Цели. Определение параметров бинарного энергетического взаимодействия модели UNIversal QUAsiChemical (UNIQUAC) на основе математической обработки литературных экспериментальных данных по фазовому равновесию изотопных смесей водорода для расчета коэффициентов активности компонентов D₂, DT и T₂.

Методы. Применены метод последовательных приближений и метод «от ступени к ступени», заключающийся в расчете процесса однократного испарения на теоретической тарелке.

Результаты. Записаны уравнения для расчета коэффициентов активности изотопов водорода на основе теории Шервуда применительно к бинарным D₂–T₂, D₂–DT, DT–T₂ и тройной D₂–DT–T₂ изотопным смесям водорода. Приведено сравнение графических зависимостей коэффициентов активности и коэффициентов разделения смесей D₂–T₂, D₂–DT, DT–T₂ в диапазоне изменения концентрации легколетучего компонента от 0 до 100 мол. % при атмосферном давлении для трех вариантов: идеальных смесей; неидеальных с использованием теории Шервуда и неидеальных на основе модели UNIQUAC. Выявлено, что характер поведения зависимостей коэффициентов разделения α аналогичен для всех бинарных изотопных смесей. При рассмотрении смесей в качестве идеальных α возрастает. По теории Шервуда α остается практически постоянной величиной, не зависящей от состава смеси. Модель UNIQUAC прогнозирует снижение α с ростом концентрации легколетучего компонента в смеси.

Для трех вариантов вычислен профиль распределения изотопов водорода D₂, DT и T₂ трехкомпонентной смеси D₂–DT–T₂ по высоте ректификационной колонны, работающей в замкнутом режиме. Принято: давление по высоте колонны постоянно и равно атмосферному 760 мм рт. ст.; число теоретических тарелок 21; концентрации компонентов в жидкой фазе на первой тарелке (ступени), в мол. %: X_D₂ = 65; X_DT= 10; X_T₂= 25; точность расчета состава паровой фазы 10⁻¹⁰.

Выводы. Определены параметры бинарного энергетического взаимодействия модели UNIQUAC изотопных смесей водорода D₂–T₂, D₂–DT, DT–T₂. Модель UNIQUAC адекватна по отношению к экспериментальным данным по коэффициентам разделения. Теоретическая модель Шервуда и идеальная модель дают систематические отклонения и не пригодны для дальнейших расчетов фазового равновесия изотопных смесей водорода D₂–T₂, D₂–DT, DT–T₂ и D₂–DT–T₂.

Цели. Снижение антропогенной нагрузки человечества на окружающую среду связывают с использованием альтернативных источников энергии. Однако часть из них имеет только региональное значение, а эффективность других дискуссионна. Для сокращения углеродного следа не меньший интерес представляют инновационные процессы, направленные на увеличение глубины переработки нефти. К числу таких процессов можно отнести и волновые технологии, частным случаем которых является кавитация. Кавитационные явления для нефтепереработки создают различными методами, наиболее перспективным из которых считаются гидродинамические. Установлено, что эффективность воздействия возрастает как при повышении давления при прокачке нефтепродукта, так и при увеличении количества актов воздействия. Цель данной работы - какой из двух факторов - градиент давлений или количество циклов воздействия - оказывает большее влияние на изменение характеристик нефтепродукта.

Методы. Явление кавитации создавали, прокачивая темные нефтепродукты через диффузор. Давление варьировалось от 20 до 50 МПа, а количество актов воздействия - от 1 до 10. Анализировалось влияние условий кавитации на изменение фракционного состава нефтепродуктов. В качестве целевых рассматривались фракции, выкипающие до 400 °C.

Результаты. Показано, что выход целевых фракций линейно увеличивается при повышении давления, возникающего в диффузоре. Зависимость выхода этих фракций от количества циклов обработки описывается моделью роста с насыщением. Предложено уравнение, описывающее влияние давления и количества циклов на выход фракции от температуры начала кипения (Т_НК) до 400 °С после кавитационной обработки темных нефтепродуктов. Установлена связь некоторых из коэффициентов этого уравнения с физико-химическими характеристиками исходного сырья.

Выводы. Предложено уравнение, позволяющее по физико-химическим характеристикам исходного сырья предсказать максимально возможный выход фракции Т_НК-400 °С в результате кавитационной обработки при различных условиях ведения процесса. Ошибка прогнозирования не превышает 12%. Анализ полученного уравнения и сопоставление энергозатрат при различных режимах ведения процесса показывают, что больший выход целевого продукта достигается в результате увеличения давления, а не числа циклов обработки.

Цели. Поиск эффективного метода получения триамилцитрата – экологически чистого, биоразлагаемого сложного эфира лимонной кислоты, используемого в качестве пластификатора полимерных композиций на основе поливинилхлорида.

Методы. Выявлены возможности гетерогенного катализа на примере трех коммерческих образцов макропористых сульфокатионитов (Амберлист™ 15, Амберлист™ 70 и Тулсион® 66); гомогенного катализа на примере ортофосфорной кислоты (H₃PO₄) и самокатализа при этерификации лимонной кислоты (ЛК) амиловым спиртом (ROH). Синтезы проводили в одинаковых условиях: T = 110 °С отношение ЛК:ROH = 1:5 (мольн.) количество катализатора 1 мас. %. на реакционную массу в термостатированном реакторе идеального смешения с непрерывным отгоном образующейся воды.

Результаты. Установлено, что во всех вариантах конверсия лимонной кислоты за 180 мин достигает 94–99%. Триамилцитрат с выходом 90% образуется через 9 ч только при использовании гомогенного катализатора (H3PO4) и в присутствии образца гетерогенного катализатора – Амберлист™ 15.

Выводы. Выявленные различия в реакционной способности исследованных сульфокатионитов Амберлист™ 15, Амберлист™ 70 и Тулсион® 66 подтверждают известные теоретические положения, в соответствии с которыми кинетическая псевдогомогенная модель процесса этерификации гидроксикислот в избытке алифатических спиртов основывается на законе действующих масс и зависит от удельной поверхности катализатора, которая для Амберлист™ 15 имеет наибольшее значение по сравнению с Амберлист™ 70 и Тулсион® 66 (м²/г): 53:36:35 соответственно.

Цели. Исследовать биологическую активность водорастворимого производного фуллерена – комплекса C₆₀/поли-N-винилпирролидона (C₆₀/ПВП) – в условиях in vitro и in vivo; изучить влияние комплекса C₆₀/ПВП на активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в условиях in vitro и in vivo; оценить изменения биохимических показателей сыворотки крови при введении мышам C₆₀/ПВП per os.

Методы. Для определения активности коммерческого препарата ЛДГ и исследования кинетики данного процесса был использован фотометрический метод Варбурга с применением стандартной методики. Для оценки влияния поливинилпирролидона (ПВП) и комплекса C₆₀/ПВП на некоторые биохимические показатели in vivo было проведено исследование на двухмесячных самцах белых беспородных мышей весом 20 ± 3 г. Определение биохимических показателей сыворотки крови проводилось с помощью полуавтоматического биохимического анализатора по стандартным методикам. Результаты. Исследовано влияние комплекса C₆₀/ПВП на активность ЛДГ и проведена оценка изменений биохимических показателей сыворотки крови мышей, характеризующих углеводный обмен. Установлено, что комплекс C₆₀/ПВП увеличивает содержание глюкозы и пировиноградной кислоты, снижает содержание лактата и активность ЛДГ в сыворотке крови по сравнению с контролем, а также снижает активность ЛДГ в условиях in vitro по типу смешанного ингибирования.

Выводы. Комплексы C₆₀/ПВП и ПВП проявляют биологическую активность в условиях in vitro и in vivo. Установлено, что комплекс C₆₀/ПВП является ингибитором ЛДГ смешанного типа в условиях in vitro, угнетает активность ЛДГ в условиях in vivo, а также способствует снижению концентрации лактата и увеличению концентрации пировиноградной кислоты и глюкозы в сыворотке крови при введении мышам C₆₀/ПВП per os. При этом также выявлено ингибирующее действие и ПВП на активность ЛДГ in vitro и in vitro, причем в условиях in vivo ПВП способствует снижению концентрации лактата в крови. Менее выраженное действие комплекса C₆₀/ПВП по сравнению с ПВП может быть связано с тем, что молекулы C₆₀ «скрыты» в полостях, образованных в молекулах ПВП.

Цели. Изучить структуру и свойства растворов термопластичных полиэфируретанов (ПЭУ) для прогнозирования возможности их применения в производстве волокнисто-пористых полимерных композиционных материалов и покрытий с заданной структурой и комплексом эксплуатационных свойств, зависящими от области практического применения.

Методы. Состав ПЭУ изучали методом инфракрасной (ИК) спектроскопии с преобразованием Фурье в сочетании с методом многократного нарушенного полного внутреннего отражения и методом дифференциально-сканирующей калориметрии (ДСК) с использованием калориметра теплового потока. Вязкость растворов ПЭУ определяли на ротационном вискозиметре.

Результаты. Изучен химический состав ПЭУ и характер образования водородных связей. Анализ ИК спектров демонстрирует практически полную идентичность ПЭУ, синтезированных на основе одного и того же 4.4′-дифенилметандиизоцианата. В исследуемых ПЭУ марок Витур и Desmopan®, а также Санпрен, можно увидеть, что в области от 1702 до 1730 см⁻¹ присутствуют явно выраженные полосы поглощения, характерные для уретановых группировок, задействованных в образовании водородных связей. Методом ДСК определены температурные переходы и термостойкость исследуемых ПЭУ. Показано влияние соотношения жестких и гибких блоков, а также характер водородных связей на температуры плавления полимеров. При анализе кривых ДСК, показано, что все исследуемые ПЭУ обладают высокими температурами плавления, находящимися в диапазоне от 159 до 215 °С. Также исследованы температурные зависимости структурной вязкости растворов термопластичных ПЭУ. Установлено, что все растворы имеют минимальную аномалию вязкости, при этом величина логарифма вязкости зависит от химического состава и структуры исходных ПЭУ. Установлено, что аномалия вязкости растворов ПЭУ может быть снижена при повышении температуры.

Выводы. Исследование химического состава, структуры, термических и реологических характеристик термопластичных ПЭУ с позиции их сравнения и сопоставления с широко применяемыми для производства волокнисто-пористых материалов и покрытий растворов ПЭУ марок Санпрен LQ-E-6 и Витур Р 0112 позволяет прогнозировать возможность их использования для производства материалов и покрытий с заранее заданной структурой и комплексом свойств в зависимости от требований и условий эксплуатации готовых изделий.

Цели. Обсуждение основных проблем и перспектив создания современных остеопластических материалов на основе полимерных композиций, используемых для костной хирургии.

Методы. Обзор суммирует научно-исследовательские работы, посвященные созданию материалов, применяемых для костных имплантатов, и их испытанию на практике, анализирует и обобщает данные научных статей по следующим разделам: обоснование использования биоразлагаемых материалов в костной хирургии; закономерности биодеградации и биорепарации костного имплантата; требования, предъявляемые к разлагаемым полимерным композиционным материалам (ПКМ) для биомедицинских применений; обзор полимерных материалов, пригодных для использования в имплантационной практике; влияние модификации ПКМ на структуру и биологическую активность материала в биосредах; влияние вытяжки и термической обработки на молекулярную структуру полиалканоатов.

Результаты. Рассмотрены наиболее перспективные на сегодняшний день биоразлагаемые резорбируемые материалы для репаративной костной хирургии. Сформулированы требования, предъявляемые к данным типам материалов, и дано обоснование их использования с учетом преимуществ по сравнению с традиционными металлическими и керамическими имплантатами. Рассмотрены особенности кинетики и механизма биодеградации имплантатов при их взаимодействии с костными биосредами организма от момента введения имплантата до полного заживления раны. В результате проведенного анализа были установлены факторы, которые могут повлиять на активность разложения имплантата и методы корректировки скорости разложения и механических характеристик материала, такие как химическая функционализация, создание блок-сополимеров, включение в состав композита волокон и минеральных наполнителей, а также термообработка и вытяжка композита на стадии изготовления. Среди основных факторов было оценено влияние структуры композиционного материала на его биологическую активность при взаимодействии с биосредами. Из полимерных материалов основное внимание уделено наиболее распространенным биодеградируемым, широко используемым в медицине полимерам: полигидроксибутирату (ПГБ) микробиологического происхождения, полилактиду и другим полимерам на основе полимолочной кислоты, поликапролактону. Рассмотрены их модификации с такими добавками, как гидроксиапатит, хитин и хитозан и бета-трикальцийфосфат. По итогам работы наиболее перспективными оказались материалы на основе ПГБ благодаря его полной биоразлагаемости на нетоксичные для организма продукты (углекислый газ и вода) и хорошей биосовместимости. Тем не менее, существующие композиции на основе ПГБ имеют недостатки, к которым относятся хрупкость, низкая эластичность, нестабильное поведение при высокотемпературном воздействии при переработке, формовании имплантатов, стерилизации и др. Это требует доработки композиций как в плане модификации полимера, так и по составу.

Выводы. В обзоре рассмотрены подходы к достижению свойств материалов, требуемых для совершенных имплантатов. Основными требованиями, предъявляемыми к имплантатам, являются оптимизация времени резорбции остеопластического матрикса, облегчение рассасывания остеопластического матрикса, синхронизированного по времени с процессом регенерации кости. Для достижения этих требований необходимо применять технологии, которые включают модификацию ПКМ путем воздействия на химический состав и структуру; введение наполнителей; использование химической функционализации, ориентационной вытяжки, термической обработки. Успех использования костных материалов на основе биодеградируемых полимеров основан на точном понимании механизма действия различных компонентов композиции для имплантата и строгом соответствии с ужесточающимися нормативными требованиями технологии имплантации.