Preview

Тонкие химические технологии

Расширенный поиск
Том 13, № 6 (2018)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.32362/2410-6593-2018-13-6

СИНТЕЗ И ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРОВ И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕ

5-27 76
Аннотация
Одним из вредных факторов взаимодействия микроорганизмов с техносферой является образование биопленок на поверхности различных изделий. Устойчивые колонии бактерий обеспечивают стабильное заражение рабочей среды изделия, а их выделения служат причиной биодеструктивных процессов в материалах. Во многих случаях разовая или даже регулярная антимикробная обработка не приводят к полному подавлению колониеобразования. Поэтому сегодня наиболее востребованы такие методы борьбы с биопленками, которые предполагают создание материалов, устойчивых к колонизации бактериями. Поскольку клетки бактерий непосредственно взаимодействуют с поверхностью материала, именно поверхность и должна обладать антибактериальными свойствами. В обзоре рассмотрены различные способы борьбы с образованием биопленок на примере полимерных материалов. Основное внимание уделено методам создания антибактериальных поверхностей, различным образом препятствующих образованию биопленок. В соответствии с мировой практикой, все антибактериальные поверхности разделены на четыре типа - высвобождающие, контакт-активные, отталкивающие и самоочищающиеся. Отмечены достоинства и недостатки каждого типа антибактериальных поверхностей, имеющиеся ограничения в использовании, перспективы дальнейших разработок. Обсуждается вопрос о том, что самоочищающиеся поверхности, весьма эффективные для защиты от прикрепления бактерий, в целом недооценены и требуют развития в новых областях применения, помимо защиты конструкций от биообрастания в море. Приведены имеющиеся в литературе сведения о сочетаемости отдельных типов поверхностей. Согласно литературным данным, сочетание двух или нескольких типов антибактериальных поверхностей имеет перспективы развития, так как позволяет взаимно нивелировать недостатки каждой из них.
28-34 39
Аннотация
Гидролитической конденсацией октилтриэтоксисилана в растворе этанола при температуре кипения в течение 6 ч синтезирован и охарактеризован методами ЯМР- и ИК-спектроскопии новый гидрофобизатор - тетра(этокси)ди(октил)дисилоксан (ТЭДОДС). На основе этого соединения в мягких условиях путем прямой химической модификации поверхности целлюлозных материалов (тканей различного состава) получены гидрофобные покрытия. Образование модифицированного слоя на поверхности материалов происходит за счет взаимодействия этокси-групп модификатора и гидроксильных групп целлюлозы, с последующей термообработкой для фиксации его на поверхности материалов. Определены оптимальные условия получения покрытий, 8% привеса ТЭДОДС с максимальной гидрофобностью, со значением краевого угла смачивания 135º. Изучены свойства модифицированных целлюлозных материалов (гидрофобность, влагопоглощение и т. п.). Показана эффективность использования тетра(этокси)ди(октил)дисилоксана в качестве гидрофобизатора при его содержании от 1% и относительно малой толщине покрытия - от 2 мкм. Установлено, что гидрофобные покрытия на поверхности целлюлозных материалов незначительно влияют на влаго- и воздухопроницаемость исходных тканей.
35-41 46
Аннотация
В настоящее время безгалогенные кабельные композиции получают все большее распространение в производстве кабельных композиций. Понятие «безгалогенный», или «ноль галогенов», становится символом трудной горючести, малодымности, малой токсичности летучих продуктов горения, отсутствия в летучих продуктах токсичного, коррозионно-активного и раздражающего дыхание газа - хлористого водорода и других галогенводородов. Все больше производителей кабельной продукции начинает уделять внимание проблемам переработки, токсичности и пожарной безопасности. Необходимо отметить, что требования по повышению пожарной безопасности кабельных изделий постоянно ужесточаются, поскольку главной проблемой большинства подобных полимерных материалов является их горючесть, высокое дымообразование и высокая скорость распространения пламени. В связи с этим стоит острый вопрос по увеличению данных характеристик и доведения их до уровня компаундов на основе ПВХ. Основным способом по увеличению огнезащитных характеристик безгалогенных кабельных композиций является ввод в эти композиции минеральных наполнителей-антипиренов. Изучение состава и возможности упаковки данных минеральных наполнителей-антипиренов дает возможность повысить уровень огнезащитных характеристик безгалогенных кабельных композиций. В работе представлены результаты исследований термостабильности кабельных композиций на основе смесей полиэтилена и сэвилена (ПЭ+СЭВА), содержащих в качестве наполнителя-антипирена кристаллогидрат гидроксида магния. Показано, что кабельные композиции, содержащие кристаллогидрат гидроксида магния, характеризуются более высокой термостойкостью и термостабильностью (примерно в 2 раза) по сравнению с полимерной матрицей на основе ПЭ+СЭВА, что позволяет их перерабатывать при высоких температурах (более 200 ºС) методами экструзии и литья под давлением.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

42-51 67
Аннотация
Проведена систематизация литературных данных по составу и строению редкоземельных боратов семейства хантита общего состава LnM3(BO3)4, где Ln3+ = Y, La-Lu, и M3+ = Al, Fe, Cr, Ga, Sc, а также ряда твердых растворов с М3+ = Sc. Показано отличие реальных составов кристаллов от составов исходной шихты, наиболее характерное для редкоземельных скандиевых боратов. Установлена значимая роль состава в проявлении симметрии соединений и доказана необходимость определения симметрии кристаллов только на монокристаллических объектах c детальным анализом дифракционных отражений. Выделены морфотропные ряды в зависимости от изменения ионных радиусов Ln и М. Обращено внимание на особенность структурного поведения ионов Cr3+. Выявлено, что образование твердых растворов и внутренних твердых растворов наиболее вероятно для редкоземельных скандиевых боратов. Продемонстрирована реализация политипных модификаций для LnM3(BO3)4, где M3+ = Al, Cr, полиморфов для ряда Ln c М3+ = Fe, существование которых не исключено для М3+ = Sc. Представлены кристаллохимические эффекты, наблюдаемые для хантитоподобных кристаллов (морфотропия, изоморфизм, полиморфизм, политипия; внутренние твердые растворы; фазовые переходы «порядок-беспорядок» разной природы) со спецификой для скандиевых боратов. Реализация полиморфизма и политипизма для соединений семейства хантита подтверждает кристаллохимическое положение, согласно которому высокотемпературные полиморфные модификации должны образовывать более симметричные соединения, а для политипных модификаций это не характерно.
52-59 53
Аннотация
Целью настоящей работы явилась проверка возможности трансмутации цезия-137 в стабильный изотоп бария при контакте с аэробной синтрофной ассоциацией (СА - конгломерат нескольких тысяч различных видов бактерий, простейших и грибов, живущих в симбиозе друг с другом) в растворе, содержащем набор макро- и микроэлементов в качестве биологической питательной среды. Исследование проводили последовательно на двух различных СА. Обнаружено явление биосорбции цезия-137 в диапазоне рН 7.7-8.6 обеими СА, однако трансмутации цезия-137 экспериментально не выявлено. Найдена зависимость сорбционной емкости синтрофной ассоциации от времени, и рассчитано распределение цезия-137 в жидкой фазе и фазе СА в зависимости от времени. Продемонстрирована возможность получения смеси СА, способной селективно извлекать и концентрировать заданные радионуклиды из жидкой фазы. Полученные результаты могут стать основой создания технологии переработки и кондиционирования низкоактивных жидких радиоактивных изотопов (РАО) за счет перевода основной массы радиоизотопов в фазу СА - так называемый «наносорбент биологического происхождения», сопровождающегося многократным уменьшением их объема. Предлагаемая технология по экономичности и экологичности будет значительно превосходить известные сорбционные процессы, в которых применяются синтетические сорбенты. В качестве аналога по аппаратурному оформлению технологии очистки РАО при использовании наносорбентов биологического происхождения может служить процесс BIOX-технологии - окисления сульфидных руд и концентратов, основанный на деятельности хемолитотрофных бактерий, которые переводят нерастворимые сульфиды металлов в растворимые сульфаты.
60-68 59
Аннотация
Взаимодействием CuCl и 2-(фенил-4-хлорфенилацетил)индандиона-1,3 (HL, C23H15ClO3) в смеси органических растворителей (CH3CN, EtOH, Py) получен кристаллический сольватированный комплекс меди(II) состава [Cu(С2Н5ОН)(L)2]·С2Н5ОН (I). Выделенное соединение исследовано методами РСА и ИКС. Параметры кристаллической решетки (I): пр. гр. Р21/с, a = 14.982(1), b = 14.558(1), с = 20.608(2) Å; β = 105.176(2)°; Z = 4 (Z′=1). Установлено, что структурными единицами в кристаллической решетке полученного соединения служат попарно расположенные в пространстве нейтральные плоскоквадратные координационные сферы Cu(II) с цис-ориентированными депротонированными индандионатными лигандами. Согласно данным РСА, одна молекула EtOH входит во внутреннюю сферу комплекса (КЧ меди(II) = 5), а вторая - является мостиком, который связывает координационные центры водородными связями, возникающими между атомом водорода гидроксогруппы координированного спирта и атомом кислорода кетогруппы соседнего бис-хелата, и образуется псевдодимерная структура. Молекулы ацетонитрила, входящие в состав смешенного растворителя, не участвуют в комплексообразовании и не образуют сольватов. Таким образом, выявлено, что в ходе синтеза из хлорида меди(I) образуется комплекс меди(II). Показано, что при использовании в качестве исходного соединения иодида меди(I) в среде этанола в присутствии пиридина образование хелата с депротонированным лигандом HL не наблюдается.
69-78 41
Аннотация
Статья посвящена обоснованию предлагаемой технологической схемы электрохимической переработки ренийсодержащего жаропрочного сплава ЖС32-ВИ состава (% масс.): Re - 4.0; Co - 9.3; W - 8.6; Y - 0.005; Lа - 0.005; Al - 6.0; Cr - 5.0; Tа - 4.0; Nb - 1.6; Mо - 1.1; С - 0.16; B - 0.15; Cе - 0.025, Ni - 60.0 с получением никельсодержащих катодных осадков. Представлены результаты изучения состава, морфологии поверхности и гранулометрического анализа катодных осадков, полученных при электрохимической переработке отработанного жаропрочного сплава ЖС32-ВИ с использованием кислотных электролитов. Анодное растворение сплава проводили в гальваностатическом режиме. Установлено влияние состава электролита на показатели процесса: выход по току, распределение компонентов сплава между продуктами электролиза, гранулометрический размер частиц катодного продукта электрохимической переработки указанного сплава. Показано, что в зависимости от природы электролита могут быть получены катодные осадки различного химического и фазового состава, различающиеся между собой по крупности и морфологии поверхности. Выявлено, что величина зерен катодных осадков, полученных в кислотных электролитах, практически одинакова: 99% зерен катодных осадков имеет размер в диапазоне 0.04-0.60 мкм. Основное отличие заключается в незначительном увеличении количества мелкой фракции при добавлении в состав электролита сульфосалициловой кислоты. Все полученные катодные осадки имеют дендритную структуру, развитость которой зависит от природы электролита, причем наиболее развитой структурой и наименьшим размером частиц обладают осадки, полученные при использовании азотнокислого электролита.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

79-88 62
Аннотация
В настоящей статье на основе комплексного анализа кинетических данных и данных о фазовом равновесии жидкость-пар и жидкость-жидкость разработана технологическая схема получения изоамилацетата. Проведен анализ литературных данных по способам получения изоамилацетата. Изоамилацетат получают реакцией этерификации изоамилового спирта уксусной кислотой. Реакция протекает как в жидкой, так и в газовой фазе с использованием гомогенных и гетерогенных катализаторов. Предпочтение отдается гетерогенному катализу, так как в этом случае не существует проблемы отделения катализатора от реакционной массы. На первом этапе работы проведено моделирование равновесия жидкость-пар и жидкость-жидкость четырехкомпонентной реакционной смеси с использованием уравнений NRTL и UNIQUAC. Анализ полученных отклонений расчетных значений температуры и состава пара показал, что для описания фазового равновесия реакционной смеси наиболее подходящей является уравнение NRTL. Данное уравнение использовалось в дальнейшем при расчете ректификации и сепарации. На основе информации о фазовом равновесии реакционной смеси синтезирована технологическая схема, которая базируется на сочетании ректификации и расслаивания, а также на рециркуляции веществ в системе. Трудность выделения чистого изоамилацетата в качестве целевого продукта связана с присутствием в системе четырех бинарных азеотропов и двух тройных. При разработке и выборе подходящей технологической схемы учитывалась возможность получения максимальных значений конверсии реагентов. Также при синтезе схемы принято допущение о бесконечной разделительной способности ректификационных колонн. Для проверки работоспособности схемы в реальных условиях проведен поверочный расчет с целью определения минимального и рабочего объема реактора, который основывался на использовании модели Ленгмюра-Хиншельвуда-Хоугена-Уотсона для описания кинетики реакции этерификации. На заключительном этапе работы проведен подбор конструктивных и режимных параметров схемы, при которых достигается высокое качество изоамилацетата.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

89-96 29
Аннотация
Развита математическая теория построения интегральных преобразований в частично ограниченной области с радиальным потоком теплоты - массивное тело, ограниченное изнутри цилиндрической полостью. Построены: интегральное преобразование, изображение оператора в правой части уравнения нестационарной теплопроводности, формула обращения для изображения искомой функции. Предложенный подход выгодным образом отличается от классической теории дифференциальных уравнений математической физики построения обобщенных интегральных преобразований, основанной на собственных функциях соответствующих сингулярных задач Штурма-Лиувилля. Развитый метод основан на операционном решении исходных краевых задач нестационарной теплопроводности с начальной функцией общего вида L2(r0,∞), принадлежащей облаcти r > ro, и однородными граничными условиями и связан с вычислением контурных интегралов Римана-Меллина от изображений, содержащих различные комбинации модифицированных функций Бесселя. Одновременно, для указанной выше области развит метод функций Грина путем построения интегральных представлений аналитических решений первой, второй и третьей краевых задач через неоднородности в исходной постановке задачи (краевые условия, функция источника в исходном уравнении). Сформулированы математические модели для нахождения соответствующих функций Грина и с помощью развитой теории интегральных преобразований выписаны функциональные соотношения всех трех функций Грина, входящих в представленную интегральную формулу. Построенные в статье функциональные соотношения могут быть использованы при рассмотрении многочисленных частных случаев практической теплофизики. Приведены конкретные возможные приложения представленных результатов во многих областях науки и техники.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2410-6593 (Print)
ISSN 2686-7575 (Online)