Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2022 номер 3

Предложен способ получения биокомпозитных удобрений с повышенной водостойкостью, основанный на последовательной пропитке подложек из коры сосны растворами мочевины и дигидрофосфата калия. Методом растровой электронной микроскопии исследовано строение полученных подложек из коры сосны и удобрений на их основе. Установлена способность биокомпозитных удобрений на основе подложек из коры сосны к медленному вымыванию минеральных компонентов водой в течение длительного времени. В результате обработки удобрений водой при комнатной температуре в течение 15 сут из них удаляется азот, фосфор и калий не более 34.4, 74.3 и 58.4 мас. % соответственно (от их исходного содержания), что свидетельствует об эффекте пролонгированного действия биокомпозитных удобрений из коры сосны. Показано, что применение подложки, полученной экстракционной обработкой коры сосны органическими растворителями, позволяет создать удобрение с большей устойчивостью к удалению водой азота по сравнению с удобрением на основе подложки, полученной обработкой коры сосны 1 % раствором NaOH. Вегетационные эксперименты по проращиванию семян овса сорта “Мегион” выявили одинаковое ростостимулирующее действие биокомпозитных удобрений на основе подложек, полученных разными способами: длина ростков и корней увеличилась в 1.5 раза по сравнению с контрольным опытом (водой). Проведенные исследования продемонстрировали перспективность разработанных удобрений в качестве альтернативы традиционным водорастворимым удобрениям и свидетельствуют о возможности применения для их получения как исходной коры сосны, так и отходов ее экстракционной переработки.

Главные свойства меди, которые определяют ее преимущественное использование, - это высокие значения электропроводности и теплопроводности, а также хорошая стойкость по отношению к коррозии. Влиять на механические свойства металлов можно введением малых добавок инертных керамических материалов (модификаторов), которые будут выступать центрами кристаллизации, изменять микро- и макроструктуру. Лучшее смачивание керамических частиц расплавом достигается плакированием металлами с использованием совместной обработки керамических порошков и металлов в планетарно-центробежных активаторах. Для исследования влияния модифицирования на свойства меди были приготовлены четыре литейные формы и получены цилиндрические образцы диаметром 30 мм с различными модификаторами: 1) B₄C/Cu/Cr; 2) (WC/TiC)/Cu/Cr; 3) ферроцерий МЦ50Ж6 (сплав 6 мас. % железа и смеси редкоземельных металлов); 4) без добавок. Количество активной фазы (керамика и редкоземельные металлы) составляло 0.03 % от массы отливки. Обнаружено, что образцы 1 и 2 имеют наименьшие стандартные отклонения по твердости от средних значений по всей площади образца и на разных расстояниях от центра, что может служить показателем более равномерной кристаллизации расплава при применении модификаторов B₄C и WC/TiC. Стандартные отклонения у образцов 1-4 по HBW (твердость по Бринеллю) - 1.90, 1.37, 6.29, 2.54 соответственно; по HV (твердость по Виккерсу) - 2.39, 2.89, 6.53, 5.28 соответственно. Улучшение коррозионной стойкости по отношению к немодифицированному образцу через 43 ч выдержки в 11 % растворе HNO₃ составило 9.3, 2.2, -10.9, 0.0 % соответственно; через 127 ч - 13.1, 15.4, 14.6, 0.0 % соответственно. Размер зерна образцов, модифицированных керамическими тугоплавкими частицами, уменьшился в 2.4-3.0 раза по сравнению с контрольным образцом (без добавок); размер зерна при использовании редкоземельных металлов, напротив, увеличился в 1.5-1.7 раза. Размер субзерен всех модифицированных образцов меньше, чем у контрольного, в 1.3-5 раз.

В обзорной статье систематизирован и представлен анализ литературных данных в области синтеза и изучения физических и химических свойств моно-, би-, три-, тетрациклических и адамантилсодержащих эфиров (мет)акриловых кислот. Рассмотрены реакции их получения методом этерификации кислот циклическими спиртами, реакции переэтерификации, а также присоединения (мет)акриловых кислот к ненасыщенным углеводородам алициклического строения и др. Указаны основные направления практического применения полициклоалкилсодержащих (мет)акрилатов. Отмечено, что функционализация двойной связи в норборненсодержащих соединениях предоставляет возможность синтеза широкого класса функциональных производных, обладающих потенциальной химической активностью. Приведены результаты исследований авторов настоящей работы по изучению реакций присоединения акриловых кислот к производным цикло- и полициклоолефинов. Рассмотрены исследования по синтезу производных акриловых эфиров циклогексена, норборнена, дициклопентадиена и тетрациклододецена, содержащих гидроксильную, алкоксильную, карбоксильную, а также силоксановую, изоцианатную и другие азотсодержащие группы. Показано, что эти соединения являются реакционноспособными мономерами для получения ценных для промышленности полимеров, применяемых во многих областях производства.

Представлены результаты определения мышьяка в горных породах и почвах фотометрическим методом. Этот метод отличается низким пределом обнаружения (0.1 г/т) и экономической эффективностью по сравнению с другими современными аналитическими методами (атомно-абсорбционная спектрометрия, атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой и масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой). Для горных пород и почв, содержащих органическое вещество, проведена оценка применимости существующих способов кислотного разложения и сплавления. Выполнено сопоставление результатов фотометрического определения As с его аттестованными содержаниями в государственных стандартных образцах горных пород (СГХМ-1, СГХМ-3, СГ-3, СЗР-2, СКД-1, СГХ-1), а также с данными, полученными методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой по вулканокластическим грауваккам. Оптимизированы параметры определения As фотометрическим методом. Рекомендовано применение данного метода для массовых определений содержания As в горных породах и почвах.

Методами электромагнитной, электростатической сепарации и флотации проведены исследования процесса обогащения ильменитовых руд месторождения Ха Тинь (Вьетнам). Определены зависимости массы полученной магнитной фракции от силы тока и степени обогащения при разном количестве стадий магнитной сепарации. Изучены условия изменения концентрации титанового продукта от напряжения на электродах в процессе электростатической сепарации. Показано, что в процессе сепарации происходит отделение тяжелой магнитной фракции от пустой породы, а при последующей флотации обеспечивается высокая эффективность отделения рутила от компонентов примесей. При флотационном обогащении продукта после процессов сепарации установлено, что эффективность процесса зависит от концентрации титана в обогащаемом продукте. В результате обогащения получают ильменитовый концентрат, содержащий более 50 мас. % TiO₂, который соответствует самым жестким рыночным требованиям. Описаны конструкции лабораторной установки и реактора фторирования, а также материалы, применяемые для их изготовления. Проведено подробное описание методики выполнения исследований. При проведении фторирования полученного концентрата молекулярным фтором исследованы зависимости степени превращения от времени и температуры фторирования (S-образные кривые). Установлено, что в течение 5 мин при 700 °С обеспечивается полнота протекания процесса (степень превращения более 98 %). На основании кинетических уравнений выполнен анализ особенностей фторирования полученного концентрата. Определены энергия активации и предэкспоненциальный множитель в кинетическом уравнении Яндера. Показано, что кинетика фторирования лимитируется процессами диффузии (подводом и отводом реагентов), а не скоростью самой химической реакции.

Проведено углубленное изучение разложения эвдиалитового концентрата методом сорбционной конверсии в низкоконцентрированных сернокислых растворах. Исследовано влияние условий проведения процесса на эффективность разложения кислоторастворимых минералов концентрата и поглощение сорбентом содержащихся в концентрате ценных металлов и природных радионуклидов. Показано, что поглощение сорбентом редкоземельных элементов, марганца, урана и тория, достаточно устойчивых к гидролизу в условиях экспериментов, достигалось в широком интервале параметров проведения процесса. Оптимальные условия поглощения сорбентом циркония (гафния), ниобия (тантала) и титана отличаются из-за их различной гидролитической устойчивости в низкоконцентрированных кислотных растворах. Поскольку достижение одновременного высокого извлечения всех ценных компонентов невозможно, выбор оптимальных условий проведения процесса должен определяться экономической целесообразностью.

Проведено сравнение двух моделей разложения КР-спектров первого порядка рассеяния твердых продуктов полукоксования и исходных углей низкой стадии метаморфизма. Результаты, полученные при анализе спектров по обеим моделям, согласуются между собой. Показано, что при использовании дополнительных функций, описывающих колебания связей С-С различного типа гибридизации атомов углерода, параметр I_D/I_G теряет свою информативность. Основной числовой характеристикой дефектности углеродного каркаса низкометаморфизованных углей и продуктов их пиролиза можно считать степень графитизации и долю краевых дефектов графитовых плоскостей.

Методами электронной микроскопии и рентгенофлуоресцентного анализа исследовано влияния параметров охлаждения расплава, полученного при восстановительной плавке чуктуконской редкометалльной руды, на состав образующихся силикатной и металлической фаз. Установлены условия восстановления руды и охлаждения полученного расплава, обеспечивающие преимущественный переход железа, марганца, ниобия и титана в металлическую фазу и концентрирование редкоземельных элементов в силикатной фазе, что важно для последующих стадий переработки руды. При относительно быстром охлаждении расплава шлаковая и металлическая части системы однородны. В отличие от этого, при медленном снижении температуры в обеих частях системы наблюдается формирование нескольких фаз различного химического состава.

Методами поляризационных и импедансных измерений изучены кинетика и механизм реакции выделения водорода на Mn₅Si₃-электроде в растворах x M H₂SO₄ + (0.5 - x) M Na₂SO₄, где x = 0.5, 0.35, 0.20, 0.05. На основе постоянно- и переменнотоковых диагностических критериев установлено, что реакция выделения водорода на силициде марганца (Mn₅Si₃) в сернокислом электролите протекает по маршруту разряд - электрохимическая десорбция. Обе стадии необратимы, коэффициенты переноса стадий не равны. Адсорбция атомарного водорода описывается изотермой адсорбции Ленгмюра. Сделано предположение об осложнении реакции выделения водорода процессом абсорбции водорода материалом электрода, протекающим с кинетическим контролем (во всем исследованном диапазоне потенциалов). Отмечено влияние тонкой оксидной пленки на кинетику выделения водорода на Mn₅Si₃ при невысоких катодных поляризациях.

Современные производства многих важных углеродных материалов основаны на использовании в качестве сырья ароматических фракций каменноугольной смолы - побочного продукта при производстве металлургического кокса для нужд черной металлургии. Инновации по снижению расхода металлургического кокса в доменной технологии и приоритетное развитие бескоксовых способов получения стали приводят к сокращению выпуска коксохимических продуктов, что подрывает перспективы развития производства важнейших углеродных материалов, в том числе необходимых для черной и цветной металлургии. Обоснована актуальность создания альтернативных способов получения ароматического сырья. Отмечена перспективность низкотемпературной переработки углей путем их термосольволизного растворения с получением концентратов ароматических веществ. Показана возможность их использования в качестве сырья для получения углеродных анодов для процесса электролиза алюминия.

Для разработки рекомендаций оптимального потребления продуктов питания с учетом особенностей районов Крайнего Севера и региональной специфики минерального состава проанализировано содержание 25 химических элементов в продуктах питания местного происхождения и завезенных на территорию Магаданской области. Установлено, что в порции говядины, произведенной в Магадане, достоверно больше кальция, натрия и фосфора по сравнению с привозной говядиной. В печени говяжьей местного производства достоверно выше концентрации железа, йода, марганца, цинка. В образце магаданской свинины достоверно выше содержание меди (p = 0.01) и железа (p = 0.1) по сравнению с завезенной продукцией. При оценке содержания микроэлементов в овощах, выращенных в регионе, определено, что по сравнению с привозной в магаданской моркови выше содержание селена, в огурцах - калия, меди и марганца, в свекле - селена и цинка, а порция выращенной в Магадане свежей свеклы способна полностью удовлетворить суточную потребность в марганце. Во всех анализируемых пробах овощей, завезенных из Китая, содержание никеля выше по сравнению с образцами местной продукции. Кроме того, в китайской моркови достоверно выше концентрации бора и кобальта, в томатах и огурцах - хрома и ванадия, в то время как содержание кремния больше в магаданских овощах. При этом превышения допустимых уровней токсичных элементов для всех исследованных образцов не обнаружено.