Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2019 номер 2

In the past few years, the number of studies regarding the application of ionic liquids (IL) as alternative solvents to extract value-added compounds from crude oil fractions has been growing. Ionic liquids can be considered as green solvents due to their very low vapor pressure and wide range of applications with unique physical and chemical properties. In petroleum and hydrocarbon industries, various solvents have been used for treating purposes. However, these solvents have their own limitations as environmental and economical issue. These limitations can be overcome by use of ionic liquids. This paper gives a survey on the latest most popular IL, from their applications to their feasible results in refinery and petrochemical streams. Especially the selective treatment of the Azerbaijan’s crude oil fractions by IL was highlighted and achieved practicable and suitable results were indicated.

Исследованы реологические свойства двухкомпонентного водного раствора поливинилового спирта (ПВС), а также эмульсий, состоящих из воды, ПВС и гидрофобного наполнителя. Дисперсной фазой эмульсий являлось трансформаторное масло (ТМ) или нефтеполимерная смола (НПС), а дисперсионной средой - водный раствор ПВС. Для повышения адгезии НПС к частицам грунта проведено предварительное окисление смолы пероксидом водорода H2O2 с получением окисленной нефтеполимерной смолы (ОНПС). После цикла замораживания-оттаивания из жидких систем сформированы криогели и изучены их механические, теплофизические и физико-химические свойства. Установлено, что криогели, содержащие ТМ, имеют более упругие свойства по сравнению с двухкомпонентными криоструктурированными системами (ПВС - вода), но обладают меньшей упругостью по сравнению с криогелями, содержащими НПС. Последние также характеризуются лучшими теплоизоляционными свойствами по сравнению с двухкомпонентными криогелями. Особенностью криогелей, наполненных ОНПС, является их гидрофобность. Выявлено, что после пропитки грунта полимерной эмульсией с OHПC и последующего формирования криогеля после цикла замораживания-оттаивания образуется экран, непроницаемый для воды. Материалы на основе криогелей с гидрофобными свойствами, наполненные OHПC, перспективны и могут быть рекомендованы для практического применения в нефтяной и строительной промышленности.

Синтезированы потенциально биоактивные хлориды диалкил(4-гидроксибут-2-инил)(3-фенил-2,3-дихлораллил)аммония. Катализируемой основанием внутримолекулярной циклизацией этих солей и последующей внутримолекулярной рециклизацией циклических продуктов получены 4-диалкиламинометил-5-хлор-1,3-дигидронафто[1,2-с]фураны. На основании данных биологических исследований установлено, что хлорид диметил(4-гидроксибут-2-инил)(3-фенил-2,3-дихлораллил)аммония обладает антикоагуляционными и сильно выраженными антиоксидантными свойствами.

Исследованы превращения дец-1-ена в присутствии цеолитов Y, Вeta, ZSM-12 и ZSM-5 в Н-форме. Установлено, что основными продуктами реакции на цеолитах H-Y, H-Beta, H-ZSM-12 являются изомеры дец-1-ена и его олигомеры, а на цеолите H-ZSM-5 идет преимущественно изомеризация дец-1-ена. В интервале температур 150-220 °С рассматриваемые каталитические системы можно расположить в следующий ряд по активности: Н-Вeta > H-Y > H-ZSM-12 >> H-ZSM-5, а по селективности образования олигомеров: H-ZSM-12 > H-Вeta ~ H-Y >> H-ZSM-5. Выявлено, что среди олигомеров преобладают димеры децена, имеющие алкилнафтеновую структуру. Содержание непредельных углеводородов с три- и тетразамещенными двойными связями составляет 2.2-3.2 %. Синтезированные олигомеры децена по своим физико-химическим свойствам близки к гидрированным поли-α-олефинам, полученным в присутствии каталитических комплексов AlCl₃.

Изучены нативные и модифицированные гуминовые кислоты (ГК), выделенные из бурых углей России и Монголии, состав которых охарактеризован техническим и элементным анализом и методом 13С ЯМР (CPMAS)-спектроскопии. Проведено деструктивное алкилирование гуминовых кислот бутанолом и последующее удаление алифатических фрагментов, способствовавшее повышению относительного содержания ароматических групп в составе ГК. Исследована биологическая активность гуминовых препаратов в виде гуматов натрия и калия в зависимости от структурно-групповых параметров: степени ароматичности fа, гидрофильно-гидрофобного параметра fh/h и параметра, отражающего соотношение ароматических и алифатических фрагментов органической массы гуминовых кислот far/al. Показано, что увеличение степени ароматичности ГК (fа) приводит к повышению их биологической активности.

Показано, что механохимическая активация смеси гиббсита и карбоната лития в шаровой мельнице в течение 2-4 ч и последующая термическая обработка продуктов активации на воздухе при 650 °С позволяет получить высокодисперсный монофазный α-LiAlO2 с удельной поверхностью более 10 м2/г.

Изучена годичная динамика состава и содержания групп фенольных соединений (оксибензойных кислот, оксикоричных кислот и флавонолов) и индивидуальных компонентов (в том числе галловой, протокатеховой, хлорогеновой, кофейной, п-кумаровой, коричной кислот, гиперозида, изокверцитрина, рутина и авикулярина) в листьях растений Spiraea media Fr. Schmidt, S. chamaedryfolia L. и S. hypericifolia L., произрастающих в районах г. Новосибирска с высоким и фоновым уровнем транспортно-промышленного загрязнения. Выявлены особенности воздействия загрязнения окружающей среды и климатических параметров на содержание фенольных компонентов и фракций. В условиях загрязнения в листьях у всех видов значительно понижалось содержание основных компонентов. Наиболее устойчивое ежегодное понижение содержания обнаружено в листьях S. hypericifolia. Уровень годичной изменчивости числа фенольных компонентов в условиях загрязнения увеличивался (S. media, S. chamaedryfolia) либо незначительно изменялся (S. hypericifolia) по сравнению с контролем, а уровень изменчивости содержания большинства соединений уменьшался.

Приведены результаты исследования состава циклических ароматических углеводородов газовых конденсатов Малоямальского и Мыльджинского месторождений Западной Сибири. Методом ГЖХ проанализирован состав ароматических соединений бензиновых фракций газовых конденсатов. Анализ данных группового состава ароматических углеводородов С7-С10 бензиновых фракций, показал, что малоямальские конденсаты обогащены толуолом (С7) и ксилолами (С8), в то время как в мыльджинских пробах зафиксировано высокое содержание триметил- (С9) и тетраметилбензолов (С10). С использованием метода ГХ-МС изучен состав ароматических УВ ряда бензола, нафталина и фенантрена нефракционированных конденсатов. Показано, что алкилбензолы конденсатов представлены преимущественно низкокомолекулярными соединениями (С7-С10), содержание длинноцепочечных н-алкилбензолов и н-алкилтолуолов состава С11+ очень низкое. Кроме алкилзамещенных бензолов в конденсатах идентифицированы нафтенозамещенные бензолы - метил- и диметилтетралины. В качестве генетических показателей по составу ароматических углеводородов использованы относительные концентрации этилбензола, 1,2,3- и 1,2,4-триметилбензолов, кадалена и ретена. Установлено, что в формировании изученных флюидов принимало участие преимущественно гумусовое органическое вещество, о чем свидетельствуют повышенные значения отношения пристан/фитан, высокое содержание м-ксилола, повышенное содержание 1,2,5- и 1,2,7-триметилнафталинов, присутствие ароматических углеводородов-биомаркеров - кадалена и ретена. По составу алкилбензолов и алкилнафталинов рассчитаны параметры, определяющие степень преобразованности конденсатов. Согласно значениям отношений (м- + п-ксилол)/о-ксилол, нафталиновым индексам зрелости (MNR, DNR2 и TNR6) и низкому содержанию длинноцепочечных алкилбензолов С11+, уровень катагенетической преобразованности изученных флюидов соответствует главной зоне нефтеообразования.

Механохимическим путем получены твердые дисперсии растительных флавоноидов (дигидрокверцетина, пуэрарина, рутина и генистеина) с полисахаридом арабиногалактаном и динатриевой солью глицирризиновой кислоты. Исследованы пути повышения их растворимости и трансмембранной проницаемости на искусственных мембранах. Методом ЯМР-релаксации установлено образование супрамолекулярных систем - межмолекулярных комплексов и мицелл - при растворении твердых дисперсий в воде, оценены их константы стабильности и термодинамические параметры. Показана возможность увеличения растворимости исследуемых флавоноидов в 1.9-30 раз. Выявлено, что измеренная скорость трансмембранного переноса молекул флавоноидов через искусственную гидрофобную мембрану не коррелирует с увеличением их растворимости. Предположено, что это связано с особенностями строения комплексов, а также спецификой самих молекул флавоноидов. Полученные результаты качественно близки к имеющимся данным по биодоступности и трансмембранному переносу in vivo.

Представлены результаты оценки пространственного распределения пылевой нагрузки, макроэлементного (Ca, Na, Fe, Al, Si, Mg) и минерально-фазового состава пылевых частиц, осевших на снеговой покров в зоне воздействия цементного завода (г. Топки, Кемеровская обл.). Определено, что величина пылевой нагрузки превышает фон от десятков до сотен раз, а степень пылевого загрязнения изменяется от низкой до очень высокой. Основу твердого осадка снега и пыли с электрофильтров вращающейся печи составляют кристаллические фазы сырьевых материалов - кальцит и кварц, а в твердом осадке снега выявлены также минералы портландцементного клинкера - браунмиллерит и хатрурит. Содержания этих четырех минералов в пробах в основном формируют пылевую нагрузку. Техногенная геохимическая специализация твердого осадка снега проявляется в повышенных уровнях накопления Ca (в 10-12 раз выше фоновых значений), сопоставимых с его содержанием в пыли с электрофильтров и в портландцементе. Основу проб составляют микрочастицы, близкие по составу к ферритам кальция, оксидам железа, в меньшем количестве в пробах содержатся частицы, близкие по составу к алюминатам кальция и сульфидам железа. Основными источниками поступления пыли являются разработка карьера, транспортировка и погрузо-разгрузочные работы на площадках завода. Перенос пылевых частиц происходит преимущественно в северном направлении от завода на расстояние чуть более 2 км, и по мере удаления от источников выявлена тенденция снижения пылевой нагрузки. Выделенные кристаллические фазы и микрочастицы можно рассматривать в качестве индикаторов для идентификации выбросов цементных заводов в окружающую среду.

Методом термопрограммируемого восстановления водородом идентифицирован фазовый состав активного компонента и изучены окислительно-восстановительные свойства MnO_x-содержащих катализаторов блочного типа, приготовленных двумя разными методами: 1) “сжигание в растворе” (“solution combustion synthesis”, SCS) на поверхности блочного носителя; 2) совместной формовки порошка MnO_x с оксидными компонентами носителя. Предполагается, что оба блочных катализатора содержат преимущественно MnO и некоторое количество MnO₂/Mn₂O₃. Среди изученных катализаторов блочный катализатор, полученный методом SCS, обладает максимальной энергией активации второй стадии восстановления MnO₂/Mn₂O₃, заключающейся в восстановлении Mn₃O₄ до MnO. Это объясняет его высокую активность в окислении метана.

В рамках методологии познания устройства и закономерностей функционирования наноразмерного мира предложен феномен, получивший название “физико-химический наноразмерный робот” (ФХНР). Его предназначение состоит в изучении и организации нанотехнологий производства новых веществ и материалов. Предложена, научно обоснована и реализована в виде действующей модели система, которая обладает набором функций, способных выполнять работу ФХНР. Такой моделью стала нанодисперсная поликристаллическая частица Ni, одного из металлов подгруппы железа (Fe, Co, Ni). Изучены условия, при которых эти частицы обладают множеством активных функций разной природы, способных управлять нанотехнологиями производства новых веществ и материалов. Расшифрован многостадийный механизм действия ФХНР в нанотехнологиях синтеза материалов разного назначения. Сформулированы научные основы организации новых ФХНР и дан краткий обзор уже охарактеризованных нанотехнологий с участием ФХНР. Разработана базовая модель наносистемы ФХНР, позволяющая управлять технологией и ассортиментом нанопродуктов.