ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ»

Импакт-фактор РИНЦ за 2013 г - 0,577

Журнал входит в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата и доктора наук (приказперечень )

Журнал включен в международные базы данных RSCI Web of Science, Chemical Abstracts и EBSCO Publishing (США), а также рекомендован Министерством науки и высшего образования Польши для публикаций материалов научных диссертаций


2017. Т. 60. Вып. 8.

Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Содержание

Обзорные статьи

Li Sun, Jianhua Ran, Cong Zhang, Felix Yu. Telegin

Исследование имеет отношение к решению теоретической проблемы изучения хинонов как представителей природных и синтетических соединений с большим разнообразием применений в химическом катализе, биохимических и технических областях науки. Для этого выбран метод компьютерной химии в качестве развитого инструмента для оценки электронных энергий простых хининов, нафтохинонов и антрахинонов, являющихся родоначальниками более сложных соединений. Проведены вычисления потенциалов ионизации и сродства к электрону 88 простых хинонов на основе использования метода B3LYP теории функционала плотности с различными базисными функциями, и на этой основе проведена оценка различных баз данных для энергий электронов. База данных для сродства к электрону включает опубликованные результаты измерений абсолютных значений сродства к электрону π-комплексов переноса заряда и данные, основанные на измерении относительных величин при изучении равновесия этого процесса. Найдена нелинейная квадратичная корреляция между вычисленными и экспериментальными значениями. Анализ относительных отклонений расчетных значений от экспериментальных данных указывает на высокое качество базы данных, представаленой в исследовании Хилала с сотр., основанной на измерении относительных равновесных величин переноса электронов. Результаты, найденные в исследовании, применимы для оценки корректности расчетных методов и экспериментальных для энергий электронов в ряду хинонов.

Для цитирования:

Ли Суэн, Дженьхуа Жан, Цонг Джанг, Телегин Ф.Ю. Анализ различных баз данных для потенциалов ионизации и сродства к электрону хинонов на основе вычислений с использованием теории функционала плотности. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 4-12.


PDF
4-12

ХИМИЯ неорганич., органич., аналитич., физич., коллоидная, высокомолекулярных соединений

Nadezhda Ya. Mokshina, Oksana A. Pakhomova, Gennadiy V. Shatalov, Maria S. Lavlinskaya

Актуализирована задача разработки новых способов экстракционного извлечения ванилина из водных сред различного генезиса для анализа и определения аналита при производстве пищевых продуктов и энергетических напитков.  Двухфазные водные системы на основе водорастворимых полимеров наиболее полно удовлетворяют требованиям, предъявляемым к экстракционным системам.  Установлены закономерности межфазного распределения ванилина в водно-солевых экстракционных системах на основе поли-N-винилформамида и сополимера N-винилформамида с  N-винилимидазолом. На скорость образования двухфазной системы «водорастворимый полимер – водно-солевой раствор ванилина» в значительной степени влияет молекулярная масса экстрагента: с повышением величины характеристической вязкости уменьшается количество полимера, необходимое для образования гетерогенной системы в присутствии высаливателя. Изучено влияние соотношения водной и органической фаз на эффективность экстракционного извлечения ванилина, в том числе в присутствии кофеина. Установлена эффективность применения экстракционных систем на основе синтезированных сополимеров для экстракционного извлечения и электрофоретического определения ванилина и кофеина. В ходе исследования оптимизировали некоторые условия электрофоретического детектирования ванилина и кофеина: состав буферного раствора, тип и концентрацию мицеллообразователя, влияющую на разделяющую способность буферного раствора. Рассчитаны коэффициенты распределения и степень извлечения ванилина, предложены схемы образования ассоциатов в системах ванилин-полимер. Максимальные значения экстракционных характеристик ванилина в системах с сополимером ниже, чем при экстракции в системах с поли-N-винилформамидом. Установлено, что введение в систему компонента со звеньями N-винилимидазола приводит к образованию внутримолекулярных связей между ОН-группами винилимидазола и «пиридиновыми» N-атомами имидазольного цикла. Разработан способ электрофоретического селективного определения ванилина и кофеина в энергетических напитках с предварительным экстракционным извлечением целевых компонентов с использованием полимеров.

Для цитирования:

Мокшина Н.Я., Пахомова О.А., Шаталов Г.В., Лавлинская М.С. Экстракционно-электрофоретическое определение ванилина в водных растворах и энергетических напитках с применением полимеров на основе N-винилформамида. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 13-19.


PDF
13-19
Vladimir I. Grinevich, Vladimir V. Rybkin, Vladimir A. Lyubimov, Andreiy A. Gushchin

В статье приводятся результаты экспериментального исследования кинетики деструкции углеводородов масла (моторное минеральное масло М8), растворенного в воде под действием диэлектрического барьерного разряда в кислороде при атмосферном давлении. Диапазон начальных концентраций масла в водном растворе составлял (12-91) мг/л. Все эксперименты проводились при среднеквадратичных токе и напряжении 0,45 мА и 7,9 кВ. Частота приложенного напряжения составляла 50 Гц. При этом вложенная в разряд мощность равнялась 0,35 Вт/см3, а расход газа – 1 л/мин. Показано, что кинетика разложения формально описывается уравнением псевдопервого порядка по концентрации масла. Эффективная константа скорости разложения нефтепродуктов составила 0,0016 с-1. В рассматриваемом диапазоне концентраций М8 в воде скорости деструкции изменялись в диапазоне (3,8÷28,9)·10-6 моль/(л·мин). Степень разложения масла достигала 80 %, а энергетический выход разложения составлял 0,16 молекулы на 100 эВ вложенной энергии. Исследована также кинетика образования озона и диоксида углерода. Полученные экспериментальные данные позволили определить степень полноты окисления масла, которая в максимуме составляла 54 % (по диоксиду углерода), что свидетельствует об образовании других углеродсодержащих соединений. Выявлена динамика изменения величины рН обрабатываемого раствора. В условиях эксперимента наблюдалось снижение рН с 6 до 4. Установлено, что концентрации озона, образующегося в объеме реактора, недостаточна для окислительной деструкции. Это говорит о присутствии в системе других активных частиц, участвующих в разрушении нефтепродуктов, таких как радикалы ОН*и атомарный кислород.  Предложен возможный механизм процессов деградации нефтепродуктов в ДБР.

Для цитирования:

Гриневич В.И., Рыбкин В.В., Любимов В.А., Гущин А.А. Деструкция углеводородов масла в водных растворах в кислородном диэлектрическом барьерном разряде атмосферного давления. Изв. вузов. Химияихим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 20-27.


PDF
20-27
Pyae Phyo Aung, Olga A. Veselova, Irina D. Troshkina

Методом ограниченного объема раствора изучена кинетика сорбции скандия импрегнатом из азотнокислых растворов. В качестве подвижной фазы импрегната был использован экстрагент – фосфиноксид разнорадикальный, который обладает высокой селективностью по отношению к редким элементам. Основой импрегната являлся высокосшитый полистирол. Образец импрегната, полученного методом пропитывания основы в избытке экстрагента, содержал 0,233 г экстрагента /г импрегната. В статических условиях изучено влияние температуры в диапазоне 293-313 К на кинетику сорбции скандия импрегнатом из модельных растворов. Результаты эксперимента показали, что равновесие сорбции скандия устанавливается за 20-30 мин. Для обработки интегральных кинетических кривых сорбции скандия импрегнатом были использованы математические модели псевдо-первого и псевдо-второго порядка, а также уравнение Еловича. Значения констант скоростей, рассчитанных по уравнениям линеаризованных кинетических кривых по модели псевдо-второго порядка, описывающие кинетические данные с лучшими коэффициентами корреляции (R2 0,931-0,995), достигают (9,51-10,4) г∙(ммоль∙мин)-1. Кажущаяся энергия активации сорбции скандия, рассчитанная по уравнению, подобному уравнению Аррениуса, составляет (2,8±0,2) кДж/моль. Исходя из полученного значения кажущейся энергии активации, скорость-лимитирующей стадией процесса сорбции скандия является диффузия. Благодаря улучшенным, по сравнению с традиционными сорбентами, кинетическим характеристикам, сверхсшитые полистирольные импрегнаты, содержащие фосфиноксид разнорадикальный, могут быть использованы для извлечения скандия из технологических растворов, образующихся при переработке скандийсодержащего сырья.

Для цитирования:

Пьяе Пьо Аунг, Веселова О.А., Трошкина И.Д. Кинетика сорбции скандия импрегнатом, содержащим фосфиноксид. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 28-30.


PDF
28-30
Nadezhda F. Kosenko, Natalya V. Filatova, Evgeniya A. Lipina

Изучен термолиз различных гидроксонитратов алюминия, полученных растворением свежеосажденного гидроксида Al в стехиометрическом количестве азотной кислоты. При нагревании протекает их многостадийное разложение: постепенное отщепление химически связанной воды и денитрация. По данным комплексного термического анализа определен состав продуктов разложения гидратированных солей AlOH(NO3)2·mH2O, Al(OH)2NO3·nH2O и Al2(OH)5NO3·kH2O в температурном интервале 40-800 °С. Установлено, что до 157 °С отщепляется кристаллогидратная вода (в две стадии). В ходе первичной дегидратации отщепляется наиболее слабо связанная в кристаллической решетке вода (0,5-0,8 молекулы Н2О). Затем протекает вторичная дегидратация – отделение остаточной кристаллогидратной воды. С увеличением содержания гидроксогрупп в соединении этот процесс облегчается, о чем свидетельствует смещение соответствующего температурного интервала в сторону более низких температур. При 190-241 °С нитрат переходит в нитрит (примерно при одинаковых температурах для всех изученных соединений). В дальнейшем (249-376 °С) происходит денитрация и удаление химически связанной воды из анионов солей с образованием бёмита AlOOH, который впоследствии формирует переходные формы оксида алюминия. При термолизе Al(OH)2NO3·nH2O и Al2(OH)5NO3·kH2O на процесс денитрации накладывается отщепление части химически связанной воды, поэтому термогравиметрические кривые на данной стадии имеют наиболее сложный характер. В результате все гидроксонитраты, в отличие от нитрата алюминия, превращаются в бёмит AlOOH, что подтверждается данными рентгенофазного анализа. Состав продуктов термического разложения дополнительно подтвержден данными элементного анализа.

Для цитирования:

Косенко Н.Ф., Филатова Н.В., Липина Е.А. Термолиз гидроксонитратов алюминия. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 31-36.


PDF
31-36

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорганических и органических веществ, теоретические основы

Farit Kh. Urakaev

Механической активацией в шаровой 2-х барабанной планетарной мельнице «Активатор−2SL» водной суспензии серы (S) в эквимолярном растворе сульфита натрия (Na2SO3) по реакции Na2SO3 + S = Na2S2O3 осуществлен механохимический синтез пентагидрата тиосульфата натрия (Na2S2O3·5H2O). В качестве механохимических реакторов для синтеза Na2S2O3·5H2O были выбраны следующие фурнитуры (балансировка барабанов осуществлялась соответствующей шаровой загрузкой): (i) барабан из нержавеющей стали объемом 250 мл и комбинированная шаровая загрузка (диаметр шаров 1 см) из нитрида кремния (30 штук) и карбида вольфрама (20 шт); (ii) барабан из нитрида кремния объемом 80 мл и шаровая загрузка из карбида вольфрама в количестве 30 шт. Такой выбор минимизировал коррозию фурнитуры в растворе. Процесс синтеза проводится механической активацией серы не менее 35 мин при частоте вращения водила мельницы не менее 350 об/мин. Получение Na2S2O3·5H2O включает взаимодействие элементной серы с раствором сульфита натрия в присутствии аммиака, фильтрование суспензии и кристаллизацию целевого продукта. Рентгенофазовый анализ продуктов кристаллизации фильтратов из барабанов (i) и (ii) показал наличие только одной фазы, а именно, рефлексов Na2S2O3·5H2O. Термическим анализом определено, что различие продуктов кристаллизации в (i) и (ii) состоит в разном содержании кристаллизационной воды: процент потери веса образца из (i) многократно превышает таковую из (ii). С применением метода йодометрического титрования установлено, что при относительно мягких и непродолжительных условиях механической активации степень протекания реакции образования пентагидрата тиосульфата натрия в растворе-суспензии составляет ~95%.

Для цитирования:

Уракаев Ф.Х. Синтез пентагидрата тиосульфата натрия механической активацией системы S−Na2SO3. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 37-42.


PDF
37-42
Boris P. Tarasov, Artem A. Arbuzov, Alexei A. Volodin, Sergey A. Mozhzhukhin, Mikhail V. Klyuev

Приведены результаты работ по получению графеноподобных наноматериалов (ГПМ) восстановлением оксида графита (ОГ), приготовлению никель-графеновых катализаторов и формированию углерод-графеновых и магний-графеновых композитов. Определены оптимальные условия приготовления и функциональные характеристики полученных материалов. Приготовлены никель-графеновые композиты (Ni/ГПМ), содержащие от 5 до 25 мас.% наночастиц Ni размером 2–5 нм. Установлено, что такие композиты являются эффективными катализаторами гидрирования магния. Они использованы для создания магниевых водород-аккумулирующих материалов с обратимой емкостью более 6,5 мас.% водорода. Добавка Ni/ГПМ способствует увеличению скорости гидрирования Mg за счет высокой каталитической активности наноразмерного Ni в реакции диссоциации молекул H2, а покрытие ГПМ высокодисперсных частиц MgH2 сохраняет субмикронный размер образующихся при дегидрировании частиц Mg и обеспечивает высокую теплопроводность композитов Mg/MgH2+Ni/ГПМ. Определено, что в композитах MgH2 + Ni/ГПМ наряду со стабильной α-фазой MgH2 содержится метастабильная γ-фаза MgH2, что приводит к снижению температуры дегидрирования на ~50 °С. С использованием Ni/ГПМ катализаторов синтезированы углеродные нанотрубки (УНТ) и нановолокна (УНВ) на поверхности графеноподобных структур. Каталитическое разложение C2H4 на Ni/ГПМ при температурах 500–700 °С приводит к образованию УНВ на поверхности ГПМ, а разложение CH4 при 900 °С – УНТ. Образующиеся УНТ и УНВ имеют диаметр в пределах от 5 до 20 нм, а длина увеличивается от 5 до 300 нм с ростом продолжительности синтеза от 1 до 60 мин. Такие трехмерные структуры имеют высокую удельную поверхность и привлекательны в качестве сорбентов газов и носителей металлических катализаторов.

Для цитирования:

Тарасов Б.П., Арбузов А.А., Володин А.А., Можжухин С.А., Клюев М.В. Никель-графеновый катализатор гидрирования магния и синтеза углеродных наноструктур. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 43-46.


PDF
43-46
Vyacheslav I. Pavlenko, Svetlana N. Lapteva

В данной работе исследовано влияние СВЧ (сверхвысокочастотного) излучения на структуру дистиллированной воды, которое доказано по изменению ее удельной электропроводности и коэффициента вязкости. Интенсификация химических процессов при СВЧ-облучении является результатом воздействия электромагнитного поля на растворитель и взаимодействующие вещества. Методом измерения электросопротивления исследован процесс гидратации полуводного гипса, затворенного СВЧ-обработанной водой с различными значениями вложенной энергии, в сравнении с контрольным образцом. Изучена кинетика процесса гидратации и твердения гипсовой суспензии. Методом дифференцирования получены кривые, характеризующие стадии твердения гипсового вяжущего: растворение, коллоидация, коагуляция и кристаллизация. Доказано, что в зависимости от количества поглощенной энергии СВЧ дистиллированной водой происходит изменение длительности процессов твердения гипса. Подобраны оптимальные режимы СВЧ – обработки воды, способствующие регулированию процесса твердения гипсовых вяжущих. Считается, что для затворения гипсовых вяжущих целесообразно использовать затворитель со сниженной электропроводностью и, соответственно, с минимальным значением коэффициента вязкости. Разрушение структуры воды или ее изменение, связанное с воздействием СВЧ-поля, по-видимому, будет влиять на структурообразование при твердении образцов гипса и, как следствие этого, изменение их прочности. Исследованы физико-механические свойства гипсовых образцов (прочность при изгибе и сжатии). Применение СВЧ - излучения при обработке дистиллированной воды интенсифицировало процесс твердения полуводного сульфата кальция, способствовало повышению прочностных характеристик готовых гипсовых образцов. Результаты эксперимента свидетельствуют о перспективности использования СВЧ - обработки воды для последующего затворения ею воздушных вяжущих и получения строительных материалов большей прочности.

Для цитирования:

Павленко В.И., Лаптева С.Н. Изучение процесса твердения гипсовых вяжущих, затворенных водой, активированной сверхвысокочастотным электромагнитным полем. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 47-52.


PDF
47-52
Roman S. Nagornov, Pavel B. Razgovorov, Anastasiya M. Lepilova, Yuliya I. Stroganova, Pavel R. Smirnov, Sergeiy P. Kochetkov

В работе представлена попытка оценить эффект от щадящей активации щавелевой кислотой (Кдис = 5,6·10-2) и карбонатом натрия поверхности полиминерального сорбента – голубой глины. Методом рентгенофазового анализа установлено химическое строение исходного и активированных материалов, выявлена перспектива их использования для сорбционного извлечения примесных ингредиентов из маслосодержащих сред. Важным породообразующим минералом в составе полиминерального сорбента выступает монтмориллонит. Выявлено, что 45 масс.% порошкового материала характеризуется размером частиц 0,3-2,5 мкм (кварц, кристобаллит), 21% частиц имеют размер 5-10 мкм и малая часть (≤ 9%) – свыше 10 мкм. В результате щадящей активации сорбента 6%-м раствором щавелевой кислоты образуется более чистая окристаллизованная поверхность, на которой наблюдается эффект увеличения общего размера пор (100 нм – 2 мкм). Такой активированный материал относится к типу мезо- (20-500 Ǻ) и макропористых (> 500 Ǻ). Атомарный состав обновленной поверхности указывает на частичное разрушение каолинита при кислотной активации с дополнительным воздействием на примесную гидрослюду и уравновешивающим увеличением массовой доли фракций кварца и сапонита (чешуйчатая форма частиц, 1-3 мкм). Данные инфракрасной спетроскопии подтверждают логичность высказанных суждений. Последовательная активация раствором щавелевой кислоты и карбонатом натрия обеспечивает образование извилистых пор и получение разрозненных и относительно мелких (не более 5 мкм) частиц по сравнению с первоначальными (встречаются глобулы до 50 мкм). Наблюдаемая текстура представляет собой разрыхленный земельный материал сложного химического состава с включением природных зерен кварца, кристаллов (монтмориллонит), волокнистых структур и отдельных хлопьев. При введении в льняное масло 1 масс.% полиминерального сорбента на базе монтмориллонита и SiO2 выявлено, что его обработка 6%  растворами щавелевой и янтарной кислот способствует повышению до 40% степени очистки от жирных кислот и до 46% – от перекисных соединений, тогда как щадящая кислотно-щелочная активация сорбента обеспечивает получение маслосодержащего продукта с еще более низкой (на 5%) концентрацией жирных кислот.

Для цитирования:

Нагорнов Р.С., Разговоров П.Б., Лепилова А.М., Строганова Ю.И., Смирнов П.Р., Кочетков С.П. Щадящая активация полиминерального сорбента и ее влияние на процесс очистки маслосодержащих сред от примесных ингредиентов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 53-59.


PDF
53-59
Nikolay F. Ushmarin, Evgeniy N. Egorov, Nikolay I. Kol'tsov

Изучено влияние гидриновых каучуков на пласто-эластические, реометрические, физико-механические свойства и морозостойкость маслобензостойкой резиновой смеси типа В-14. Исследование проведено с целью подбора состава резиновой смеси, обладающей стойкостью к пониженным температурам, и повышенными эксплуатационными свойствами. В состав исследуемой резиновой смеси с серной системой вулканизации входили бутадиен-нитрильный каучук БНКС-18АМН (сополимер бутадиена и акриланитрила) и гидриновые каучуки Т-3000 и Т-6000 (сополимеры эпихлоргидрина, этиленоксида, пропиленоксида и аллилглицидилового эфира), дифенилгуанидин, оксид цинка, агидол-2, технический углерод П 803, дибутилсебацинат и другие ингредиенты. Резиновую смесь готовили путем смешения каучуков с ингредиентами на лабораторных вальцах ЛБ 320 150/150. Для полученных вариантов резиновой смеси исследовались пласто-эластические свойства на вискозиметре MV 3000 и вулканизационные характеристики на реометре MDR 3000 фирмы «Mon Tech». Изготовленную резиновую смесь вулканизовали в двухэтажном гидравлическом электрообогреваемом прессе ВП-400-2Э при температуре 150 °С в течение 40 мин. Исследования упруго-прочностных свойств резин осуществлялись согласно стандартам, существующим для резиновой промышленности. Морозостойкость резины исследовали путем определения температурного предела хрупкости и методом дифференциально-сканирующей калориметрии. Изучение термоагрессивостойкости вулканизатов проводилось путем определения изменения их упруго–прочностных свойств после длительного теплового воздействия воздуха и стандартной жидкости СЖР-1, а также изменения объема и массы после выдержки в техническом масле АМГ-10. В результате проведенных исследований установлено, что резиновая смесь на основе комбинации каучуков БНКС-18АМН и Т-6000 может применяться для изготовления морозостойких резинотехнических изделий и уплотнительных элементов для нефтегазодобывающей промышленности, способных работать при повышенных температурах с улучшенными упруго-прочностными и эксплуатационными свойствами.

Для цитирования:

Ушмарин Н.Ф., Егоров Е.Н., Кольцов Н.И. Морозостойкая резина на основе комбинации бутадиен-нитрильного и гидриновых каучуков. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 60-64.


PDF
60-64
Etibar H. Ismailov, Sevinj N. Osmanova, Ulviya A. Kerimova

Образцы ReOx/оксид алюминия исследованы в качестве катализаторов окислительной конверсии метана. Показано, что реакция метана с окисленным (1 ч), а затем вакуумированным при этой температуре (973 К, 1 ч) образцом приводит к образованию сначала главным образом С2Н6, С2Н4 и СО2, а затем только СО и С6Н6. Образование этана и этилена на начальной стадии реакции метана с образцами ReOx /оксид алюминия является результатом реакции окислительной конденсации метана с образованием этана с последующим дегидрированием его в этилен. Реакция протекает с участием центров типа анион-радикала кислорода O-• (V-типа дефект) структуры ReOx/оксид алюминия (СH4+[O-•]= CH3 +OH- ; 2CH3 = C2H6).  СО2 образуется окислением метана с поверхностными кислородными формами (O22- или/и O2-•) оксидной структуры. Прямое окисление метана до метанола и дальнейшее расщепление последнего до СО и Н2 в нашем случае не исключаются: CH4 + ReOx /Al2O3  = CO + 2H2 + ReOx-1/Al2O3. Показано, что катализаторы, предварительно оокисленные при 973 К в течение 1 ч в кислороде и затем вакуумированные при этой же температуре в течение 1 ч, характеризуются спектрами ЭПР, принадлежащими парамагнитному иону Re6+ с 5d1 неспаренным электроном и сильной связью Re=O. Спектры ЭПР этого иона характеризуются разрешенной сверхтонкой структурой (A = 48,3 мТл) за счет взаимодействия неспаренного электрона с магнитными ядрами 185,187Re, имеющими спин I = 5/2 и легко наблюдаются при комнатной температуре для всех исследованных образцов. Сигналы ЭПР этих центров исчезают после взаимодействия образцов, вакуумированных при высокой температуре (973 К), с метаном. Было показано, что высокотемпературный контакт этого образца с метаном приводит к образованию центров, которые катализируют реакцию окислительной дегидроциклизации метана. Степень окисления ионов рения в этих образцах меньше 6+, и эти ионы являются координационно-ненасыщенными. Для поддержания активности катализатора требуется его регенерация. Активация катализатора достигается путем кратковременной термообработки его в токе кислорода с последующей продувкой инертным газом (азот, аргон).

Для цитирования:

Исмаилов Э.Г., Османова С.Н., Керимова У.А. Окислительная конверсия метана на катализаторах ReOx/Al2O3. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 65-69.


PDF
65-69
Inna V. Pletneva, Yuriy A. Gavrilov

Проблема удаления токсичных и коррозионно-активных сульфгидрильных примесей (дезодорации) природных углеводородов является актуальной, как со стороны эксплуатационных, так и экологических аспектов. Одним из методов удаления таких примесей является их каталитическое окисление до нетоксичных дисульфидных форм. В сообщении приведены результаты сравнительного исследования реакции мягкого окисления тиолов кислородом до дисульфидов в углеводородных средах, катализируемые комплексами солей меди (+II) с различными азотсодержащими основаниями. В качестве азотсодержащих лигандов применяли моно- и диэтаноламины с различными C4-C18 углеводородными радикалами. Установлено, что водорастворимая каталитическая композиция на основе моноэтаноламина и растворимый в углеводородах комплекс меди Cu(+II) с N-октадецилдиэтаноламином проявляют низкую активность при окислении 1-октантиола. Установлено промотирующее влияние HCl на активность катализаторов в среде различных углеводородов (модельной смеси, вакуумном газойле и нафте газового конденсата Карачаганакского месторождения), что позволяет проводить исчерпывающее окисление присутствующих тиолов, начальная концентрация которых ≥1000 ppm. Однако введение хлористого водорода сопровождается появлением коррозии. Введение ингибиторов коррозии приводило к полной дезактивации катализаторов. Разработана высокоактивная каталитическая система на основе CuCl2/CuO, для которой найдено оптимальное отношение катализатор/ингибитор, позволяющее устранить коррозионный эффект при сохранении высокого уровня активности.  Изучена кинетика реакции окисления сульфгидрильных производных кислородом. Установлено, что независимо от природы углеводородных сред, для всех исследованных катализаторов наблюдается нулевой временной порядок по концентрации тиола и близкий к первому по концентрации катализатора. Применение разработанных катализаторов и технологии очистки в промышленности позволит снизить экологическую опасность при транспортировке и хранении нефтепродуктов.

Для цитирования:

Плетнева И.В., Гаврилов Ю.А. Высокоактивные катализаторы окисления тиолов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 70-73.


PDF
70-73
Alexander A. Samarskiy, Alexander N. Labutin, Tatiana V. Labutina

В статье решены задачи моделирования процесса хемосорбции СО2 и его анализа как объекта управления, а также приводятся рекомендации по синтезу структуры системы автоматического управления. На основе системного подхода сформулированы основные этапы и задачи анализа процесса хемосорбции как объекта управления. Решение поставленных задач приведено на примере пилотной установки насадочного абсорбера, в котором протекает процесс очистки газа от диоксида углерода раствором горячего поташа. Разработана математическая модель объекта, проведено исследование его статических характеристик, определены численные значения входных переменных и переменных состояния в статическом режиме. Математическая модель объекта построена исходя их допущений о секционной структуре абсорбера. Каждая секция представлена в виде ячейки идеального смешения по обеим фазам. Принято, что процесс хемосорбции протекает в диффузионно-кинетической области по реакции псевдо-первого порядка. Проведен анализ динамических характеристик объекта путем расчета реакции объекта на ступенчатое изменение входных переменных. Установлено, что объект не линеен по большинству динамических каналов. Синтезирована линеаризованная модель объекта в пространстве состояний, определены матрицы состояния и управления. Проведена оценка устойчивости стационарного состояния, наблюдаемости и управляемости объекта. Доказано, что объект обладает свойством устойчивости свободного движения. Для управления концентрацией СО2 в выходном потоке газа предложено ограничиться результатами измерения только этой концентрации, а остальные компоненты вектора состояний оценивать с помощью наблюдателя.  Даны рекомендации по структуре системы автоматического управления объектом.

Для цитирования:

Самарский А.А., Лабутин А.Н., Лабутина Т.В. Моделирование и анализ процесса хемосорбции диоксида углерода как объекта управления. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 74-79.

 


PDF
74-79
Svetlana M. Kramer, Mariya V. Terekhova, Inna V. Artamonova

В работе исследована возможность красного шлама (отход производства алюминия по методу Байера) адсорбировать фосфат-ионы из водных растворов при различной концентрации ионов и в диапазоне рН от 3 до 10. Аргументирована актуальность использования красного шлама для получения на его основе сорбентов. Проведена идентификация исследуемого объекта методом рентгенофазового анализа, установлен качественный и количественный состав красного шлама. Описана методика активации красного шлама соляной кислотой, а также методика исследования адсорбции фосфат-ионов на поверхности красного шлама. Проведены экспериментальные исследования адсорбции фосфат-ионов на поверхности активированного соляной кислотой красного шлама в зависимости от рН и концентрации исходного раствора. Представлена зависимость адсорбции фосфат-ионов на активированном соляной кислотой красном шламе от рН среды и от начальной концентрации фосфат-ионов в растворе. В работе приводятся данные зависимости относительной доли распределения различных ионов фосфорной кислоты от рН. Выявлена форма фосфат иона, обладающая наибольшей адсорбционной активностью на активированном соляной кислотой красном шламе в условиях эксперимента. Экспериментальные данные зависимости адсорбции фосфат-ионов от начальной концентрации их в растворе описаны с помощью изотермы Фрумкина. Рассчитаны следующие параметры адсорбции: константа адсорбционного равновесия (β), значение предельной адсорбции (А∞), параметр межмолекулярного взаимодействия адсорбированных частиц (α). Установлены оптимальные значения рН для адсорбции фосфат-ионов на активированном соляной кислотой красном шламе.

Для цитирования:

Крамер С.М., Терехова М.В., Артамонова И.В. Адсорбция фосфат-ионов на красном шламе. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 80-83.


PDF
80-83
Khasay R. Samedov, Ulviya A. Mamedova, Kerim G. Ragimov, Zarema A. Jabbarova

Синтезирован высококремнеземный цеолит ZSM-5 на основе системы SiO2-In2O3-NaOH c участием органического структурообразующего агента тетрабутиламмония йодистого (TBAI) в интервале температур T = 150-220 °С, рН = 9-12, τ = 48-240 ч. В качестве исходных компонентов взяты силикагель марки MSKO – содержащий 86% SiO2, тетрабутиламмоний йодистый (TBAI), химически чистый NaOH и металлический индиум (In), которые смешивали, подвергая гидротермальному синтезу. По окончании синтеза твердый продукт отделяли от маточного раствора, отмывали на фильтре дистиллированной водой от избытка щелочи и сушили при 120 °С, прокаливали при температуре 550 °С (16 ч). Продукты гидротермальной кристаллизации определяли рентгенофазовым (РФА – на аппарате D2-Phaser “Bruker”), дифференциальнотермическим (ДТА – на STA-449 F3 Jupiter NETZSCH), рентгеноспектральным (РСА марки СРМ-18) и ИК-спектроскопическим (ИК – на FTIR spectroscopy Nicolefisio VSA) методами анализа. В процессе синтеза экспериментально установлено, что при T = 200 °C; τ = 240 ч; pH≈9-10 с мольным соотношением компонентов 5,78SiO2∙0,058In2O3∙0,625Na2O∙­0,11H2O∙0,95((C4H9)4NJ) – кристаллизуется цеолит типа MFI. При сопоставлении данных РФА с литературными данными, они были отнесены к цеолиту типа ZSM-5, отличающемуся высокой степенью кристалличности. Методом РСА (СРМ-18) установлен следующий химический состав синтезированного цеолита (вес.%): SiO2 – 94,01; In2O3 – 4,92; Na2O – 1,06 отвечающий формуле 0,96Na2O:In2O3:88SiO2:10H2O.

Для цитирования:

Самедов Х.Р., Мамедова У.А., Рагимов К.Г., Джаббарова З.А. Синтез In-содержащего высококремнеземного цеолита типа ZSM-5.Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 84-87.


PDF
84-87

Экологические проблемы химии и химической технологии

Andrey P. Artemyanov, Larisa A. Zemskova, Vladimir V. Ivanov

Рассмотрены возможности применения композитного катализатора на основе углеродного волокна с железом/оксидом железа для гетерогенного жидкофазного окисления фенола пероксидом водорода. Обсуждаются вопросы каталитического разложения пероксида водорода до реакционно активных радикалов в присутствии гетерогенных катализаторов – активированного угля и композитов на его основе, содержащих металл/оксид металла. Деградация и удаление фенола происходит за счет реакции с гидроксил-радикалами, которые образуются из пероксида водорода в присутствии ионов Fe2+ на поверхности катализатора и в растворе.  Исследовано влияние на эффективность удаления фенола таких факторов, как величина рН и соотношение фенол:пероксид водорода при исходной концентрации фенола, равной 0,182∙10-3 моль/л. Во всех опытах проводился анализ раствора на УФ-спектрофотометре через определенные интервалы времени при контролируемых значениях параметров. Степень деградации фенола (%) определялась как отношение изменения концентраций в момент определения к исходной величине. Показана эффективность деградации фенола в присутствии гетерогенного катализатора углеродное волокно/(железо/оксид железа), и обнаружено, что существует оптимальное сочетание рН и мольного соотношения фенол:пероксид водорода, при которых происходит более полное удаление фенола из воды. Так, при рН 4 и соотношении фенол:пероксид водорода 1:6 степень деградации органического загрязнителя достигает 88%. В этих условиях композит УВ/(Fe, оксид железа) является эффективным гетерогенным катализатором деградации и удаления фенола из воды.

Для цитирования:

Артемьянов А.П., Земскова Л.А., Иванов В.В. Каталитическое жидкофазное окисление фенола в водных средах с использованием катализатора углеродное волокно/(железо, оксид железа).Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 88-95.


PDF
88-95

Краткие сообщения

Yaroslav I. Simonov, Sergey A. Sokolov, Zoya N. Skvortsova, Vladimir Yu. Traskin

Частицы карбоната кальция были синтезированы в присутствии добавок оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФ). Полученный осадок исследовали седиментометрическим методом, а также с помощью дифрактометра и сканирующего электронного микроскопа. Показано, что от количества введенного в реакционную смесь ОЭДФ зависят средний размер и кристаллографическая модификация образующихся частиц (кальцит, арагонит, ватерит). При малых концентрациях кислоты образуются частицы кальцита размером 10 – 20 мкм, при  концентрации 10 -2 М преобладающей модификацией становится ватерит; размер частиц при этом уменьшается на 3 порядка величины. Определение краевых углов избирательного смачивания монокристаллов кальцита растворами ОЭДФ в среде гептана и измерения межфазного натяжения на границе раствор ОЭДФ – гептан (методом висящей капли) позволили оценить зависимость межфазной энергии на границе твердая фаза – маточный раствор от СОЭДФ.  Обнаруженное крайне незначительное уменьшение величины межфазной энергии с ростом позволило сделать вывод, что уменьшение размеров частиц по мере роста концентрации адсорбирующейся добавки не связано с резким уменьшением критического радиуса нуклеации, и, как следствие, с облегчением процесса нуклеации. По-видимому, основной причиной их высокой дисперсности является замедление скорости роста, вызванное адсорбцией ОЭДФ, стабилизирующей ватерит, возникающий на первом этапе кристаллизации. Таким образом, разработана простая методика получения нанокристаллов карбоната кальция (ватерита), устойчивость которого обусловлена адсорбцией оксиэтилидендифосфоновой кислоты.

Для цитирования:

Симонов Я.И., Соколов С.А., Скворцова З.Н., Траскин В.Ю. Синтез наночастиц карбоната кальция в присутствии оксиэтилидендифосфоновой кислоты. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 96-99.


PDF
96-99
Nikolai S. Pshchelko, Ekaterina G. Vodkailo, Vladimir V. Tomaev, Boris D. Klimenkov, Veniamin L. Koshevoi, Anton O. Belоrus

Приведены некоторые результаты, подтверждающие возможность модификации пленок цинка и платины, изготовленных на диэлектрических подложках, в результате эффекта термической обработки в атмосфере сухого воздуха и воздействия поперечного электрического поля. Методом сканирующей электронной микроскопии (измерения осуществлялись с помощью микроскопа Zeiss Merlin) была исследована морфология поверхности пленок, а микрорентгеноспектральным анализом был исследован их элементный состав.  На стеклянных подложках методом вакуумного термического испарения получены пленки цинка (Zn) толщиной ~500 нм. С целью формирования пленок ZnO, исходные пленки в одном случае обработаны при температуре 250 °С в атмосфере сухого воздуха, а в другом – дополнительно к образцу приложено поперечное электрическое поле с потенциалом 300 В. Пленки платины на слое диоксида кремния были получены методом ионно-плазменного распыления и исследованы с помощью рентгенофазового анализа, электронной и атомно - силовой микроскопии. Толщина слоев платины составляла 50 и 100 нм Во время осаждения (температура осаждения - 300 °C, скорость осаждения - 5 нм/мин) между платиновой пленкой и кремниевой пластиной прикладывалось напряжение 5В. У пленок, полученных с подачей смещения, обнаружилась более однородная мелкозернистая структура и более высокая скорость роста по сравнению с контрольными образцами. Таким образом, пленки ZnO могут быть изготовлены с расширенной поверхностью, а нанесенные пленки платины демонстрируют более высокую скорость роста. Обсуждается возможность существенных изменений, вызванных использованием электрического поля в адгезии, структуре и проводящих свойствах покрытий

Для цитирования:

Пщелко Н.С., Водкайло Е.Г., Томаев В.В., Клименков Б.Д., Кошевой В.Л., Белорус А.О. Влияние электрического поля на адгезию и структуру проводящих пленок, нанесенных на диэлектрические подложки. Изв. вузов. Химияихим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 100-104.


PDF
100-104

Персоналии

Elena A. Danilova

11 Сентября 2017 г. исполняется 70 лет доктору химических наук, профессору кафедры технологии тонкого органического синтеза Михаилу Константиновичу Исляйкину. Коллектив кафедры и редакция журнала "Известия вузов. Серия "Химия и химическая технология" сердечно поздравляют юбиляра!


PDF
105-106