Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2018 номер 2

Представлены данные по жидкофазному окислению метил- и этилциклогексанов кислородом воздуха в присутствии нафтенатов переходных металлов (Co, Cr, Ni). Изучены физико-химические, термогравиметрические характеристики и спектральные особенности нафтенатов Сr, Ni и Со. Установлено, что введение в систему нафтената кобальта приводит к заметному снижению выхода нафтеновых кислот, однако содержание оксикислот значительно возрастает (более 30 %). Для получения максимального выхода нафтеновых кислот оптимальное содержание нафтената хрома составляет 0.2 мас. %, а в случае оксинафтеновых кислот оптимальное содержание нафтената кобальта равно 0.3 мас. %.

Методом гидротермального синтеза с использованием в качестве структурообразующей добавки гексаметилендиамина получен высококремнеземный цеолит структурного типа ZSM-5 с силикатным модулем 40. Его принадлежность к семейству пентасил и степень кристалличности определены с помощью методов ИК-спектроскопии и рентгенофазового анализа. Сухим механическим смешением цеолита с порошками никеля, циркония и рения со средним размером частиц 50, 50 и 770 нм соответственно из расчета 0.5 мас. % приготовлены металлосодержащие цеолитные катализаторы. Удельная поверхность образцов и параметры их пористой структуры определены методом БЭТ по низкотемпературной адсорбции азота, кислотные характеристики - методом термопрограммированной десорбции аммиака. Показано, что введение металлов в цеолит снижает его удельную поверхность, объем пор и кислотность. Каталитическая активность металлосодержащих цеолитов изучена в процессе превращения пропан-бутановой фракции и н -гептана. Установлено, что при их совместном превращении на немодифицированном цеолите выход жидкого продукта и содержание в нем изоалканов выше, чем в случае конверсии только н -гептана. Добавка металлов к цеолиту способствует снижению в получаемых на катализаторах жидких продуктах концентрации н -алканов, аренов и алкенов и одновременному повышению в них доли изо- и циклоалканов. Модифицирование цеолита рением и цирконием повышает селективность образования изоалканов, а введение никеля - селективность образования ароматических углеводородов. Полученные цеолиты могут быть использованы в качестве основного компонента катализаторов облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти в процессе совместной конверсии с углеводородными газами.

Изучен термический сольволиз термореактивных полимеров в среде каменноугольного пека при температурах 360-420 °С. В качестве полимеров использованы отвержденная эпоксидная диановая смола ЭД-20 и промышленные образцы полимерного связующего на ее основе, входящего в состав полимерных композиционных материалов. Состав жидких продуктов сольволиза определяли с использованием газовой хроматографии/масс-спектрометрии. Установлено, что каменноугольный пек влияет на выход и состав продуктов деструкции термореактивных полимеров в процессе термического сольволиза. Определены характеристики каменноугольного пека после обработки в нем полимеров.

В системе Al₂O₃-Fe₂O₃ синтезированы керамические материалы с плотностью более 95 % от теоретической, содержащие 1-30 мас. % оксида железа. При спекании керамики в воздушной атмосфере материал при содержании Fe₂O₃ <10 % однофазный и состоит из твердого раствора на основе α-Al₂O₃, при содержании оксида железа более 10 % в значительных количествах образуется твердый раствор на основе Fe₂O₃. Как только материал становится двухфазным, величина его электропроводности возрастает на три порядка и достигает 10-8-10-9 См/м. При попытке увеличить плотность материала за счет вакуумного спекания или горячего изостатического прессования оксид железа восстанавливается до металла и образуется композит, представляющий собой равномерно распределенные сферические частицы металлического железа в матрице α-Al₂O₃.

Впервые предложены последовательные стадии решения алгоритма: фенольные антиоксиданты - улучшение механических свойств полимеров, начиная с исследований термокинетических характеристик реакций термолиза фенольных антиоксидантов с определением их кинетических констант (энергии активации Е и предэкспоненты Z ). По соотношению этих констант можно вычленить модификаторы из основной группы антиоксидантов. На второй стадии определяется эффект модификации ими полимера, проявляющийся с температурой начала распада модификатора в условиях термической переработки полимера, и параметры увеличения срока службы изделий в экстремальных условиях эксплуатации. Приведены примеры модификации и стабилизации свойств полимерных композиций, полученных на основе различных полимеров.

Исследованы редкометалльные руды Чуктуконского месторождения (Красноярский край). Установлено, что руды комплексные, преимущественно железомарганцевого состава (содержание оксидов железа 50 % и более), с высоким содержанием лантаноидов, иттрия, ниобия, ванадия, цинка и фосфора. Основные минеральные формы редкоземельных металлов - монацит и флоренсит, ниобия - стронций-бариевый пирохлор. Изучение гранулометрического состава показало, что свыше 50 % массы руды представлено классом крупности частиц преимущественно 1-2 мкм и ~12 мкм. Как правило, элементы практически равномерно распределяется по всем классам крупности. Согласно результатам микроскопических исследований, руда в основном образована ультрадисперсными частицами микрометрового (первые микрометры) размера, которые, в свою очередь, представляют собой сростки наноразмерных частиц. Полученные данные объясняют сложность выделения концентратов редкоземельных металлов и ниобия из руды с использованием обогатительных методов.

Исследованы причины и пути снижения потерь циркония и других редких элементов с кремнеземными остатками при кислотной обработке эвдиалитового концентрата - перспективного сырьевого источника циркония, гафния и редкоземельных элементов средней и иттриевой групп. Изучено распределение металлов при кислотной обработке 2 мас. % растворами азотной и серной кислот в присутствии сульфокатионита. Установлено, что разложение эвдиалита - основного Zr-содержащего минерала - проходит полностью. При этом потери циркония и других редких элементов с кремнеземными остатками, образующимися в процессах азотно- и сернокислотной переработки эвдиалитового концентрата, преимущественно связаны с их попаданием в кремнегели. Редкие элементы присутствуют в них в виде соединенных гидроксильными (оляция) или кислородными (оксоляция) мостиками полимеров на основе гидратированного кремнезема. Изучены состав кремнегелей и механизм попадания в них редких элементов. Показано, что кислотной обработкой из полученных кремнегелей можно доизвлекать цирконий и другие элементы. Их потери с кремнеземными остатками могут быть снижены при разложении эвдиалитового концентрата в присутствии сульфокатионита с получением в начальной стадии золя.

Исследован эффективный механохимический способ получения порошковых композиций на основе полиэтилена LLDPE 6101RQ и неорганических добавок, из которых далее были изготовлены пленки с улучшенными барьерными и механическими свойствами. Содержание добавок (TiO2, CaCO3, SiO2 или Na-монтмориллонита) при получении пленок без мастербатчей составило 0.01-5 %. При этом газопроницаемость снизилась до 30-50 %, модуль упругости (вдоль) увеличился на 24-60 %, прочность - на 15 %.

Охарактеризованы природные и техногенные источники поступления ртути в экосистемы Горного Алтая. Определено содержание подвижных форм Hg в загрязненных почвах и выявлена его обратная зависимость от валового содержания ртути в почве. Показан ограниченный характер миграции подвижных форм ртути из загрязненных почв. Предварительно установлены основные термоформы ртути в условно фоновых и антропогенно загрязненных почвах. Приведены данные об уровнях и формах ее нахождения в компонентах водных экосистем. Выявлены особенности их изменения в разные гидрологические периоды, а также при водном переносе. Оценены количественные характеристики переноса различных форм ртути, поступающей с промзоны Акташского горно-металлургического предприятия. Показано прогрессирующее уменьшение их содержания в водах транслирующих загрязнение рек пятого-второго порядков (Ярлыамры, Чибитка, Чуя, Катунь).

Представлены результаты исследования крекинга высокосернистого (содержание серы 3.7 %) битума Мордово-Кармальского месторождения с массовой долей фракций, выкипающих до 200 °C, равной 6.7 %. Определены выходы газовых, жидких и твердых продуктов при температуре 450 °C и продолжительности процесса 60-120 мин. Проанализирован углеводородный состав жидких продуктов крекинга. Исследовано влияние длительности термической обработки битума на изменение молекулярных структур высокомолекулярных гетероатомных соединений (смол, асфальтенов). Установлено, что при времени крекинга 100 мин молекулы асфальтенов мордово-кармальского битума укрупняются за счет увеличения количества нафтеновых циклов, а при 120 мин крекинга асфальтены разрушаются и становятся более ароматизированными.

Методом хромато-масс-спектрометрии исследован состав органических соединений в пробах снега, отобранных на территории Томской области в районах с различной техногенной нагрузкой: на нефтепромысле, в лесопарковой зоне г. Томска (Академгородок) и в удаленном от источников антропогенного влияния болотном массиве. В пробах снегового покрова идентифицированы следующие компоненты: алициклические и ароматические углеводороды, алифатические кислоты нормального строения и их эфиры, ациклические и ароматические кетоны, альдегиды, терпены, фенолы, эфиры ортофосфорной кислоты, фураны и тиофены. По результатам анализа состава идентифицированных органических соединений выявлены источники их поступления в снеговой покров (биогенные и антропогенные).

Выбор оптимального пути синтеза действующего вещества практически любого лекарственного препарата представляет собой сложную задачу. Отсутствие расчетных методов оценки эффективности химических превращений не позволяет количественно сравнивать предлагаемые варианты синтеза и эффективно использовать вычислительные методы при их разработке. Разработан метод количественной оценки эффективности синтезов, учитывающий изменения структурной сложности органических соединений, условий и результатов проведения реакций.

В окислительной среде проведено термогравиметрическое исследование витринитов каменных углей различных стадий метаморфизма. Показано, что с повышением степени метаморфизма витринитов возрастает температурный интервал окислительного процесса, а максимумы скорости разложения смещаются в область более высоких температур. Выявлена тесная взаимосвязь температуры возгорания витринитов и содержания в них органического С^daf и ароматического С_ар углерода, а также показателей отражения витринита R_o,r и выхода летучих веществ V^daf.

Исследованы изменения состава и структуры макромолекул асфальтенов Усинского месторождения в процессе последовательного ступенчатого термического разложения при температурах 120, 230, 370 °С. Получены данные о компонентном составе продуктов термолиза, описаны изменения структурно-групповых характеристик средних молекул асфальтенов в процессе термообработки. Установлено, что до 230 °С реакции деструкции асфальтенов преобладают над реакциями конденсации, тогда как выше 230 °С доминируют реакции уплотнения. Показано, что в процессе ступенчатого термолиза асфальтенов нефти Усинского месторождения склонность гетероатомов к накоплению в продуктах уплотнения возрастает в ряду S → N → O.