениями, сохраняя малый цикл или раскрывая его структурно и стереоселективно.

Одно из активно развивающихся в настоящее время направлений химии малых карбоциклов основывается на генерировании высоко реакционноспособных интермедиатов, таких как циклопропил-анионы, -радикалы, циклопропилидены и др., и использовании их в структурно-, хемо-, регио- стерео- и энантиоселективных превращениях. Удобными предшественниками подобных интермедиатов могут быть функционализированные моно- и полигалогеноциклопропаны, поскольку они а) как правило, очень доступны, б) их синтетический потенциал огромен, в) среди уже известных типов их реакций имеются удивительно селективные превращения, позволяющие конструировать соединения с одним, двумя и тремя хиральными центрами в малом цикле.

В представляемом сообщении будут рассмотрены разработанные авторами в последние годы в рамках совместных проектов простые методы получения энантиомерно чистых (или обогащенных) функциональных производных гем дибромциклопропанов;

хемо-, стерео- и энантиоспецифичные переносы ацильных групп в реакциях функциональных производных гем-дибромциклопропанов, инициируемых метиллитием;

высокоэнантиоселективный синтез природного метанопролина и его аналогов, в котором скелет метанопролина построен в результате внутримолекулярного внедрения хирального циклопропилидена в связь С-Н, сопровождающегося двукратной асимметрической индукцией у С-2 и С-3 центров скелета метанопролина;

энантиоселективный синтез ключевого интермедиата для получения полициклопропанового нуклеозидного антибиотика FR-900848;

селективный каталитический метод парциального или полного замещения галогенов на водород в молекулах бром- и хлорциклопропанов с помощью реактивов Гриньяра и каталитических количеств соединений титана или циркония;

эффективная и селективная схема генерирования 3-фенилциклопропена, его 1-R- и 1-R-2-R’ производных в рацемической и энантиомерно обогащенной форме;

регио-, стерео- и энантиоселективная еновая реакция 1-ТМS-2Н(D)-3-фенилциклопропена, которая сопровождается многократной асимметрической индукцией и приводит к димерным и тримерным структурам;

условия количественного однократного металлирования гем дибромциклопропанов при помощи реактивов Гриньяра в ТГФ и использование таких интермедиатов в разнообразных реакциях;

селективные превращения бромциклопропилмагний бромидов с различными электрофильными реагентами и другие превращения.

Работа выполнена при финансовой поддержке INTAS.

УДК 543.559, 544. ГРАНИЦЫ НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ БИОМОЛЕКУЛ М. Ю. Вагин Химический факультет МГУ им. Ломоносова, г. Москва, myv@enzyme.chem.msu.ru В современной клинической диагностике огромное значение имеют обнаружение и количественное определение различных белков, поскольку ими являются, в частности, маркры серьзных патологий, регуляторы физиологической активности, токсины для животных и человека. Традиционные методы анализа таких аналитов включают в себя либо интоксикацию животных, либо использование сложных и дорогостоящих гибридомных технологий или селекцию аптамеров.

Анализ последовательностей генов и изучение генетического полиморфизма играют ключевую роль быстром определении мутаций, открывая возможности для проведения наджной диагностики даже до проявления любых симптомов заболевания.

По мере расшифровки генома человечка объм данных о взаимосвязи мутаций и врожднных нарушений обмена постоянно возрастает. Кроме того, бактерии и вирусы могут быть определены по их специфическим последовательностям. Поэтому на сегодняшний день большое внимание уделяется разработке новых подходов для определения первичных последовательностей ДНК.

Прямая электрохимическая детекция биомолекул, не требующая использования метки, является перспективной, поскольку в данном случае без использования дорогостоящего оборудования открывается возможность проводения прямого мониторинга биоаффинного связывания в реальном времени. Это упрощает схему анализа за счт отсутствия стадии в добавлении/связывании/определении индикатора.

Первая часть исследования посвящена использованию бислоя молекул синтетического ПАВ, сформированного на поверхности тврдого электрода и обладающего повышенной стабильностью и однородностью по сравнению с бислойными липидными мембранами, в качестве преобразователя для прямой регистрации биоаффинных взаимодействий. Продемонстрирована возможность прямых регистраций гибридизации олигонуклеотидов и взаимодействия антитело-антиген1-3, что может быть использовано в определении как различных физиологически-активных соединений, маркирующих ряд опасных заболеваний, и различных загрязнителей окружающей среды, так и в разработке аналитических систем для определения специфических последовательностей ДНК.

Вторая часть исследования посвящена оригинальной идее создания системы для регистрации биомолекул за счт использования уникальных свойств границы раздела двух жидких фаз. При использовании системы с границей раздела между двумя несмешивающимися растворами электролитов было зарегистрировано самопроизвольное образование мицелл, а также впервые наблюдалось увеличение скорости переноса заряда через границу раздела в присутствии белка 4. Из-за объективных ограничений стандартной системы с границей раздела двух жидкостей в работе была предложена новая электрохимическая система на основе электродов, модифицированных тонким жидким слоем 5. При использовании новой системы была предложена концепция экстракционных электродов 6. В частности, экстракция глобул белка внутрь наноэмульсий типа вода-в-масле в тонком жидком слое, стабилизированных ионогенными ПАВ, приводит к драматическому изменению диэлектрических свойств последнего, что может быть легко зарегистрировано стандартными электрохимическими методами6, 7. Данная методология может быть эффективно использована в различных областях науки и техники, а именно для изучения экстракции, разработки новых аналитических систем и нанотехнологии.

Другим приложением разработанной системы с электродом, модифицированным тонким жидким слоем редокс-активного вещества является регистрация гибридизации ДНК. В ходе исследования была сформулирована оригинальная идея использования потока ионов через границу раздела жидких фаз в качестве электрохимического пробы для регистрации гибридизации8. При использовании электродов, модифицированных гелеевой мембраной на основе несмешивающегося с водой растворителя, были получены ДНК-сенсоры. Высокая чувствительность сенсора позволила регистрировать олигонуклеотиды с единичной мутацией. Обладая низким пределом обнаружения, разработанные ДНК-сенсоры обладают рядом преимуществ относительно дорогостоящих систем ДНК-анализа на основе физических методов, что открывает широкие перспективы для использования нового подхода в современном анализе первичных последовательностей ДНК.

Литература (1) Vagin, M. Y.;

Karyakin, A. A.;

Hianik, T. Bioelectrochemistry 2002, 56, 91.

(2) Vagin, M. Y.;

Karyakina, E. E.;

Hianik, T.;

Karyakin, A. A. Biosens. Bioelectron. 2003, 18, 1031.

(3) Karyakin, A. A.;

Vagin, M. Y.;

Choba, M. A.;

Klyachko, N. L. Electroanalysis 1999, 11, 1094.

(4) Vagin, M. Y.;

Malyh, E. V.;

Larionova, N. I.;

Karyakin, A. A. Electrochemistry Communications 2003, 5, 329.

(5) Karyakin, A. A.;

Vagin, M. Y.;

Ozkan, S. Z.;

Karpachova, G. P. Journal of Physical Chemistry B 2004, 108, 11591.

(6) Vagin, M. Y.;

Trashin, S. A.;

Karpachova, G. P.;

Klyachko, N. L.;

Karyakin, A. A. J.

Electroanal. Chem 2008, 623, 68.

(7) Vagin, M. Y.;

Trashin, S. A.;

Ozkan, S. Z.;

Karpachova, G. P.;

Karyakin, A. A. J.

Electroanal. Chem 2005, 584, 110.

(8) Vagin, M. Y.;

Trashin, S. A.;

Karyakin, A. A.;

Mascini, M. Anal. Chem. 2008, 80, 1336.

УДК 621.357:541. МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТАВА РАСТВОРА КАК ОСНОВА СОЗДАНИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ СПЛАВОВ Е. Г. Винокуров, Т. Ф. Бурухина Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева vin@muctr.ru Значительную роль в создании ресурсосберегающих технологий в гальванотехнике играет снижение концентрации компонентов раствора для электроосаждения металлов и сплавов. Высокая концентрация компонентов раствора приводит к существенному повышению их содержания в промывных водах, повышенному расходу реагентов при нейтрализации и пр. Научно обоснованное определение предпочтительной области концентраций компонентов растворов, например, для электроосаждения сплавов, можно рассматривать как основу создания ресурсосберегающих технологий в гальванотехнике.

На основе статистического и регрессионного анализа данных о составе растворов для электроосаждения сплавов А-В предложена [1] математическая модель, позволяющая определить предпочтительный диапазон общих концентраций ионов металлов в растворах для электроосаждения сплавов:

cA cB 0.1 () cA cB 0.7 ( ), (1) 0.0036M ALn cA 2.19e () 0.0036M BLm cB 2.19e ( ) где с(А), c(B) – общие концентрации (моль/л) ионов металлов А и В в растворе для электроосаждения сплава А-В;

МALn, MBLm – молярная масса (г/моль) предполагаемых координационно-насыщенных комплексных соединений ионов соответственно металлов А и В в растворе для электроосаждения сплава А-В, 2.19, –0,0036 – эмпирические коэффициенты.

Цель работы – показать достоверность прогноза математической модели определения предпочтительной области общих концентраций ионов металлов в растворе для электроосаждения сплавов на примере электроосаждения сплава Cu-Co из нового раствора на основе глутаматных комплексов Cu(II) и Co(II).

В [2] показана принципиальная возможность электроосаждения покрытий сплавом Cu-Co из растворов глутаматных комплексов Cu(II) и Co(II).

Известно образование нейтральных глутаматных комплексов Cu(II) и Co(II) состава [Cu(Glu)2] и [Co(Glu)2], что позволяет по молярной массе этих соединений записать модель в виде следующей системы неравенств для растворов глутаматных комплексов меди и кобальта:

c Cu c 0.1 () c Cu c 0.7 ( ), (2) c Cu 0.62 () c 0.63 ( ) Графическое решение системы (2) представлено на рис. 1. Предпочтительная область общих концентраций ионов меди и кобальта в растворах их глутаматных комплексов находится внутри многоугольника, ограниченного осями координат и прямыми (а) – (г). В геометрическом смысле оптимальная общая концентрация ионов меди и кобальта в растворе соответствует центру тяжести многоугольника. В нашем случае центр тяжести – это приблизительно точка С, лежащая на пересечении медиан треугольника ОАВ, куда вписан наш многоугольник, и, таким образом, оптимальная концентрация (моль/л) равна: CuSO4 – 0.24, CoSO4 – 0.23.

Критерием для уточнения A оптимальных общих концентраций ионов металлов в растворе 0,6 в являлась допустимая плотность б А/дм2) тока (iдоп, г электроосаждения качественных CCu, моль/л покрытий в ячейке Хулла при 0, электролизе растворов (рН 5) с постоянным отношением концентраций глутамата натрия к 0,2 C суммарной концентрации металлов, равным 3 и переменной а концентрацией Cu(II) и Co(II).

0 Зависимость допустимой O B плотности тока от концентрации 0 0,2 0,4 0, металлов в растворе CCo, моль/л характеризуются максимумами. На основании экспериментальных определение данных, найдено уравнение Рис. 1. Графическое регрессии, описывающее связь предпочтительной области (многоугольник, ограниченный прямыми а–г) и оптимальных между допустимой плотностью (точка С) общих концентраций глутаматных тока и концентрациями (моль/л) кобальта (сСо,) и меди (сСu) в комплексов ионов меди и кобальта в растворе.

растворе:

iдоп = 12.6cСu – 22.8сCu2 +14.6сСо – 20.4 сСо2 – 6.8 сCuсСо. (3) Экспериментальные (точки) и рассчитанные по уравнению (3) (линии и числа в рамке) значения допустимой плотности тока электроосаждения качественных покрытий сплавом при различных концентрациях глутаматных комплексов меди и кобальта в растворе приведены на рис. 2. По концентрическому расположению линий равных значений iдоп. определн оптимальный состав раствора (точка C*, находящаяся в центре эллипса «3.5») для электроосаждения сплава Cu-Co из растворов глутаматных комплексов ионов этих металлов: сульфат меди – 0.25 М, сульфат кобальта – 0.3 М, глутамат натрия – 1.65 М, рН 4.5-5.0.

Из этого раствора, согласно прогнозу, возможно электроосаждение сплава Cu Co до плотности тока 3.5 А/дм2. Экспериментально установленное значение составляет 3.2 А/дм2, что с учетом погрешности определения ( 10%) соответствует расчетной величине.

Рис. 2. Экспериментальные (точки и числа) и рассчитанные 0, по уравнению (3) (линии и числа в рамке) значения допустимой (А/дм2) плотности тока CCu, моль/л 1,8 3, 2, 0, электроосаждения качественных покрытий сплавом при различных концентрациях 3, 3,5 3,0 2, 2, глутаматных комплексов меди и 0,2 C* кобальта в растворе (рН 5) и 0,6 3,5 3, постоянном отношении 2,2 3, сGlu:(сCuSO4+сCoSO4) = 3:1.

а 1, Точка С* – оптимальные общие концентрации глутаматных 0 0,2 0,4 0, комплексов ионов меди и CCo, моль/л кобальта в растворе.

Исследование влияния плотности тока на состав сплава и его выход по току (ВТ) при электроосаждении из раствора оптимального состава показало, что при увеличении плотности тока от 0.5 до 3.0 А/дм 2 ВТ сплава уменьшается от 100 до 50 %, а содержание кобальта в сплаве существенно не изменяется: увеличение плотности тока от 0.5 до 3 А/дм2 уменьшает содержание Co в сплаве с 40 до 35 ат.%.

Таким образом, подтверждена достоверность прогноза статистической модели, позволяющей определять предпочтительный диапазон общих концентраций ионов металлов в растворах для электроосаждения сплавов. На основе глутаматных комплексов меди и кобальта разработан состав раствора для электроосаждения сплава Cu-Co. Полученные результаты подтверждают эффективность математических моделей, применяемых при разработке новых составов растворов для электроосаждения сплавов.

Использование описанной выше модели, как научной основы при разработке состава раствора для электроосаждения сплавов, позволяет оптимально сочетать требования, как к качеству электрохимического процесса, так и к ресурсосбережению.

Список литературы 1. Винокуров Е. Г., Бурухина Т. Ф., Каранаева М. В., Бондарь В. В. Прогнозирование предпочтительной области общих концентраций ионов металлов в растворах для электроосаждения сплавов // Теоретич. основы химич. технологии. 2008. Т.42. №6. С.

671 – 675.

2. Винокуров Е. Г., Каранаева М. Н., Бондарь В. В. Прогноз и экспериментальная проверка состава раствора для электроосаждения сплава Cu-Co // В сб. тезисов докл.

6-я Международная конф. «Покрытия и обработка поверхности» М: Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева. 2009. С. 26-27.

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА НОВЫХ ВИДОВ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ NPKS УДОБРЕНИЙ А. Н. Гаврилюк, О.Б. Дормешкин УО «Белорусский государственный технологический университет», г. Минск, Andrewtut@tut.by Основным способом получения комплексных удобрений в Республике Беларусь является нейтрализация экстракционной фосфорной кислоты аммиаком с последующим смешением образовавшейся суспензии с карбамидом и хлористым калием, грануляцией и сушкой продукта. Таким методом получают аммофос и комплексные NPK-удобрения с различным соотношением питательных элементов.

Однако в связи с доминирующей в течение длительного времени тенденцией перехода на выпуск концентрированных удобрений значительно возрос дефицит серы в почвах.

Для восполнения недостатка серы ее дополнительно вносят в почву в виде природного гипса, либо фосфогипса, что удорожает конечную сельскохозяйственную продукцию и противоречит здравой логике. Поскольку на стадии производства экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) сульфат кальция удаляется в отвал в виде фосфогипса, а затем потребители вынуждены нести затраты по дополнительному внесению сульфата кальция в почву в виде того же фосфогипса.

Кроме того большой интерес среди исследователей и производителей в настоящее время уделяется процессам получения комплексных удобрений с введением карбамида. Использование карбамида в процессах получения сложных удобрений на основе продуктов кислотной переработки фосфатов целесообразно с агрохимической точки зрения. Как показали проведенные авторами исследования, при введении карбамида происходят процессы аддуктообразования, приводящие к повышению содержания медленнодействующих форм азота в продукте, а также увеличению доли Р2О5 в водорастворимой форме.

В связи с этим на кафедре ТНВиОХТ БГТУ в рамках диссертационной работы Гаврилюка А.Н. выполнен комплекс исследований направленных на разработку физико-химических основ и технологий производства новых видов комплексных серосодержащих NPKS удобрений на основе малоотходных и безотходных процессов.

В результате выполнения комплекса исследований разработана гибкая безотходная технология получения комплексных NPKS удобрений, содержащих от до 45 % питательных веществ и дополнительно до 8% серы. Процесс основан на сернокислотном разложении фосфатного сырья в дигидратном режиме без промежуточного отделения фосфогипса с образованием незагустевающей подвижной суперфосфатной суспензии, с последующей ее переработкой с получением конечного продукта – комплексного карбамидсодержащего удобрения. Регулирование содержания фосфора в продукте осуществляется путем частичной подачи фосфорной кислоты с абсорбционными стоками, что одновременно обеспечит переработку кислых стоков.

Как показали результаты исследований, введение карбамида в состав суперфосфатной суспензии сопровождается образованием аддукта – тетракарбамида сульфата кальция.

Как следствие – полученные удобрения по своим физическим свойствам превосходят аналогичные по содержанию питательным веществ марки комплексных удобрений, выпускаемых промышленностью. Еще одним положительным свойством получаемого удобрения является снижение скорости вымывания азота. Новая технология получения комплексных удобрений позволяет полностью исключить образование фосфогипса и получить концентрированные комплексные удобрения пролонгированного действия.

В настоящее время совместно со специалистами ОАО «Гомельский химический завод» и НИУИФ (г. Москва) разработаны и переданы в ОАО «Белгорхимпром»

«Исходные данные на выполнение проектов реконструкции цеха аммонизированного суперфосфата, цеха двойного суперфосфата и ЦССМУ с их переводом на выпуск новых видов комплексных NPKS удобрений» с увеличением мощности цехов с 300 до 430 тыс. тонн, с 300 до 440 тыс. тонн и со 100 до 180 тыс. тонн соответственно (научн.

рук. Дормешкин, отв. исп. Гаврилюк).

Новизна разработанных технологических процессов и видов удобрений подтверждена 2 патентами Республики Беларусь и 2 положительными решениями на выдачу патентов.

По результатам исследований опубликовано 7 научных статей в ведущих академических и научных журналах («Журнале прикладной химии», «Весцi НАНБ», «Труды БГТУ» и др.), 5 тезисов докладов.

В рамках договора с ОАО «Гомельским химическим заводом» проведен комплекс исследований по установлению качественно-количественного состава получаемых новых видов комплексных удобрений в соответствии с требованиями нормативных документов (регламентом REACH), действующих на территории стран Европейского экономического сообщества (ЕС), что позволило предприятию в году начать экспорт продукции в страны ЕС для выхода продукции на рынки этих стран в соответствии с нормативным документом (акт внедрения прилагается).

Таким образом, выполненный авторами комплекс научно-исследовательских работ позволяет существенно расширить ассортимент выпускаемых марок комплексных удобрений при улучшении их основных физических свойств, оптимизировать расход фосфатного сырья при одновременном снижении объемов образующихся отходов.

ФОТОКАТАЛИЗ НА ОКСИДЕ ЦИНКА, ДОПИРОВАННОМ КАТИОНАМИ МАРГАНЦА И КОБАЛЬТА О. И. Гырдасова, В. Н. Красильников, Л. Ю. Булдакова, М. Ю. Янченко Институт химии твердого тела УрО РАН, г. Екатеринбург gyrdasova@ihim.uran.ru Представленная работа посвящена исследованию условий образования и свойств гликолятов общей формулы Zn1-xMx(OCH2CH2 O) и Zn1-xMx(HCOO)(НOCH2CH2O)1/2, где М – Co и Mn, использованных в качестве прекурсоров при синтезе твердых растворов Zn1-хМxO (0 x 0.3) в двух морфологических типах: псевдокристаллов в форме октаэдров и вискеров. Показана перспективность использования Zn1-хМxO в качестве фотокатализаторов процесса окисления гидрохинона в водной среде при облучении светом в видимом диапазоне спектра.

В основе методики синтеза гликолятных комплексов цинка были использованы реакции:

(1-x)Zn(HCOO)2.2H2O + xМ(HCOO)2.2H2O + HOCH2CH2OH = = Zn1-хMx(HCOO)2(HOCH2CH2OH) + 2H2O (1)..

(1-x)Zn(HCOO)2 2H2O + xМ(HCOO)2 2H2O + 1/2HOCH2CH2OH = = Zn1-хMx(HCOO)(OCH2CH2O)1/2 + HCOOH +2H2O (2) Zn1-хMx(HCOO)(OCH2CH2O)1/2 + 1/2HOCH2CH2OH = = Zn1-xMx(OCH2CH2O) + HCOOH (3) Установлено, что температура проведения процесса является основным фактором, определяющим степень лигандного замещения формиатной группы в исходных формиатах согласно реакциям (1-3). Образование сольватов (реакция 1) с замещением кристаллизационной воды на молекулу этиленгликоля протекает при 50 оС. При температуре около 100оС сольваты растворяется в этиленгликоле с образованием гомогенного раствора, из которого далее выпадают волокнистые кристаллы формиатогликолятных комплексов состава Zn1-xMx(HCOO)(OCH2CH2O)1/2. Вследствие нагревания до 150оС и выше происходит образование гликолятов Zn1-xMx(OCH2CH2O), кристаллы которых имеют вид искаженных октаэдров. При температуре 150 оС и выше согласно реакции 2 происходит образование гликолятов состава Zn1-xMx(OCH2CH2O), кристаллы которых имеют вид искаженных октаэдров.

а б Рис.1. РЭМ снимки: Zn0.8Co0.2(HCOO)(OCH2CH2O)1/2 (а) и Zn0.8Co0.2(OCH2CH2O) (б).

На рис. 1 представлены снимки кобальтсодержащих гликолятных комплексов обоих морфологических типов. Важно отметить, что форма кристаллов прекурсора при термолизе передается продукту - Zn1-xMxO. Для оценки эффективности оксидов Zn1-xMxO (M = Mn и Co), полученных термолизом Zn-xMx(HCOO)(OCH2CH2O)1/2 и Zn1-xMx(OCH2CH2O), как фотокатализаторов было исследовано их влияние на скорость разложения гидрохинона в водной среде при облучении в синем и ультрафиолетовом диапазонах спектра. Проведенное исследование показало, что при облучении синим светом (макс = 460 нм) для Zn1-xМxO (0x0.3) наблюдается четкая зависимость повышения скорости окисления гидрохинона от концентрации кобальта (рис. 3а) или марганца (рис. 3б) в катализаторе. Фотокаталитическая активность Zn1-xМxO в ультрафиолетовом диапазоне спектра проявляет аналогичную зависимость от содержания М+ в оксиде.

б а Рис. 2. Концентрационные зависимости гидрохинона при облучении раствора синим светом в отсутствие катализатора (1) и в присутствие вискеров (а): Zn1-xCoxO - x = 0.01 (2), 0.05 (3), 0.2 (4), 0.3 (5) и (б): Zn1-xMnxO -x = 0.005 (2), 0.05 (3), 0.075 (4), 0.1 (5).

Отмечено незначительное повышение фотокаталитической активности образцов Zn1-xМxO в форме псевдокристаллов по сравнению с образцами в форме вискеров на начальной стадии процесса. Это связано, по-видимому, с различием их удельной поверхности, средняя величина которой для первых составляет 32 м 2/г и для вторых – порядка 25 м2/г. Фотокаталитическая активность Zn1-xМxO в ультрафиолетовом диапазоне спектра проявляет аналогичную зависимость от содержания М 2+ в оксиде.

Таким образом, в результате проведенного исследования нами был осуществлен направленный синтез низкоразмерных твердых растворов Zn1-xMxO, M – Co и Mn, (0 x 0.2) в двух морфологических типах - перспективных катализаторов для процессов фотокаталитического окисления гидрохинона в ультрафиолетовом и синем диапазоне спектра. Установлена корреляция между фотокаталитической активностью Zn1-xMxO и степенью замещения цинка на марганец/кобальт в образцах. Показано, что изменение степени замещения цинка на кобальт/марганец оказывает более существенное влияние на фотокаталитическую активность катализатора по сравнению с изменением его дисперсности и удельной поверхности.

Работа выполнена при поддержке проекта РФФИ № 09-03-00252-а.

ВЫСОКОСЕЛЕКТИВНАЯ ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ МЕТАНА:

ВЛИЯНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА SiO2 НА СВОЙСТВА КАТАЛИЗАТОРА А. Г Дедов 1., Г. Д Нипан.2, А. С. Локтев,1 В. А. Кецко 2, Т. Н. Кольцова.2, А. А. Тюняев *1,Т. Р. Аймалетдинов 1, И. И. Моисеев 1.

Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина, 119991, ГСП-1, Москва, В-296, Ленинский просп., 65, тел. (499)135-84-36, факс (499)2339003, e-mail: genchem@gubkin.ru Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Москва, Россия Каталитическая окислительная конденсация метана (ОКМ)- перспективный прямой путь получения этилена из природного газа, попутного нефтяного газа и других видов метансодержащего сырья. ОКМ может проводиться как энергосберегающий процесс в автотермическом режиме [1]. К числу наиболее эффективных катализаторов реакции ОКМ, позволяющей в одну стадию превращать метан - кислородную смесь в продукты C2+ (этилен, этан, пропилен, пропан) относятся композитные материалы на основе SiO2, содержащие оксиды марганца, вольфрама и щелочного металла [2].

Обычно указанные композиты синтезируют методом поэтапной пропитки аморфного SiO2 солями Mn, W и щелочных металлов, с последующими процедурами высушивания и прокаливания. Развитый в настоящей работе новый метод твердофазного синтеза композитов Mn-W-Li(Na,K,Rb,Cs)/SiO2 позволяет получать более эффективные катализаторы ОКМ. Новые катализаторы характеризуются высокими показателями в процессе окислительной конденсации метана (конверсия метана до 49%, селективность по С2+ продуктам до 60%). Согласно данным рентгенофазового анализа синтезированных нами катализаторов, наряду с такими компонентами, как Na(Li,K,Rb,Cs)- манганаты, оксид вольфрама WO3 и вольфраматы состава Na(Li,K,Rb,Cs)0.3- образуется также полиморфный SiO2: кристобалит + кварц для Li – контакта или кристобалит + тридимит – в образцах, содержащих Na,K,Rb,Cs.

Установлено, что полиморфизм SiO2 является важным фактором, влияющим на каталитическую активность синтезированных материалов. В катализаторах реализуется термодинамический обмен катионами Li(Na,K,Rb,Cs)-W-Mn/SiO щелочного металла между полиморфными модификациями SiO2. Источниками этих катионов служат содержащие их нестехиометрические вольфраматы или манганаты.

Катионный обмен, в свою очередь, способствует кислородной диффузии и генерированию поверхностных активных кислородсодержащих интермедиатов, ответственных за формирование метильных радикалов, вступающих в дальнейшем в реакцию димеризации.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (грант 07-03-00533-а), программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2000-2010 годы)» Федерального агентства по образованию РФ (проект 1708), программы Президиума РАН № 19 «Химические аспекты энергетики» (проект 19П4 «Высокоселективный синтез этилена из метана для алкилирования алканов»), и Гранта Президента Российской Федерации для поддержки ведущих научных школ Российской Федерации НШ-1733.2008.3 «Комплексы и наноразмерные структуры в катализе», научная школа академика РАН И.И. Моисеева.

Литература.

А.Г. Дедов, А.С. Локтев, В.А. Меньщиков, К.В. Пархоменко, Н.О.

1.

Тельпуховская, И.И. Моисеев. Лантан - цериевые катализаторы окислительной димеризации метана в автотермическом режиме. // Химическая технология. 2006. №4.

С. 5-11.

А.А. Тюняев, Г.Д. Нипан, Т.Н. Кольцова, А.С. Локтев, В.А. Кецко, А.Г. Дедов, 2.

И.И. Моисеев. Полиморфные ОДМ-катализаторы Mn/W/Na(K,Rb,Cs)/SiO2. // Журнал неорганической химии. 2009. Т. 54. № 5. С. 723-726.

НОВЫЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ МЕЗОПОРИСТЫЕ АМОРФНЫЕ СИЛИКАТЫ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

А. Г. Дедов *, А. С. Локтев, Н. О. Тельпуховская, М. Н. Карташева, К. В. Пархоменко, М. В. Геращенко, В. К. Чернышева, И. Е. Мухин, И. И. Моисеев Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина, 119991, ГСП-1, Москва, В-296, Ленинский просп., 65, тел. (499)135-84-36, факс (499)2339003, e-mail: genchem@gubkin.ru Разработка новых высокоселективных катализаторов нефтехимических процессов является одним из важных условий создания энерго- и ресурсосберегающих технологических процессов для нефтехимической промышленности. Важным фактором, позволяющим управлять селективностью катализаторов, является варьирование их пористой структуры. Локализация активных центров в порах, играющих роль «нанореакторов», позволяет создавать новые высокоселективные каталитические системы [1]. В настоящей работе сообщается о каталитической активности синтезированных нами новых мезопористых аморфных материалов на основе SiO2, в структуру которых на стадии синтеза введены ионы La, Ce или их смесь.

Материалы, содержащие одновременно La и Ce, синтезированы нами впервые.

Методами рентгенофазового анализа, просвечивающей электронной микроскопии и термодесорбции азота установлено, что синтезированные материалы имеют однородную мезопористую структуру. Показано, что природа и количество РЗЭ, введенного в мезопористую аморфную силикатную матрицу, существенно влияют на характеристики образующейся пористой структуры (диаметр и объм пор). Новые катализаторы проявили активность в реакции превращения метан-кислородной смеси в этилен, этан, пропилен, пропан (продукты С2+) с селективностью 50-80%, в том числе в этилен с селективностью 30-40%. Обнаружено синергическое действие ионов La и Ce, введенных на стадии золь-гель синтеза в мезопористую аморфную силикатную матрицу, приводящее к увеличению выхода С2+ - продуктов с 5-7% до 14-18%.

Полученные результаты указывают на благоприятное влияние на протекание процесса ОКМ локализации активных центров в мезопорах оптимального диаметра, что, по видимому, ограничивает протекание нежелательных газофазных процессов глубокого окисления и гибели метильных радикалов.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (грант 07-03-00536-а), программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2000-2010 годы)» Федерального агентства по образованию РФ (проект 1708), программы Президиума РАН № 19 «Химические аспекты энергетики» (проект 19П4 «Высокоселективный синтез этилена из метана для алкилирования алканов»), и Гранта Президента Российской Федерации для поддержки ведущих научных школ Российской Федерации НШ-1733.2008.3 «Комплексы и наноразмерные структуры в катализе», научная школа академика РАН И.И. Моисеева.

Литература Дедов А.Г., Локтев А.С., Пархоменко К.В., Цодиков М.В., Тепляков В.В., 1.

Уваров В.И., Федотов А.С., Моисеев И.И. Окислительные превращения метана: от гранул неподвижного слоя к нанореакторам. //Химическая технология. 2008. №5. С.

208-212.

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЫ ДЛЯ СОРБЦИИ НЕФТЕПРОДУКТОВ А. Г. Дедов*1, Е. О. Омарова1, Е. И. Беляева1, Р. К. Идиатулов1, А. П. Харитонов2, В. М. Бузник1, В. В. Некрасова1, Н. Г. Перевертайло РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, 119991 Москва, Ленинский проспект, Тел. (499)1358436, факс (499)2339003, e-mail: genchem@gubkin.ru Институт энергетических проблем химической физики РАН В воды Мирового океана по разным оценкам ежегодно попадает 10-15 млн.т нефти и нефтепродуктов, что отрицательно сказывается на окружающей среде.

Самоочищение водоемов – процесс длительный вследствие химической устойчивости нефти в природных условиях, и нефтяная пленка может сохраняться на поверхности воды долгое время. Наиболее эффективным способом ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов с поверхности акваторий является сорбционная очистка.

Однако существенной проблемой является утилизация поглощенной сорбентами нефти. Другим фактором, ограничивающим применение сорбентов, является низкая избирательная сорбция нефти из водной среды.

Нами разработан материал на основе полимерной матрицы, обладающий высокой статической нефтеемкостью - сорбция достигает 25 г нефти на г сорбента.

Данные материалы можно многократно отжимать для извлечения сорбированной нефти, что является немаловажным фактом при внедрении ресурсосберегающих технологий. Кроме того, способность сорбентов к регенерации после отжима позволяет их многократно использовать, что в свою очередь повышает их экономическую эффективность.

Для увеличения избирательного извлечения нефти из водной среды нами также предложено модифицировать полимерные сорбенты фторирующими агентами.

Показано, что обработка исходного материала (ПМ) прямым фторированием в отсутствие кислорода привела к увеличению гидрофобных свойств сорбента. Несмотря на то, что статическая нефтеемкость модифицированного образца (ПМ F) несколько понизилась, он стал лучше извлекать нефть с водной поверхности и превзошел контрольный образец в отношении очистки воды от нефти. Коэффициенты нефтеемкости исходного образца приняты за 100% (табл. 1).

Таблица Наиме- Модифи- Коэффициент Коэффициент Степень очистки Очищенная нование кация статической динамической поверхности воды поверхность воды образца нефтеемкости нефтеемкости от нефти ПМ Нет Удовл.

100 ПМ F Да Хор.

85 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 09-03-00984).

УДК 66.048. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ РЕАКЦИОННО-РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ СИНТЕЗА МТБЭ О. Е. Деньгина, М. А. Самборская, А. В.Кравцов Томский Политехнический Университет, г. Томск. e-mail: elvoreth@mail.ru В последние годы в химической промышленности все большее значение приобретает совместное проведение химической реакции с разделением реакционной смеси в одном и том же аппарате. Подобный способ проведения реакции имеет преимущества в кинетическом, термодинамическом и экономическом аспектах [1].

Совмещенные процессы можно классифицировать по признаку характера массообмена, например, реакционно-десорбционные, реакционно-ректификационные, реакционно-экстракционные и т.д. На сегодняшний день ряд важнейших процессов в нефтехимии реализован посредством реакционной ректификации, в частности синтез высокооктановых добавок, таких как МТБЭ, ЭТБЭ, ТАМЭ.

Одна из главных задач химической технологии сегодня – это обеспечение стабильности и максимальной управляемости совмещенных процессов, основным путем решения которой является исследование процесса с помощью динамических моделей. В данной работе рассмотрен анализ устойчивости реакционно ректификационной колонны синтеза метил трет-бутилового эфира (МТБЭ).

Особенностью математического описания совмещенных процессов является присутствие нелинейных членов в математической модели, которое обусловлено нелинейностью кинетики и неидеальностью парожидкостного равновесия в системе, что значительно осложняет решение задачи динамического исследования совмещенного процесса.

Схему превращения в колонне синтез МТБЭ можно упрощенно представить как:

Изобутилен + метанол + н-бутан МТБЭ + н-бутан (1) Динамическая модель включает материальный баланс по каждому компоненту, тепловой баланс и уравнения равновесия. Например, материальный баланс колонны по изобутилену выглядит следующим образом:

IB 0 IB IB IB 0 IB Pfi dx Pi fi IB IB IB (1 i ) Fi x IB f i Li 1 xi MR i i Fi x f i Gi 1 x i i dt Pi Pi k k IB Pi 0 IB xIBi x Gi xi IB Li x IB i IBi MTBEi MTBEi i (2) MC k f 2 K x Pi MeOH i MeOH i eq MeOH MeOH Здесь MR – мольное удержание жидкости на тарелке, кмоль;

Fi – поток питания колонны на i–ой тарелке, кмоль/час;

yi, xi – мольная доля пара и жидкости на i-ой тарелке соответственно;

i – доля паровой фазы питания;

Pi – давление на i-ой тарелке, кПа;

P0i - давление насыщенных паров соответствующего чистого компонента, кПа;

Li, Gi – поток жидкости и пара на i-ой тарелке соответственно, кмоль/час;

Mc – параметр массы катализатора (представлен в [2]);

kf – константа скорости реакции (представлена в [2]);

i – коэффициент активности компонента i;

Keq – константа равновесия (представлена в [2]).

Неидеальность смеси учтена в функциональной зависимости f ( xi ), i полученной на основе пассивного эксперимента. Данная зависимость имеет экспоненциальный характер, и в ней отражено влияние температуры и концентрации на коэффициенты активности компонентов.

Тепловой баланс колонны на i-ой тарелке:

L G dTi G L G L M RC p C P Ti i Fi C P Ti (1 i ) Fi Gi 1 C P Ti 1 Li 1 Fi 1 C P Ti dt k l x IBi x L G IBi MTBEi MTBEi H MC k f Li Fi C P Ti Gi C P Ti (3) 2 K x MeOH MeOH MeOHi MeOH i eq Здесь СPL, СPG, СPG+L – теплоемкости жидкости, пара и парожидкостной смеси, соответственно, кДж/моль;

Ti – температура на тарелке, K;

Разработанная математическая модель использована для анализа динамики работы колонны, определения количества и типа стационарных состояний, а также интервалы параметров для оптимального проведения процесса.

Список использованной литературы:

Астарита Дж. Массопередача с химической реакцией. – М.: Химия, 1974. – 1.

224 с.;

2. Singh B.P. Steady State Analysis of Reactive Distillation Using Homotopy Continuation // Chemical Engineering Research and Design, – 2005.

ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ Е. А. Дмитриев Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия,125047, Москва, Миусская пл., 9, (499)-973-92-67, energy@muctr.ru Известно, что интеграция процессов – один из современных подходов к проблеме энерго- и ресурсосбережения. Так, сопряжение работы насоса и турбины в цикле абсорбция-десорбция, при функционировании обратноосмотических станций опреснения морской воды позволяет экономить значительную часть механической энергии;

сопряжение в непрерывных процессах рециркулирующими потоками операций нагревание-охлаждение, испарение-конденсация приводит к существенной экономии тепловой энергии.

Наиболее плодотворной является интеграция в сфере реакционных узлов и процессов разделения смесей, которые, как правило, энергомки. При этом исследования, направленные на создание многофункциональных аппаратов, представляются особенно перспективными. Речь идт о направленном совмещении процессов в одном аппарате, когда появляются возможности преодоления ограничений, свойственных каждому процессу в отдельности. Даже в случаях, когда эти ограничения нивелируются не в полной мере, совмещение процессов в ряде случаев выгодно, поскольку для их технологической организации требуется меньшее количество аппаратов. Известны варианты совмещения реакционных и массообменных процессов, реакционных и теплообменных.

Реальные возможности совмещения появились и для процессов, протекающих с использованием специфических свойств полупроницаемых поверхностей, в частности практическая реализация мембранных реакторов.

Проведнные теоретические и экспериментальные исследования по регенерации рабочих жидкостей на основе совмещения процессов микрофильтрации и десорбции [1,2] явились основой для расчта и разработки энерго- и ресурсосберегающей технологической схемы очистки. Основными элементами такой схемы являются модули, изготовленные из трубчатых керамических мембран. Микрофильтрационно десорбционный модуль конструируется по принципу кожухотрубчатого теплообменника и работает в вертикальном положении. Движущей силой процесса микрофильтрации является разность давлений, создаваемая при помощи вакуумирования межтрубного пространства. Регенерируемая рабочая жидкость движется по трубному пространству и, фильтруясь через керамические трубки, стекает по их наружной поверхности под действием силы тяжести. При этом за счт разности парциальных давлений в вакуумированном пространстве происходит десорбция влаги и растворнных газов. В зависимости от остаточного давления в межтрубном пространстве и концентрации влаги в смеси реализуются 3 режима течения:

1. Образующийся фильтрат стекает в виде паро-(газо)жидкостной дисперсии – пены. В этой области процесс десорбции протекает особенно эффективно.

2. «Пузырьковый» режим, когда очищенная от механических примесей жидкость стекает в виде плнки, в которой наблюдается значительное число пузырьков размером в десятки микрон.

3. Плночное течение, при котором десорбция осуществляется за счт диффузии воды к наружной поверхности плнки.

К настоящему времени разработана математическая модель микрофильтрационно десорбционного процесса [3-5] при условии плночного движения жидкости по полупроницаемой вертикальной поверхности. Предлагаемая модель базируется на сопряжнном решении уравнений, описывающих процесс микрофильтрации, протекающий одновременно с процессом десорбции.

Проведнные экспериментальные исследования по регенерации трансформаторных масел (Т-750, Т-1500) показывают, что получаемые продукты соответствуют техническим условиям.

Список литературы Пат. 2071972 Россия, 1997. Способ регенерации трансформаторного масла и 1.

устройство для его осуществления. //Дмитриев Е.А., Трушин А.М., Зимин И.В., Кабанов О.В., Прохорова Т.В.

Дмитриев Е.А., Трушин А.М., Прохорова Т.В., Чайка Е.Н. К использованию 2.

совмещнного мембранно-десорбционного процесса для регенерации минеральных масел. //Химическая промышленность сегодня. – 2005. – №6. – с.7 10.

Дмитриев Е.А., Трушин А.М., Кузнецова И.К., Цветнов А.В., Математическое 3.

моделирование совмещнного микрофильтрационно-десорбционного процесса на стадии микрофильтрации. //Теоретические основы химической технологии. – 2006. – т.40, №5. – с. 483-489.

Дмитриев Е.А., Трушин А.М., Цветнов А.В., Каленов С.В. Массоперенос при 4.

плночном течении на полупроницаемых поверхностях в микрофильтрационно десорбционноых аппаратах. //Теоретические основы химической технологии. – 2007. – т.41, №5. – с. 483-490.

Трушин А.М., Дмитриев Е.А., Цветнов А.В. К вопросу о кинетике 5.

массопереноса в жидкой фазе при ламинарном плночном течении. // Теоретические основы химической технологии. – 2009. – т.43, №4. – с.436-440.

ПАРЦИАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ПРОПАН-БУТАНА ДО КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ КОМПОЗИЦИЙ К. Досумов, Б. К. Масалимова, С. А. Тунгатарова, К. К. Кузембай Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В.Сокольского, ул.Д.Кунаева, 142, 050010, Алматы, Казахстан. Тел.:+7(727)291-66-32, Факс:+7(727)291-57-22, E-mail: tungatarova58@mail.ru В связи с прогнозируемым в ближайшие годы постепенным сокращением мирового объема добычи нефти и ростом значения природного газа не только как энергетического ресурса, но и источника углеводородного сырья растет интерес к процессам его конверсии в жидкие продукты.

Для многих процессов в нефтехимии привлекательна перспектива использования в качестве нефтехимического сырья именно легких алканов – более дешевых, доступных и вызывающих меньше экологических проблем по сравнению с олефинами и ароматическими соединениями.

Нами было исследовано окислительное превращение пропан-бутановой смеси воздухом в кислородсодержащие композиции при температурах 573-873К и объемной скорости 330-15000ч-1 на полиоксидных катализаторах, содержащих 1-10% Mo, Ga, Cr различного состава и соотношения, нанесенных на природные Торгайские белые глины (ТБГ) Казахстана, цеолиты, в том числе ИК-30 (Новосибирск), либо их смеси. Исходная реакционная смесь содержала от 6,6 до 80,0% C3H8-C4H10 смеси и от 7,0 до 20,0% кислорода в различных соотношениях.

Исследования проводились на установке проточного типа при атмосферном давлении в трубчатом кварцевом реакторе с фиксированным слоем катализатора.

Анализ исходных веществ и продуктов реакции осуществлялся с помощью хроматографического метода на приборе «Agilent Technologies 6890N». Проведено варьирование температуры реакции, времени контакта, состава и содержания активного компонента катализатора.

Показано, что на катализаторах, предварительно обработанных 10% НСl, получены выходы кислородсодержащих продуктов, превышающие аналогичные выходы на необработанных катализаторах. Кислотная обработка сорбентов способствовала разработке поверхности и увеличению радиуса пор, что приводило к увеличению кислородсодержащих соединений в катализате.

Было определено, что в процессе парциального окисления пропан-бутановой смеси при варьировании состава катализатора и времени контакта можно получить ацетальдегид, ацетон, метилэтилкетон, акролеин, уксусную кислоту, а также Н 2 и Н2 содержащие соединения.

В результате реакции получаются как газообразные, так и жидкие продукты:

ацетон (773-823К), ацетальдегид (623-673К), акролеин (773-823К) – основные компоненты жидких продуктов.

Трехкомпонентные катализаторы проявили большую активность, чем биметаллические образцы. Была определена оптимальная объемная скорость для катализаторов с различным содержанием активной фазы на носителе. При W=450ч- получено 50,9% ацетона и 38,0% метилэтилкетона на 5%MoCrGa/ТБГ катализаторе.

Увеличение содержания метилэтилкетона в катализате наблюдалось при снижении содержания пропан-бутана в исходной реакционной смеси.

В результате варьирования температуры реакции, состава исходной реакционной смеси, соотношения в ней пропан-бутана, объемной скорости, содержания и состава активной фазы катализатора получено до 74,0% акролеина, 49,4% метилэтилкетона. В газовой фазе обнаружены следовые количества СО, СО2, Н2, СН4, С2Н4 (таблица 1).

Таблица 1. Парциальное окисление пропан-бутановой смеси до оксигенатов.

W=7500ч-1;

Тр=873К;

Vкт=2мл;

УВ:О2:N2=7:1:4, Кт: 5%MoCrGa/ТБГ+ИК-30 (1:1).

Конверсия, % Содержание в катализате, % ацетальдегид C3Н8:С4Н10:С2Н6, % С3Н8 С4Н10 С2Н Уксусная акролеин кислота ацетон бензол МЭК 70:30:0 23,0 23,0 - 9,0 1,3 38,3 36,5 1,7 2, 62:28:10 27,0 71,0 27,0 9,3 1,7 27,4 49,4 0 4, 99,2:0:0,8 100,0 - 100,0 7,0 9,5 74,0 9,5 0 Газовой фазе обнаружены следы СО, СО2, Н2, СН4, С2Н4.

Проведенные исследования показали, что процесс протекает в сторону окисления, окислительного дегидрирования и крекинга.

ПРИНЦИПЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПО УДАЛЕНИЮ ОТЛОЖЕНИЙ С ТЕПЛООБМЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ В ВОДНЫХ СРЕДАХ МЕТОДАМИ ХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ И МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Е. О. Забенькина,* Е. А. Барышникова Московский государственный технический университет «МАМИ»

Москва, 107023 Б. Семеновская, Е-mail: zabenkinno@list.ru Важнейшим направлением в развитии современных технологий является решение вопросов энергосбережения, связанных с оптимизацией условий протекания процессов в водных средах. Актуальной проблемой при эксплуатации оборудования является образование на теплопередающих поверхностях отложений, снижающих эффективность передачи тепла и КПД.

Наличие отложений, весьма разнообразных по химическому составу, структуре, плотности и коэффициенту теплопроводности, ухудшает показатели экономичности работы оборудования и приводит к существенному перерасходу топлива. При значительном загрязнении теплообменных поверхностей существует реальная опасность перегрева и разрыва металла труб, что приводит к выходу оборудования из строя. Поэтому разработка эффективных способов очистки поверхностей от отложений - актуальное направление развития энергосберегающих технологий.

В технологиях химической очистки чаще всего используются соляная и серная кислоты, которые позволяют удалять отложения и продукты коррозии. Однако применение кислот может вызвать образование крупнодисперсного шлама, что, в свою очередь, приведет к забиванию проходных сечений в трубках и коллекторах.

Необходимо учитывать не только загрязненность поверхностей, эффективность удаления отложений и протекание процесса очистки, но и обеспечение защиты металла в процессе растворения эксплуатационных отложений. Применение этих кислот крайне нежелательно при очистке оборудования, изготовленного из железа, нержавеющей стали, латуни и меди.

Анализ современного состояния и возможностей химических служб предприятий и энергосистем говорит о целесообразности разработки и использования в практической деятельности математических моделей различных процессов, протекающих в водных средах. Так, применение расчтно-теоретических методов анализа при химической очистке оборудования дает возможность предварительно оценить эффективность того или иного моющего реагента и определить оптимальные условия технологического процесса.

В большинстве случаев в производственных водах одновременно присутствуют катионы нескольких металлов, входящих в состав естественных примесей и продуктов коррозии конструкционных материалов. При этом в водном растворе образуется сложная многокомпонентная система, для которой величина рН является одним из главных факторов, определяющих направление и скорость протекания процессов.

Например, при использовании ОЭДФ (оксиэтилидендифосфонофой кислоты), одного из перспективных представителей ряда комплексообразующих веществ, для анализа экспериментальных результатов применялась математическая модель, основанная на уравнениях гетерогенной кинетики, позволившая определить области оптимальных значений рН (1.3-1.5) для растворения основного продукта железосодержащих отложений - магнетита - с минимальными потерями основного конструкционного материала – железа. По сравнению с минеральными кислотами, используемыми в травлении металлических поверхностей, комплексообразователь ОЭДФ, только в качестве добавки к минеральной кислоте, т.е. композиции на основе ОЭДФ, ускоряет процесс растворения и не требует создания жестких условий (рис.1). Полученные кинетические характеристики позволяют осуществлять оптимизацию технологий и разрабатывать новые пути их усовершенствования на основе установленных режимов и выявленных деталей механизма процесса растворения.

Рис.1. Зависимость скорости растворения магнетита в серной кислоте от рН при концентраци ОЭДФ-0.01М (2), -0.1М (3), Н2SO4 контроль без добавок комплексона (1).

Таким образом, расчтно-теоретические методы анализа процессов, протекающих в водных средах, позволяют принимать достаточно обоснованные решения при разработке технологий проведения химических очисток и осуществлении других водно-химических мероприятий в зависимости от конкретных условий работы и текущего состояния оборудования.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта HK 58P.

ГЛУБОКАЯ ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДОВ В. А. Золотухин, к.т.н.

НПЗ «Кудьма», 603000, г. Н. Новгород, ул. М. Горького 61.

+7-9278220092, zva-oil-company@rambler.ru В настоящее время наиболее широко распространены каталитические процессы углубленной переработки углеводородного сырья, однако даже «они не могут предложить достаточно привлекательный технико-экономический баланс для многих нефтепереработчиков при переработке самых тяжелых видов сырья» (из программы Мирового нефтяного конгресса, Мадрид, 29.06 – 03.07.2008 г.), т.к. тяжелые нефтяные остатки очень быстро приводят к отравлению и коксованию активной поверхности любого катализатора.

Основное отличие и преимущество предлагаемого подхода и технологии заключается в том, что сырье, в основном тяжелое и содержащее большое количество разнообразных вредных примесей, непосредственно с катализатором не контактирует, вследствие чего катализатор практически не отравляется вредными примесями и не коксуется, что приводит к увеличению долговечности катализатора и отсутствию необходимости его регенерации и замены.

Сначала сырье подвергают мягкому некаталитическому (например, термическому и/или термомеханическому) крекингу. Схема переработки должна быть дополнена устройством, которое позволяет с минимальными затратами насыщать открытые связи атомарным водородом и/или легкими радикалами. Для этого молекулярный водород и/или легкие водородсодержащие среды, обогащенные водородом (они не содержат смол, асфальтенов и других вредных примесей и компонентов), например, попутный, природный газ, в том числе газ и часть легких фракций, получаемых в процессе переработки углеводородного сырья, при необходимости подогревают и направляют для получения активного атомарного водорода и/или легких радикалов в реактор с нагретым до необходимой температуры катализатором (блок получения атомарного водорода и/или легких радикалов). Полученные активный водород и/или легкие радикалы направляют в устройства нагрева (учитывая высокую реакционную способность атомарного водорода и/или легких радикалов, которые являются своеобразными катализаторами) и/или некаталитического крекинга жидкого исходного сырья для проведения реакции (процесс схематически изображен на рисунке).

Атомарный водород и/или легкие радикалы насыщают открытые связи непредельных углеводородов с получением легких целевых фракций высокого качества. Легкие насыщенные продукты реакции непрерывно выводятся из процесса для получения легких целевых продуктов (сжиженного газа, бензина, реактивного, дизельного топлива, продуктов нефтехимии). При этом такие дорогие процессы, как гидроочистка, риформинг и т.д. в блоках получения легких товарных продуктов могут не использоваться, т.к. открытые связи радикалов крекинга сырья насыщаются до блока получения товарных продуктов, а регулировка свойств и состава получаемых фракций производится изменением режима и параметров процесса. Тяжелые фракции направляются на повторную обработку. При повторной обработки тяжелых фракций можно достичь практически 100 % глубины переработки и выхода легких целевых продуктов.

Если получение молекулярного водорода в настоящее время является довольно дорогим процессом, то использование для получения атомарного водорода и/или легких радикалов природного или попутного газа, который во многих случаях сжигается на факелах, позволяет свести затраты на проведение процесса глубокой переработки к минимуму.

Технология апробирована на небольшой лабораторной установке. Глубина переработки достигает 9798 %. С учетом образующихся несконденсированных газов, можно уверенно говорить практически о 100 % глубине переработки сырья с помощью предлагаемой технологии.

По предлагаемой технологии поданы международные заявки на изобретения по системе РСТ, заявки зарегистрированы в ВОИС.

Широкое промышленное внедрение предлагаемой новой экономичной, экологичной и эффективной технологии глубокой переработки нефти и любого другого углеводородного сырья по топливному варианту и производству продуктов нефтехимии позволит получать огромную дополнительную ежегодную прибыль и экономить сотни и тысячи миллионов тонн сырья ежегодно при полном удовлетворении рынка качественными горюче – смазочными материалами в полном объеме. Другими словами, внедрение таких технологий эквивалентно увеличению мировых запасов углеводородов в несколько раз без затрат на их разведку и добычу при существенном снижении стоимости готовой продукции переработки.

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ М. М. Кардаш,* Г. В. Александров, И. А. Тюрин.

Энгельсский технологический институт (филиал) ГОУ ВПО«Саратовский государственный технический университет»

413100 Саратовская обл., г. Энгельс, пл. Свободы, д. Тел.: 8(8453)56-86-18, факс: 8(8453)95-35-53, E-mail: kardash@techn.sstu.ru Потребность ведущих отраслей промышленности и техники в новых массовых полимерных материалах, сочетающих комплекс ценных свойств, наличие сырьевой базы, возможность использования отходов возводит проблему разработки и освоения таких полимерных материалов в число актуальных и приоритетных направлений.

Многолетний опыт показывает, что успехи во всех отраслях народного хозяйства в значительной степени достигнуты за счет развития и применения полимеров и полимерных композитов, к приоритетным представителям которых относятся полимерные волокнистые композиты. Сочетание различных видов волокнистых наполнителей и матриц позволяет получать материалы в широком диапазоне свойств, выбирая оптимальные показатели для изделий широкого спектра применения. Они маломатериалоемки;

технологичны при переработке, по сравнению со многими традиционными материалами, в частности металлами и керамикой, и во многом превосходят их по удельным прочностным характеристикам, что особенно важно для применения их в транспортных средствах, летательных аппаратах, средствах спасения, спортивном инвентаре.

Однако существующие технологии получения волокнистых полимерных композитов по смесевому принципу многостадийны, связаны с применением дорогостоящих растворителей, трудо- и энергоемки, характеризуются значительной экологической напряженностью.

Предлагаемый поликонденсационный способ, заключающийся в синтезе матричного полимера в присутствии органических волокон, позволяет устранить недостатки существующих технологий и характеризуется рядом существенных преимуществ.

В настоящее время вопросы сорбции мономеров волокнами различной природы и структуры, закономерности синтеза и формирования полимерных матриц на поверхности и в объеме химических волокон, определение состава и структуры композиций, методы модификации не изучены.

Решение этих фундаментальных задач позволит развить научно технологические основы поликонденсационного наполнения полимерных материалов многоцелевого назначения.

Современным направлением развития полимерных композиционных материалов является создание технологий, позволяющих решить проблему получения пресс материалов с различными наполнителями (волокнистыми, дисперсными, волокнисто дисперсными) с уровнем заранее заданных свойств, в том числе и специального назначения (пониженной горючести, электропроводных, антифрикционных, магнитных и др.) с использованием технологического потока с легко переналаживаемым и взаимозаменяемым оборудованием.

Согласно этой концепции предложен и разработан принципиально новый способ получения композиционных материалов на базе термореактопластов и химических волокон. Основным преимуществом поликонденсационной технологии перед традиционными является возможность получения фенолформальдегидного олигомера (ФФО) в структуре и на поверхности наполнителя непосредственно в процессе формирования армированных полимерных композиционных материалов. При этом исключаются наиболее энерго- и трудоемкие стадии вакуумной сушки, охлаждения в вагонах-холодильниках, дробление смолы, транспортировка, размол или растворение в растворителях непосредственно перед использованием в качестве связующего армирующих ПКМ, что в значительной мере улучшает условия труда и снижает экологическую напряженность.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭФФЕКТА СИНЕРГИЗМА В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЯХ АНТИОКСИДАНТОВ – КАК ПУТЬ К РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЮ ПРИ ХРАНЕНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ Г. В. Карпухина Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН 119334, Российская Федерация, г. Москва, ул. Косыгина, д. e-mail: gk39@mail.ru В химической и нефтехимической промышленности для предотвращения термоокислительной деструкции различных органических соединений и материалов – бензины, авто- и авиационные масла, полимеры, пластмассы, каучуки, резины, волокна, клеи, покрытия – используют добавки антиоксидантов – антиокислительные присадки.

Большой круг "защищаемых" материалов и разнообразие условий их применения вызывает необходимость использовать широкий ассортимент присадок и постоянно совершенствовать их структуру для удовлетворения новых эксплуатационных требований.

В этой связи ресурсосберегающим направлением является применение многокомпонентных смесевых присадок, проявляющих эффект синергизма, заключающийся в том, что антиокислительное действие смеси оказывается больше, чем предполагаемое суммарное действие отдельных компонентов. При этом, не синтезируя новых присадок, удатся составить из существующих, выпускаемых промышленностью, композиции, удовлетворяющие эксплуатационным требованиям по эффективности, экономичности, экологии, физико-механическим требованиям, таким как, окраска, растворимость, совместимость и т.д.

Эмпирический подбор эффективных синергических систем трудомок и затратен. Вследствие этого важную роль играет создание научных основ решения этой проблемы – установление основных закономерностей, связывающих кинетическое поведение отдельных антиоксидантов и антиокислительное действие их смесей.

Такой подход осуществлен в работе академика Н.М.Эмануэля и автора [1], в которой разработана кинетическая классификация синергических смесей по типам действия их компонентов на процесс окисления и осуществляющихся при этом механизмам синергизма, обобщившая мировой экспериментальный материал по применению смесей антиоксидантов.

Эта классификация получила подтверждение в литературе и дальнейших наших исследованиях и оказалась плодотворной для развития направления.

Так, в настоящее время уже можно считать установленным правилом, что промышленные присадки – ароматические амины: первичные, вторичные моноамины, а также N,N'-замещенные п-фенилендиамины проявляют эффект синергизма в смесях с ди-орто-замещенными фенолами, причем его величина возрастает с увеличением пространственного экранирования OH-групп. Детально изучен механизм синергизма в таких системах, состоящий в регенерации окисленной формы более эффективного антиоксиданта – амина за счет фенола.

Разработанные представления были использованы для создания смесевых композиций, эффективно подавляющих окислительную стабилизацию стирола в условиях переработки и хранения [2].

Несомненно, что на практике специфика промышленных материалов накладывает свои особенности на действие антиоксидантов, изменяя их активность, однако использование кинетической классификации, по нашему мнению, является плодотворным для рационального выбора смесевых композиций.

Литература 1. Г.В. Карпухина, Н.М.Эмануэль, Доклады Академии наук.1984, 276, 1163.

2. Г.В. Карпухина, Л.И. Мазалецкая, XVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва 23-28 сентября 2007 г., Тезисы докладов, том 3, стр.366.

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮШАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЛЬВАНОШЛАМОВ Е. С. Климов, М. В. Бузаева, З. В. Подольская, * О. А. Давыдова, Е. С. Ваганова, А. С. Ваганов, Р. Б. Шарифзянов Ульяновский государственный технический университет 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, Тел.: (8422)778132, e-mail: eugen1947@mail.ru Применяемые в отечественном машиностроении водоемкие технологии с использованием химических реагентов, содержащих ионы тяжелых металлов (гальванические процессы), несовершенство и неэффективность систем очистки сточных вод приводит к загрязнению растительности и водных ресурсов в окружающей среде. Изучение динамики накопления ионов тяжелых металлов вблизи крупных предприятий, таких как «Ульяновский автомобильный завод», показывает их значительную концентрацию в водных объектах (р. Свияга) и древесных насаждениях.

Загрязнение поверхностных вод р. Свияга ионами цинка, хрома и железа многократно превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) и достигает (мг/л): цинк – 0,05 (5 ПДК), хром – 0,08 (3,9 ПДК), железо – 2,20 (22 ПДК).

В древесных городских насаждениях содержание (мг/кг) ионов цинка, свинца и хрома составляет: 6,41;

0,90;

0,70 (береза), 4,51;

1,00;

0,75 (тополь), 8,34;

0,90;

0, (липа). На этой же территории содержание ионов цинка, свинца и хрома в почве, мг/кг:

23,52 (1,04 ПДК), 49,50 (1,55 ПДК), 4,44 (0,7 ПДК).

В связи с этим, глобальной проблемой современных технологий машиностроения является разработка экологически безопасных систем с максимально замкнутым технологическим циклом и минимальным количеством отходов.

Наиболее значимым этапом экологизации является трансформация традици онных технологий в малоотходные и ресурсосберегающие. Этот этап позволит в дальнейшем перейти к замкнутым системам с максимально полной переработкой всех поступающих ресурсов.

Нами разработана ресурсосберегающая, экологически и экономически приемлемая технология очистки гальванических сточных вод предприятий машиностроения с использованием ферритизированного гальваношлама.

Метод ферритизации является одним из перспективных методов, позволяющий обезвреживать и стабилизировать гальванические осадки станции нейтрализации сточных вод [1].

Процесс ферритизации заключается в образовании ферритов переменного состава при действии на ионы тяжелых металлов сернокислого железа (II).

Ферритизация гальванических шламов протекает в щелочной среде при обработке суспензии гальваношламов сернокислым железом при 50 оС и последующем окислении реакционной смеси кислородом воздуха. Суммарный процесс можно описать следующей схемой:

– 2+ 2+ (3 – n) Fe + nMe + O2 + 6ОН МеnFe(3 – n) О 4 + 3Н2О Ферритизированные гальваношламы (ФГШ) практически нерастворимы в нейтральной и слабокислой средах, обладают значительной сорбционной способностью [2].

Для экспериментов использовали сухие ферритизированные шламы с размером частиц 0,1 – 0,25 мм. Ферритные осадки получены из гальваношламов предприятия в лабораторных условиях. Валовое содержание металлов в шламе, мг/кг: медь – 2450;

никель – 318;

цинк – 6793;

хром – 16200. В гальванических сточных водах предприятия содержание ионов металлов составило, мг/л: медь – 34,62;

никель – 20,14;

цинк – 27,16;

хром – 30,83.

Смесь шлама и сточных вод перемешивали в течение 90 мин. Осадок отфильтровывали, фильтрат анализировали на содержание ионов металлов (табл.).

Степень очистки ( ) сточных вод определяли по формуле:

= (Сисх – Скон) 100% / Сисх Сисх – исходная концентрация ионов тяжелых металлов в сточных водах, С кон – концентрация ионов металлов в очищенной воде, мг/л.

Таблица Очистка гальванических сточных вод с применением ферритизированнрго гальваношлама Реагентная очистка гальваностоков Сорбционная Исходная известковым молоком Извлека доочистка с концентраци без применения с применением емый применением ФГШ я металла ФГШ ФГШ металл (Сисх), мг/л Скон, мг/л Скон, мг/л Скон, мг/л,%,%,% Никель 20,14 0,78 96,1 0,52 97,4 0,22 98, Медь 34,62 2,08 94,0 1,31 96,2 0,76 97, Хром 30,83 1,91 93,8 0,92 97,0 0,40 98, Цинк 27,16 1,79 93,4 1,14 95,8 0,41 98, 94,3 96,6 98, сред., % Исходные и конечные значения рН для реагентной очистки: рН исх=4,67;

рНкон=7,32;

m Men+:mФГШ=1:10;

для сорбционной доочистки: m Men+:mФГШ=1:10, после добавления ФГШ, рН 7,64. Время протекания процесса 70 мин.

Предлагаемая технология обеспечивает степень очистки гальванических стоков до 98,5 % и возможность вторичного использования очищенной воды. Реализация технологии может быть осуществлена на базе станции нейтрализации сточных вод предприятия без кардинального изменения существующей схемы очистки известковым молоком.

Литература 1. Семенов В.В., Варламова С.И., Климов Е.С. Утилизация шламов гальванического производства методом ферритизации // Изв. вузов. Химия и химическая технология.

– 2005. – Т. 48. – Вып. 2. – С. 111-112.

2. Пинаев А.В., Семенов В.В., Варламова С.И., Климов Е.С. Исследование вымываемости ионов тяжелых металлов из ферритизированных шламов гальванического производства // Изв. Вузов. Северо-Кавказский регион.

Технические науки. – 2005. – Приложение № 2. – С. 163-168.

УДК 541.128. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ МОЛЕКУЛ В ГЕТЕРОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ И. Ю. Климова, В. А. Козловцев, В. А. Навроцкий, М. В. Тростянская Волгоградский государственный технический университет, г.Волгоград e-mail: vak504@vstu.ru Направленное изменение структуры молекул при резонансном возбуждении колебаний атомов с определенной частотой и амплитудой позволит управлять структурными превращениями веществ в процессе их синтеза. Вероятность получения требуемой структуры зависит от резонансных условий при передаче электромагнитных колебаний реакционной системе. В качестве источников могут выступать лазеры [1] на основе полупроводниковых гетероструктур [2], обеспечивающих сверхвысокочастотные колебания. Мы считаем, что эту роль могут выполнять катализаторы, частота колебания которых регулируется их составом. При этом резонансная частота колебания катализатора должна совпадать с частотой той группы в исходной молекуле, которая подвергается изменению в ходе структурных превращений.

Целью настоящих исследований является разработка подхода направленного изменения структуры реагирующих молекул, под действием электромагнитных полей, создаваемых гетерогенным катализатором.

В качестве объектов исследования выбраны изомерные превращения мета - и орто ксилолов в пара-ксилол и синтез дивинила из этанола по способу Лебедева.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

определить частоты и амплитуды колебания связей, при которых наблюдается их селективный разрыв в исходных веществах и образование в продуктах с учетом механизма реакции;

определить качественный и количественный состав катализаторов, создающих резонансные частоты колебаний, совпадающие с частотами разрыва и образования связей.

Результаты проведенных квантово-химических расчетов частот колебаний (), соответствующих разрыву и образованию С–СН3 связей в молекулах мета-, орто- и пара-ксилолов показывают, что разрыв С–СН3-связи проходит в интервале частот 1409.53-1421.96 см-1 при амплитуде колебания (А) 2.4983-3.7766, а образование С– СН3-связи в пара-ксилоле при частоте колебания 1156.78 см-1 и амплитуде 1.4853.

Следовательно, для получения пара-ксилола необходимо подобрать состав катализатора, излучающий электромагнитные сигналы с аналогичными частотами и амплитудами.

На основании предложенного нами подхода установлены составы гетерогенных катализаторов, позволяющих селективно разрушать и образовывать изомерные структуры ароматических углеводородов С8, поскольку их резонансные частоты близки к частотам разрыва и образования соответствующих связей в структурах изомеров.

Результаты проведенных квантово-химических расчетов колебательных спектров свидетельствуют о том, что катализаторы, содержащие SiO2 и MgO, способны создавать резонансные колебания для селективного разрыва С–СН3 связи в изомерах.

Катализаторы, содержащие Al2O3 и SiO2, способны создавать резонансное состояние, отвечающее за образование С–СН3 связи в молекулах пара- и орто-ксилолов. Так, например, катализатор состава 35% Al2O3+65% SiO2 позволяет селективно получать при температуре 638 К как орто- (20.7 масс. %), так и пара-ксилолы (23.8 масс. %) из смеси изомеров (С8), поскольку частоты образования С–СН3-связей в этих изомерах близки [4].

При рассмотрении процесса получения дивинила из этанола исходили из наличия следующих промежуточных стадий: дегидрирование этанола в уксусный альдегид (лимитирующая стадия), альдольная конденсация двух молекул уксусного альдегида, восстановление кротонового альдегида в кротиловый спирт и последующая его дегидратация в дивинил.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.