Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2015 номер 1

Рассмотрены и обобщены литературные данные, посвященные основным областям применения полимеров, сополимеров и композиционных материалов на основе ионно-жидкостных мономеров. Полимеры и сополимеры на основе ионно-жидкостных мономеров сочетают в себе свойства, присущие ионно-жидкостным мономерам, в частности высокую ионную проводимость, электрохимическую устойчивость, низкую воспламеняемость и токсичность, а также высокую термическую стойкость с такими свойствами высокомолекулярных соединений, как способность к образованию гелей и пленок. Благодаря этому они нашли применение в качестве твердых электропроводящих матриц различной формы (пленок, волокон, покрытий и т. д.) для приготовления батарей и топливных элементов, мембран, сорбентов для захвата СО₂, диспергаторов для стабилизации наноматериалов в различных растворах (водном, органическом). Нелетучесть ионных жидкостей и полимерных продуктов на их основе определяет перспективность их использования в приготовлении мембран для разделения различных газовых смесей. Установлена зависимость ионной проводимости и сорбционных свойств полимеров и сополимеров на основе ионно-жидкостных мономеров от природы их катионной и анионной части, а также от длины фрагментов, находящихся между группой, участвующей в процессе полимеризации и катионной или анионной частями мономера. Показано, что изменение структуры ионно-жидкостного мономера способствует расширению областей применения полимеров и сополимеров на их основе. В частности, полимеры на основе ионно-жидкостных мономеров нашли применение в качестве насадки каталитических систем покрытий для полупроводников, для получения оптических и плазменных материалов в процессах твердофазной экстракции и хроматографии. Таким образом, наблюдаемые уникальные свойства полимеров и сополимеров на основе ионно-жидкостных мономеров способствуют расширению исследований в области синтеза и полимеризации ионно-жидкостных мономеров различного состава и обеспечивают перспективность их применения в различных областях промышленности.

Установлено, что основными загрязняющими веществами речной системы на территории разрабатываемых месторождений Томской области являются нефть и нефтепродукты, содержание которых в воде превышает предельно допустимые концентрации. Показано, что космоснимки и данные дистанционного зондирования Landsat и ASTER GDEM, SRTM можно использовать с целью картографирования зон разливов нефти, для оценки рисков загрязнения водных объектов и расчета модуля смыва нефтепродуктов с нефтезагрязненных водосборов для определения их суммарного годового поступления в речную систему.

Разработана эффективная технология получения из отходов переработки биомассы лиственницы (древесины и коры) водных экстрактов и сухой добавки к комбикормам, содержащих комплекс биологически активных веществ. Методами ВЭЖХ, УФ, ИК- и ¹³С ЯМР-спектроскопии установлено, что в составе полученных экстрактов преобладает полисахарид арабиногалактан. Кроме того, экстракты содержат дигидрокверцетин, таннины и другие полифенольные соединения, а также пектиновые вещества. По разработанной технологии получены опытные партии продуктов и показана эффективность их использования при выращивании молодняка сельскохозяйственных животных.

Из неорганических солей с различным соотношением СеО₂/TiO₂ золь-гель методом приготовлены фотокаталитически активные нанокомпозиции CeO₂-TiO₂. Согласно данным рентгенофазового анализа и оптической спектроскопии отражения, при содержании CeO₂ 5 мол. % и более образуются наночастицы с решеткой типа флюорита (CeO₂), период которой уменьшается при внедрении титана. При низком содержании CeO₂ (1 мол. %) формируются наночастицы TiO₂ (анатаз), оптические свойства которых модифицированы в приповерхностной области. Полученные нанокомпозиции обладают более высокой фотокаталитической активностью по сравнению с индивидуальными оксидами TiO₂ и СеО₂ и могут быть использованы для разработки систем фотокаталитической очистки.

Впервые с применением ¹³С ЯМР-спектроскопии исследованы гуминовые кислоты (ГК), полученные при механохимической переработке торфа и отходов лесопиления на территории Ханты-Мансийского автономного округа (ХМАО). Выявлены различия в функциональном составе полученных ГК в зависимости от типа используемого основания и химического состава вторичного растительного сырья. Установлены причины повышения физиологической активности ГК, полученных в результате санации вторичного растительного сырья в водно-щелочных средах.

Исследованы продукты термолиза бурого угля Баганурского месторождения (Монголия). В твердом остатке обнаружены только остаточные реликты отдельных углеводородных составляющих исходного угля. Жидкий конденсат возгонов (18–19 мас. % от исходного угля), в составе которого содержится 0.78 мас. % органического экстракта (96–98 мас. % фенола и его производных) и 92.2 мас. % водного раствора, при нагреве полностью выкипает в интервале температур 115–130 °С. Выделенный органический экстракт при нагреве интенсивно переходит в пар при температурах до 360 °С. Исходное агрегатное состояние (крупность частиц материала, степень воздействия на него внешней среды) не только влияет на выход газовой составляющей угля при термолизе, но и определяет примесный состав органического экстракта жидкого конденсата возгонов.

Исследовано получение низкомолекулярных сополимеров на основе стирола и непредельных соединений, содержащихся в кубовом остатке очистки возвратного растворителя производства полибутадиена, в присутствии хлорида алюминия. Показано, что толуольный раствор низкомолекулярных сополимеров можно использовать в производстве полибутадиена для приготовления раствора антиоксиданта.

В условиях термокаталитического гидролиза и алкоголиза, в том числе, в сочетании с гидрогенолизом гидролизный лигнин практически количественно превращается в жидкие (“лигномасло”) и газообразные продукты. Жидкая фракция представляет собой смесь алкил– и метоксифенолов, эфиров карбоновых кислот, алифатических и ароматических углеводородов. Эти продукты образуются в результате деструкции полимерной матрицы лигнина преимущественно по связям С–О. Кроме того, деполимеризация лигнина протекает со значительным снижением содержания кислорода в образующихся жидких продуктах (до 5–10 %) по сравнению с таковым в исходном лигнине (30 %). Газообразные продукты содержат оксиды углерода и низшие углеводороды (С₁–С₅).

Исследован процесс сорбции 1,1–диметилгидразина гидролизным лигнином методом газовой хромато–масс–спектрометрии. Изучено влияние влажности сорбента и температуры на процесс сорбции. Определены кинетические и термодинамические параметры процесса. Показано, что гидролизный лигнин может использоваться в качестве сорбента для предотвращения загрязнения воздушной среды при детоксикации аварийных проливов высокотоксичного ракетного топлива.

Исследован элементный состав коры сибирской облепихи (Hippophae rhamnoides L. ssp. mongolica Rousi), произрастающей в эндемичных условиях Западной Сибири. Методом рентгенофлуоресцентного анализа с использованием синхротронного излучения (РФА–СИ) определено одновременное количественное содержание K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Pb в коре и в почве. Установлены коэффициенты биологического поглощения этих элементов. Выявлены видовые особенности поглощения элементов корой сибирской облепихи: повышенная относительно земной фитомассы аккумуляция жизненно необходимых железа, молибдена, хрома и элементов с неустановленной биологической ролью — ниобия, титана и циркония. Показано, что кора сибирской облепихи может служить источником жизненно необходимого хрома в виде легко усваиваемой биогенной формы. Установлено, что кора сибирской облепихи не концентрирует токсичные химические элементы свинец и мышьяк.

Предложен способ приготовления керамических мембран, содержащих углеродные нанотрубки (УНТ). Термоактивированный промышленным способом гиббсит смешивают с композитом УНТ–SiO₂ и гидрок–сидом лантана, подвергают механохимической активации и пластифицируют с помощью водного раствора азотной кислоты. Полученную массу выпаривают до полусухого состояния и прессуют в пресс–форме под давлением 100 МПа. Спрессованные таблетки состава 80 мас. % Al₂O₃ + 17 мас. % (УНТ–SiO₂) + 3 мас. % La₂O₃ прокаливают в анаэробных условиях при плавном нагреве до температуры 950 °С. Изучены процессы спекания и трансформации исходных оксидных фаз при использовании как обычного нагрева в муфельной печи, так и нагрева путем подвода энергии с помощью СВЧ–излучения непосредственно к исходным образцам. При микроволновом нагреве получаемых мембран наблюдается более сильная трансформация и спекание образцов, чем в случае нагрева в муфельной печи.

Предложен метод электрохимической очистки водных растворов от ионов металла в разделенной пассивной мембраной электрохимической ячейке путем их замены на ионы водорода. Определены условия, усиливающие эффекты концентрирования и удаления ионов металлов из растворов с малой исходной концентрацией солей сильно- и слабодиссоциирующих кислот.

Получены изотермы адсорбции цинка из растворов на природных и модифицированных монтмориллонитах. Показано, что процессы адсорбции могут быть описаны с помощью лэнгмюровских и S–образных изотерм, форма которых определяется как свойствами поверхности сорбента, так и формами нахождения цинка в водных растворах. Интеркаляция натриевой формы монтмориллонита модификаторами позволяет резко увеличить предельную адсорбцию ионов цинка и расширить область значений рН, соответствующих высокой степени извлечения металла.

Рассмотрен безавтоклавный и низкотемпературный способ получения жидкого стекла из модифицированного кремнегеля. Кремнегель, побочный продукт производства фторида алюминия, представляет собой аморфный диоксид кремния с примесями соединений фтора и алюминия. Проанализированы способы переработки кремнегеля в жидкое стекло с предварительной кислотной очисткой от примесей. Методами ИК–спектроскопического и рентгенофазового анализа исследован физико-химический состав кремнегеля. Использован метод активации кремнегеля с применением щелочного раствора для повышения выхода жидкого стекла и увеличения силикатного модуля жидкого стекла. Установлена зависимость содержания соединений алюминия в кремнегеле от концентрации щелочи в активационном растворе. Обнаружено, что выход жидкого стекла определяется концентрацией примесей в активационном растворе. Установлено влияние содержания ионов F^– и SiF₆^2– в активационном растворе на величину силикатного модуля жидкого стекла. Сделан вывод о целесообразности применения щелочного активационного раствора для получения жидкого стекла из кремнегеля. Представлены зависимости величины силикатного модуля жидкого стекла, его плотности и выхода от температурно–временных параметров.

Методом пиролиза аэрозолей получены прозрачные проводящие тонкопленочные покрытия на основе оксида олова, допированного фтором SnO_2–хF_х. Покрытия характеризуются нанокристаллической структурой со средним размером частиц 14 нм. Исследованы кинетические зависимости изменения сопротивления пленок in situ в процессе увеличения толщины покрытий. Определены основные стадии процесса роста пленок. Отработаны режимы получения прозрачных пленок SnO_2–хF_х с удельной проводимостью более 10³ См/см.