Одной из основных экологических опасностей для водных объектов является поступление в них недостаточно очищенных сточных вод. При производстве казеина, твердых сыров, творога образуется высококонцентрированный жидкий отход – молочная сыворотка (МС). Несмотря на то, что МС является ценным продуктом, предприятия зачастую не осуществляют ее переработку, а сбрасывают МС в систему канализации. Это приводит к резкому возрастанию содержания органических веществ в воде (ХПК), попаданию в системы водоотведения различных микроорганизмов МС, которые далее могут приводить к нарушению работы сооружений биологической очистки сточных вод. МС – это половина молока, в нее переходит 50 % сухих веществ, в том числе 20 % белков, 95 % лактозы, 80 % минеральных веществ и 10 % молочного жира. В этой связи поступление МС в системы канализации,
а в аварийных случаях и непосредственно в водные объекты вызывает серьезные экологические проблемы. Одним из путей утилизации МС является применение технологии двухступенчатой анаэробной ферментации, что позволяет получить высокоэнергетическую метановодородную смесь (биогитан), снизить ХПК, обеспечивая тем самым решение вопросов энергоэффективности и экологической безопасности молочного производства.

В статье приведены результаты исследования процесса двухступенчатой анаэробной ферментации молочной сыворотки с применением различных иммобилизующих материалов: пенополиуретана, угольного войлока и керамической загрузки (кольца Рашига из технического фарфора). Произведен выбор оптимальных технологических параметров процесса (OLR, HRT), дана оценка эффективности применения иммобилизующих материалов. Установлено, что пенополиуретан является эффективным иммобилизующим материалом для кислотогенного реактора RH, в котором протекал процесс темновой ферментации МС с образованием водорода.
Иммобилизация биомассы в метаногенных реакторах лучше протекала в аппаратах с загрузкой из пенополиуретана и угольного войлока, чем в реакторе с загрузкой из керамических колец Рашига. Получено, что HRT 10 ч для кислотогенного реактора с пенополиуретановым иммобилизующим материалом и HRT 2 сут для метаногенного реактора с угольным войлоком являются наилучшими технологическими параметрами при выбранных исходных условиях.

Ключевые слова: очистка сточных вод, молокоперерабатывающая промышленность, двухступенчатая анаэробная ферментация, молочная сыворотка, иммобилизующий материал, биогитан.

Катраева Инна Валентиновна (Нижний Новгород, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры водоснабжения, водоотведения, инженерной экологии и химии Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета (603000, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65, e-mail: lab4-5@mail.ru).

Михеева Эльза Равилевна (Нижний Новгород, Россия) – кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории ресурсосберегающих биотехнологий Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лоба­чев­ского (603022, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, e-mail: biomikheeva@
gmail.com).

Ворожцов Дмитрий Леонидович (Нижний Новгород, Россия) – кандидат химических наук, ведущий инженер Испытательного аналитического центра, младший научный сотрудник лаборатории ресурсосберегающих биотех­нологий Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачев­ско­го (603022, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, e-mail: dmvorozh@gmail.com).

Захарычев Евгений Александрович (Нижний Новгород, Россия) – кандидат химических наук, заведующий лабораторией полимерных материалов, старший научный сотрудник лаборатории ресурсосберегающих биотехнологий Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачев­ского (603022, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, e-mail: zakharychev@list.ru).

Виноградова Александра Николаевна (Нижний Новгород, Россия) – лаборант-исследователь лаборатории ресурсосберегающих биотехнологий Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского (603022, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, e-mail: vinogradusha@yandex.ru).

1. Очистка сточных вод предприятий молочной промышленности с вы­соким содержанием сыворотки / Е.П. Евсеев, Д.М. Исаенко, И.В. Журавлёва, В.Н. Яценко, В.Э. Ненно // Международный академический вестник. – 2019. – № 11. – С. 67–70.

2. Очистка сточных вод предприятий мясной и молочной промышлен­ности / С.М. Шифрин, Г.В. Иванов, Б.Г. Мишуков, Ю.А. Феофанов. – М.: Лег­кая и пищевая промышленность, 1981. – 272 с.

3. Свириденко, Ю.Я. Использование молочной сыворотки и локальная очистка стоков / Ю.Я. Свириденко, Э.Ф. Кравченко, О.А. Яковлева // Молоч­ная промышленность. – 2008. – № 11. – С. 58–63.

4. Two-stage thermophilic anaerobic digestion of cheese whey: Process optimization, comparison with single-stage, and full-scale estimation / Lia Paula Po­loni Batista, Ana Paula Paulinetti, Antônio Djalma Nunes Ferraz Júnior, Roberta Albanez, Suzana Maria Ratusznei, Claudia Etchebehere, Giovanna Lovato, José Al­berto Domingues Rodrigues // Chem. Eng. Process. – 2023. – Vol. 183. – P. 109260.

5. Debabrata Das, Shantonu Roy. Biohythan. Fuel for the Future. – Pan Stanford Publishing, 2017. – 319 p.

6. Levin, B. Challenges for renewable hydrogen production from biomass / B. Levin, R. Chahine // Int. J. Hydrogen Energy. – 2010. – № 35. – P. 4962–4969.

7. Development of a bio-zeolite fixed-bed bioreactor for mitigating ammonia inhibition of anaerobic digestion with extremely high ammonium concentration livestock waste / H. Zheng, D. Li, M.S. Stanislaus, N. Zhang, Q. Zhu, X. Hu, Y. Yang // Chem. Eng. J. – 2015. – № 280. – P. 106–114.

8. Influence of bed materials on methanogenic characteristics and immobilized microbes in anaerobic digester / Y. Yang, C. Tada, M.S. Miah, K. Tsukahara, T. Yagishita, S. Sawayama // Mater. Sci. Eng. C. – 2004. – № 24. – P. 413–419.

9. Methanogenic community and performance of fixed- and fluidized-bed reactors with reticular polyurethane foam with different pore sizes / Y. Yang, C. Tada, K. Tsukahara, S. Sawayama // Materials Sci. Eng. C. – 2004. – Vol. 24, iss. 6–8. – P. 803–813.

10. Синтрофия и межвидовой перенос электронов в метаногенных мик­роб­ных сообществах / А.Н. Ножевникова, Ю.И. Русскова, Ю.В. Литти, С.Н. Паршина, Е.А. Журавлева // Микробиология. – 2020. – Т. 89, № 2. – С. 131–151.

11. Role and potential of direct interspecies electron transfer in anaerobic digestion / G. Baek, J. Kim, J. Kim, C. Lee // Energies. – 2018. – Vol. 11. – Article 107.

12. Leilei, Xiao. Advantage of conductive materials on interspecies electron transfer-independent acetoclastic methanogenesis: A critical review / Leilei Xiao, Eric Lichtfouse, P. Senthil Kumar // Fuel. – 2021. – Vol. 305. – 121577.

13. Influence of support materials on continuous hydrogen production in anaerobic packed-bed reactor with immobilized hydrogen producing bacteria at acidic conditions / P. Muri, R. Marinšek-Logar, P. Djinoviča, A. Pintar // Enzyme and Microbial Technology. – 2018. – Vol. 111. – P. 87–96.

14. Gokfiliz, P. The effect of support particle type on thermophilic hydrogen production by immobilized batch dark fermentation / P. Gokfiliz, I. Karapinar // Int. J. Hydrog. Energy. – 2017. – Vol. 42 (4). – P. 2553–2561.

15. Sekoai, P.T. Effect of metal ions on dark fermentative biohydrogen production using suspended and immobilized cells of mixed bacteria / P.T. Sekoai, M.O. Daramola // Chem. Eng. Commun. – 2018. – Vol. 205 (2). – P. 1–12.

Установлены физико-химические закономерности очистки хлормагниевого щелока от ионов Fe3+, Mn2+, Ni2+ щелочными реагентами, в частности 25%-м известковым молоком и оксидом магния. Отмечено, что с увеличением степени очистки Fe3+, вызванной увеличением степени гидролиза катионов железа (III) и осаждением их в виде нерастворимых продуктов, увеличивается и степень очистки от катионов Mn2+, Ni2+. Показано, что при добавлении Са(ОН2 и MgO к щелоку, содержащему Fe2(SO4)3, катионы Fe3+, Mn2+ и Ni2+ удаляются при рН 5,9–6,0 и температуре 20–22 °С на 99–100, 92–97 и 90–93 % соответственно. Это обусловлено сравнительно более высокой скоростью и степенью гидролиза Fe(H2O)63+ вследствие высокой координирующей способности сульфат-анионов, в результате чего образующиеся основные сульфаты железа (III) сорбируют катионы Mn2+ и Ni2+, формируя на поверхности активного осадка комплексы типа ≡FeOHMeSO4 (где Ме – металл).

Удаление катионов Fe3+, Mn2+, Ni2+ из хлормагниевого щелока, содержащего хлорид железа (III), происходит при более жестких условиях гидролиза катионов железа (III) – температуре 80 °С и рН 6,3–6,4. Это обусловлено образованием в системе устойчивых хлоридных комплексов железа (III) различного состава, в частности FeCl4–, FeCl52–, FeCl63–, (Fe2Сl2)4+. Показано, что при данных условиях очистки степень удаления Fe3+, Mn2+, Ni2+ составляет 83, 24 и 27 % соответственно. Отмечено, что применение в качестве щелочного реагента оксида магния позволяет снизить его расход по сравнению с известковым молоком с 1,5 до 0,75 г/100 г раствора.

Ключевые слова: хлормагниевый щелок, очистка, ионы тяжелых металлов, сорбция, гидролиз, основные сульфаты железа (III).

Сумич Андрей Иванович (Минск, Беларусь) – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории минеральных удобрений ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси» (Республика Беларусь, 220072, г. Минск, ул. Сурганова, 9/1,
e-mail: sumich.andrey@gmail.com).

Шевчук Вячеслав Владимирович (Минск, Беларусь) – доктор технических наук, доцент, заведующий лаборатории минеральных удобрений ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси» (Республика Беларусь, 220072, г. Минск, ул. Сурганова, 9/1, e-mail: shevchukslava@rambler.ru).

Медведева Наталья Дмитриевна (Минск, Беларусь) – научный сотрудник лаборатории минеральных удобрений ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси» (Республика Беларусь, 220072, г. Минск, ул. Сурганова, 9/1, e-mail: nataly71@mail.ru).

Сак Кирилл Викторович (Минск, Беларусь) – младший научный сотрудник лаборатории минеральных удобрений ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси» (Республика Беларусь, 220072, г. Минск, ул. Сурганова, 9/1, e-mail: sa4ela@gmail.com).

Лабкович Ольга Николаевна (Минск, Беларусь) – научный сотрудник лаборатории минеральных удобрений ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси» (Республика Беларусь, 220072, г. Минск, ул. Сурганова, 9/1, e-mail: lab117@tut.by).

Липай Юлия Владимировна (Минск, Беларусь) – старший научный сотрудник лаборатории полимерсодержащих дисперсных систем ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси» (Республика Беларусь, 220072, г. Минск, ул. Сурганова, 9/1, e-mail: Yuliya.M@tut.by).

1. Комбинированный способ очистки природного рассола бишофита: пат. 2643047 Рос. Федерация, МПК С01F5/30, B01D 36/02, B82B 1/00 / Б.Б. Сысуев. – № 2016109413; заявл. 15.03.2016; опубл. 30.01.2018, Бюл. № 4.

2. Способ очистки бишофита: пат. Рос. Федерация 2442593, МПК A61K33/14, C01F5/00, C22B1/00 / В.И. Петров, А.А. Спасов, А.А. Озеров, Б.Б. Сы­суев. – № 2007140096/15; заявл. 29.10.2007; опубл. 20.02.2012; Бюл. № 5.

3. Эффективная технология очистки бишофита методом адсорбции на магния оксиде / А.А. Озеров, Б.Б. Сысуев, Г.Н. Солодунова, Н.Ю. Мерешкова // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 7–1. – С. 83–85.

4. Верстаков, Е.С. О некоторых физико-химических свойствах бишофита / Е.С. Верстаков, С.А. Коробкова // Бюллетень Волгоградского научного центра РАМН. – 2010. – № 1. – С. 27–29.

5. Сорбционные свойства наноструктурированного порошка MgO, полученного из модельного раствора бишофита / И.В. Мацукевич [и др.] // Вестник Витебского государственного технологического университета. – 2017. – № 2 (33). – С. 108–114.

6. Шабанова, Н.А. Химия и технология нанодисперсных оксидов: учебное пособие / Н.А. Шабанова, В.В. Попов, П.Д. Саркисов. – М.: Академкнига, 2006. – 309 с.

7. Чалый, В.П. Гидроокиси металлов. Закономерности образования, состав, структура и свойства: моногр. / В.П. Чалый. – Киев: Наукова думка, 1972. – 158 с.

8. Mazuranic, C. Reaction products in the system MgCl2–NaOH–H2O / C. Mazuranic, H. Bilinksi, B. Matkovic // Journal of the American Ceramic Socie­ty. – 1982. – Vol. 65, no. 10. – P. 523–526.

9. Giessen van der, A.A. Chemical and physical properties of iron(III)-oxide hydrate. Phd Thesis 1 (Research TU/e / Graduation TU/e), Chemical Engineering and Chemistry. – Technische Hogeschool Eindhoven, 1968. DOI: 10.6100/IR23239.

10. The influence of chloride ions on the formation of iron (III) oxyhydroxide / J. Dousma, T.J. Van, Den Hoven, P.L. De Bruyn // J. inorg. Nucl. Chem. – 1978. – Vol. 40. – P. 1089–1093.

11. Dousma, J. The influence of sulfate ions on the formation of iron (III) oxides / J. Dousma, D. den Ottelander, P.L. de Bruyn // J. inorg nucl. Chem. – 1979. – Vol. 41. – P. 1565–1568.

12. Tanaka, H. Influence of anions and cations on the formation of iron oxide nanoparticles in aqueous media / H. Tanaka // Kona powder and particle Journal. – 2022. – No. 39. – P. 119–129.

13. Matijevic, E. Ferric hydrous oxide sols. I. Monodispersed basic iron (III) sulfate particles / E. Matijevic, R.S. Sapieszko, J.B. Melville // J. Colloid Interface Sci. – 1975. – Vol. 50, no. 3. – P. 567–581.

14. Cornell, R.M. The iron oxides: structure, properties, reactions, occurrences and uses / R.M. Cornell, U. Schwertmann. – Willey-VCH, 2003. – 705 p.

15. Бабенков, Е.Д. Очистка воды коагулянтами / Е.Д. Бабенков. – М.: Наука, 1977. – 356 с.

16. Webster, J.G. Trace metal adsorption onto an acid mine drainage iron (III) oxyhydroxysulfate / J.G. Webster, P.J. Swedlund, K.S. Webster // Environmental science & technology. – 1998. – Vol. 32, no. 10. – P. 1361–1368.

17. Music, S. Structural properties of precipitates formed by hydrolysis of Fe3+ ions in Fe2(SO4)3 solutions / S. Music, Z. Orehovec, S. Popovic // Journal of Materials Science. – 1994. – № 29. – P. 1991–1998.

Переработка вторичного металлургического сырья представляет значительный интерес, по сравнению с рудными материалами, поскольку позволяет минимизировать капитальные и технологические расходы, снизить экологические риски, что определяет актуальность исследуемой темы. Цинксодержащие промпродукты металлургического производства представляют высокую экологическую опасность, оставаясь потенциальным альтернативным источником цинка и сопутствующих металлов. Целью работы являлось изучение кинетических закономерностей выщелачивания цинка из состава CaO·ZnO, образующегося при спекании пыли электродуговых печей с известняком, выявление механизмов, по которым протекают химические взаимодействия, что может дать возможность наиболее эффективно влиять на скорость лимитирующей стадии процесса, минимизируя трудоемкость и материальные затраты.

Объектом исследования служил спек пыли электродуговых печей с известняком. Исходный материал выщелачивали едким натром при перемешивании пульпы. Химический анализ металлургических пылей и спека с известняком выполнен атомно-эмиссионным спектральным методом с индуктивно-связанной плазмой (оборудование – спектрометр оптико-эмиссионный SPECTROBLUE); атомно-эмиссионным спектральным методом с искровым источником возбуждения спектра (оборудование – спектрометр эмиссионный Spectrolab M12). Образцы пылей и спека также исследовали рентгенофазовым анализом на дифрактометре Bruker D8 Advance с использованием позиционно-чувствительного детектора LynxEye.

Спек пыли электродуговых печей с известняком получали для перевода цинка в легкорастворимую форму CaO·ZnO. Исходный материал измельчали до порошка с размером частиц ~0,04 мм и выходом ~97 % состава, %: 11,9 Zn; 28,5 Ca; 16,6 Fe; 0,38 Mg; 0,14 Pb; ˂ 0,05 Cl.

Опыты по выщелачиванию спека едким натром проводили в следующих диапазонах исследованных параметров процесса: исходная концентрация цинка в пульпе Со = 0,202 г-ион/дм3; концентрация щелочи 10–12 моль/дм3 NaOH; отношение Ж/Т = 9; скорость перемешивания пульпы V = 10‒20 рад·с–1; температура Т = 293…323 К; продолжительность τ = 0,5–2,5 ч. В результате цинк из состава спека переходил в раствор в виде тетрагидроксоцинката натрия Na2[Zn(OH)4], а кальций в основном оставался в малорастворимом остатке гидроксида Ca(OH)2, который вступает в взаимодействие с углекислым газом и образует нерастворимый карбонат кальция CaСO3. Исследованный режим выщелачивания спека в данных пределах соответствующих параметров Со, V, Т относится к внутридиффузионному переносу растворенных реагента и продукта реакции через твердый слой малорастворимых соединений, на поверхности частиц дисперсной фазы, с величиной энергии активации Е = 22,1 кДж/моль.

Ключевые слова: пыли электродуговых печей, известняк, обжиг, цинк, выщелачивание, едкий натр, кинетика, внутренняя диффузия, энергия активации, концентрация, скорость перемешивания, температура.

Якорнов Сергей Александрович (Верхняя Пышма, Россия) – кандидат технических наук.

Мальцев Геннадий Иванович (Верхняя Пышма, Россия) – доктор технических наук, старший научный сотрудник, главный специалист Исследовательского центра АО «Уралэлектромедь» (624091, Свердловская область, г. Верхняя Пышма, пр. Успенский, 1, е-mail: mgi@uralcopper.com).

Гребнева Анна Александровна ‒ кандидат химических наук, ведущий инженер-технолог Исследовательского центра АО «Уралэлектромедь» (624091, Свердловская область, г. Верхняя Пышма, пр. Успенский, 1, е-mail: vs_finder@mail.ru).

Воинков Роман Сергеевич – кандидат технических наук, начальник Исследовательского центра АО «Уралэлектромедь», доцент кафедры металлургии Технического университета УГМК (624091, Свердловская область, г. Верхняя Пышма, пр. Успенский, 3, е-mail: R.Voinkov@uralcopper.com).

1. Boyanov, B. Thermal behavior of zinc sulfide concentrates with different iron content at oxidative roasting / B. Boyanov, A. Peltekov,  V. Petkova // Thermochimica Acta. – 2014. – Vol. 586. – P. 9‒16. https://doi.org/10.1016/j.tca.2014.04.005

2. Reductive leaching of cobalt from zinc plant purification residues / M.S. Safarzadeh, N. Dhawan,  M. Birinci, D. Moradkhani // Hydrometallurgy. – 2011. – Vol. 106, iss. 1–2. – P. 51‒57. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2010.11.017

3. Stanojević, D. Evaluation of cobalt from cobaltic waste products from the production of electrolytic zinc and cadmium / D. Stanojević, B. Nikolić, M. Todo­rović // Hydrometallurgy. – 2000. – Vol. 54, iss. 2–3. – P. 151‒160. https://
doi.org/10.1016/S0304-386X(99)00062-6

4. Wang, Y. Hydrometallurgical process for recovery of cobalt from zinc plant residue / Y. Wang, C. Zhou // Hydrometallurgy. – 2002. – Vol. 63, iss. 3. – P. 225‒234. https://doi.org/10.1016/S0304-386X(01)00213-4

5. Hydrometallurgical process for zinc recovery from electric arc furnace dust (EAFD). Part II: Downstream processing and zinc recovery by electrowinning P.E. Tsakiridis, P. Oustadakis,  A. Katsiapi, S. Agatzini-Leonardou // Journal of Hazardous Materials. – 2010. – Vol. 179, iss. 1–3. – P. 8‒14. https://doi.org/
10.1016/ j.jhazmat.2010.04.004

6. Safarzadeh, M.S. Recovery of zinc from Cd–Ni zinc plant residues / M.S. Safarzadeh, D. Moradkhani,  P. Ashtari // Hydrometallurgy. – 2009. – Vol. 97, iss. 1–2. – P. 67‒72. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2009.01.003

7. Safarzadeh, M.S. Kinetics of sulfuric acid leaching of cadmium from
Cd–Ni zinc plant residues / M.S. Safarzadeh, D. Moradkhani, M. Ojaghi-Ilkhchi // Journal of Hazardous Materials – 2009. – Vol. 163, iss. 2–3. – P. 880‒890. https://doi.org/10.1016/ j.jhazmat.2008.07.082

8. A perspective of stepwise utilization of hazardous zinc plant purification residue based on selective alkaline leaching of zinc / Y. Huang, Y. Geng, G. Han, Y. Cao // Journal of Hazardous Materials. – 2020. – Vol. 389. – 122090. https://
doi.org/10.1016/j.jhazmat. 2020.122090

9. Ashtari, P. Selective mechanochemical alkaline leaching of zinc from zinc plant residue / P. Ashtari, P. Pourghahramani // Hydrometallurgy. – 2015. – Vol. 156. – P. 165‒172. https://doi.org/ 10.1016/j.hydromet.2015.03.017

10. Ghasemi, S.M.S. Alkaline leaching of lead and zinc by sodium hydroxide: kinetics modeling / S.M.S. Ghasemi, A. Azizi // Journal of Materials Research and Technology. – 2018. – Vol. 7, iss. 2. – P. 118‒125. https://doi.org/10.1016/
j.jmrt.2017.03.005

11. Leaching and selective zinc recovery from acidic leachates of zinc metallurgical leach residues / M. Sethurajan, D. Huguenot, R. Jain, P.N.L. Lens // Journal of Hazardous Materials – 2017. Vol. 324, part A. – P. 71−82. https://doi.org/
10.1016/ j.jhazmat.2016.01. 028

12. Lampinen, M. Kinetic model for direct leaching of zinc sulfide concentrates at high slurry and solute concentration / M. Lampinen, A. Laari, I. Turunen // Hydrometallurgy. – 2015. – Vol. 153. – P. 160‒169. https://doi.org/10.1016/
j.hydromet.2015.02.012

13. Selective zinc alkaline leaching optimization and cadmium sponge recovery by electrowinning from cold filter cake (CFC) residue / D. Moradkhani, M. Rasouli, D. Behnian, H. Arjmandfar // Hydrometallurgy. – 2012. – Vol. 115–116. – P. 84‒92. https://doi.org/10.1016/ j.hydromet.2011.12.021

14. A novel method to recover zinc and iron from zinc leaching residue / H. Yan, L. Chai, B. Peng, M. Li // Minerals Engineering. – 2014. – Vol. 55. – P. 103‒110. https://doi.org/ 10.1016/j.mineng.2013.09.015

15. Purification of the leaching solution of recycling zinc from the hazardous electric arc furnace dust through an as-bearing jarosite / P.K. Hazaveh, S. Karimi, F. Rashchi, S. Sheibani // Ecotoxicology and Environmental Safety. – 2020. – Vol. 202. – 110893. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.110893

16. Kursunoglu, S. Recovery of zinc and lead from Yahyali non-sulphide flotation tailing by sequential acidic and sodium hydroxide leaching in the presence of potassium sodium tartrate / S. Kursunoglu, S. Top, M. Kaya // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. – 2020. – Vol. 30. – Iss. 12. – P. 3367‒3378. https://doi.org/10.1016/ S1003-6326(20)65468-1

17. Stabilization of heavy metals from lead-zinc ore tailings with sodium diethyl dithiocarbamate functionalized montmorillonite (DDTC-Mt): Leaching characteristics and remediating mechanism / H. Xiao, G. Wang, G. Liang, J. Zhu // Minerals Engineering. – 2022. – Vol. 183. – 107608. https://doi.org/
10.1016/j.mineng.2022.107608

18. Study on the improvement of the zinc pressure leaching process / Y. Wang, H. Wang, X. Li, C. Zheng // Hydrometallurgy. – 2020. – Vol. 195. – 105400. https://doi.org/ 10.1016/j.hydromet.2020.105400

19. Separation of arsenic and extraction of zinc and copper from high-arsenic copper smelting dusts by alkali leaching followed by sulfuric acid leaching / Y. Zhang, X. Feng, L. Qian, J. Luan // Journal of Environmental Chemical Engineering. – 2021. – Vol. 9, iss. 5. – 105997. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105997

20. Leaching behavior of zinc and lead from electric arc furnace dust – Poly (vinyl) chloride residues after oxidative thermal treatment / M. Al-Harahsheh, S. Altarawneh, M. Al-Omari, M. Altarawneh // Journal of Cleaner Production. – 2021. – Vol 328. – 129622. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.129622

21. Selective removal of arsenic from high arsenic dust in the NaOH-S system and leaching behavior of lead, antimony, zinc and tin / L. Zhang, X. Guo, Q.  Tian, H. Qin // Hydrometallurgy. – 2021. – Vol. 202. – 105607. https://doi.org/10.1016/ j.hydromet.2021. 105607

22. Phyto-extraction of zinc, lead, nickel, and cadmium from zinc leach residue by a halophyte: Salicornia europaea / M. Khanlarian, M. Roshanfar, F. Rashchi, B. Motesharezadeh // Ecological Engineering. – 2020. – Vol. 148. – 105797. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2020. 105797

23. Кинетика выщелачивания галлия серной кислотой из фосфорсодержащего продукта / А.С. Касымова, З.С. Абишева, Э.У. Жумартбаев, Е.И. Пономарева // Известия вузов. Цветная металлургия – 1990. – № 6. – С. 72‒75.

24. Кинетика выщелачивания цинка из шлака свинцово-медного производства / Д.Э. Чиркст, О.В. Черемисина, А.А. Чистяков, Г.А. Балян // Известия вузов. Химия и химическая технология – 2006. Т. 49. – № 10. – С. 35‒38.

25. Хабаши, Ф. Основы прикладной металлургии / Ф. Хабаши. – М.: Металлургия, 1975. – Т. 2. – 391 с.

Рассмотрен способ получения серебросодержащего электрохимического покрытия, обладающего бактерицидными свойствами. В качестве источника для получения бактерицидного серебросодержащего состава были использованы продукты переработки металлизированных серебросодержащих тканей, потерявших свои эксплуатационные свойства. Переработка металлизированных серебросодержащих тканей осуществлялась с использованием электрохимической технологии, в результате которой образовывалось композиционное гальваническое покрытие серебра, в котором сульфат серебра представлен в виде дисперсной фазы. Совместный седементационно-гальванический способ образования композиционного гальванического покрытия позволяет получить катодное серебросодержащее покрытие, прочно сцепленное с поверхностью платинового катода из азотнокислого электролита. Поляризационные исследования катодного выделения серебросодержащего осадка в гальваностатическом режиме обнаружили существенную поляризацию электрода в начальный период электролиза, связанную с растворением выделяющегося серебра. Результаты анализа структуры серебросодержащего катодного осадка методом рентгеновской дифрактометрии обнаружили наличие серебра с кубической структурой элементарной ячейки и сульфата одновалентного серебра с орторомбической структурой элементарной ячейки. Анализ химического состава композиционного гальванического покрытия серебра подтвердили наличие в нем сульфатов серебра. Это дает основание предположить образование ионов серебра при контакте с водой за счет гидролиза. Эффективность бактерицидных свойств полученного композиционного гальванического покрытия серебра изучали по изменению коли-титра. Сразу же после заражения коли-титр снизился до 10, но через 3 ч после заражения воды кишечной палочкой вновь вырос до первоначальных значений (333).

Ключевые слова: металлизированная ткань, электрохимическая технология, композиционное гальваническое покрытие серебра, рентгеновская дифрактометрия, бактерицидные свойства.

Павлов Александр Владиславович (Ярославль, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Химическая технология органических покрытий», Ярославский государственный технический университет (150023, г. Ярославль, Московский пр., 88, e-mail: pavlovalexaaadr1@gmail.com).

1. Alexander, J.W. History of the medical use of silver / J.W. Alexander // Surg Infect (Larchmt). – 2009. – Vol. 10, № 3. – Р. 289–292. DOI: 10.1089/sur.2008.9941
2. Toxicity mechanisms in Escherichia coli vary for silver nanoparticles and differ from ionic silver / A. Ivask, A. Elbadawy, C. Kaweeteerawat, D. Boren, H. Fischer, Z. Ji, C.H. Chang, R. Liu, T. Tolaymat, D. Telesca, J.I. Zink, Y. Cohen, P.A. Holden, H.A. Godwin // ACS Nano. – 2014. – Vol. 8. – Р. 374–386. DOI: 10.1021 /nn4044047
3. Negligible particle-specific antibacterial activity of silver nanoparticles / Z. Xiu, Q. Zhang, H.L. Puppala, V.L. Colvin, P. Alvarez // Nano Lett. – 2012. – Vol. 12. – Р. 4271–4275. DOI: 10.1021 /nl301934w
4. Хина, А.Г. Сходство и различия в механизме антибактериального действия ионов и наночастиц серебра / А.Г. Хина, Ю.А. Крутяков // Прикладная биохимия и микробиология. – 2021. – Т. 57, № 6. – С. 523–535.
5. Металлизированные текстильные материалы для изготовления медицинской одежды с высокими электростатическими свойствами / Э.В. Сахабиева, С.Н. Иванова, И.Г. Давлетбаев, Г.С. Лучкин, И.Р. Низамеев, Л.В. Воронина, Е.Ю. Кадышева // Вестник Казанского технологического университета. – 2013. – Т. 16, № 22. – С. 153–155.
6. Павлов, А.В. Производство многослойной резинотканевой пластины для защиты от жесткого излучения / А.В. Павлов, Ю.В. Подвальная, Т.Н. Ефимова // Промышленное производство и использование эластомеров: информ. сб. – 2018. – Вып. 4. – С. 18–22. doi.org/10.24411/2071-8268-2018-10404
7. Правила вида спорта «Фехтование»: Приказ Минспорта России от 08.08.2016 № 944. – Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
8. Павлов, А.В. О причинах износа фехтовального снаряжения / А.В. Пав­лов // Тенденции развития науки и образования. – 2021. – № 75, ч. 4. – С. 111–114. DOI: 10.18411/Ij-07-2021
9. Отчет о деятельности Федерации фехтования России за 2021 год. – URL: https://www.audit-it.ru/buh_otchet/7704112610_obshcherossiyskaya-spor­tiv­naya-obshchestvennaya-organizatsiya-federatsiya-fekhtovaniya-rossii
10.  Сафонов, П.Е. Разработка структур и технологии изготовления термостойких радиоотражающих тканей для космических антен / П.Е. Сафонов, Н.М. Левакова // Вестник Сиб ГАУ. – 2017. – Т. 18, № 1. – С. 219–226.
11. Берсирова, О.Л. Электроосаждение серебра: моногр. / О.Л. Берсирова, С.В. Бык, В.С. Кублановский – Киев: МИЦ МЕДИНФОРМ, 2013. – 168 с.
12.  Груздев, Д.А. Получение композиционных электрохимических покрытий с высоким содержанием дисперсной фазы / Д.А. Груздев, С.С. Клименков // Машиностроение: республ. межвед. сб. науч. тр. / Белорус. гос. политехн. акад. – Минск: Технопринт, 2001. – Вып. 17. – С. 106–110.
13.  Способ получения аффинированного серебра / Г.П. Котухова, Н.Н. Анисимова, Р.Д. Шестакова, А.К. Тер-Оганесян, Е.К. Хабирова // Записки Горного института. – СПб., 2005. – Т. 165. – С. 107–109.
14.  An experiment-based model quantifying antimicrobial activity of silver nanoparticles on Escherichia coli / Mohammad A. Haque, Riku Imamura, George A. Brown, Venkata R. Krishnamurthi, Isabelle I. Niyonshuti, Tiffany Marcelle, Leanne E. Mathurin, Jingyi Chen, Yong Wang // RSC Adv.– 2017. – Vol. 7. – Р. 56173–56182. DOI: 10.1039 /C7RA10495B
15.  Бунина, Ю.А. Антибактериальные свойства и механизм бактерицидного действия наночастиц и ионов серебра / Ю.А. Бунина, Е.А. Сергеева // Вестник Казанского технологического университета. – 2012. – Т. 15, № 14. – С. 170–172.

В процессе эксплуатации газотурбинных двигателей (ГТД) при повышенных температурах (более 750 °С) на поверхности сопловых лопаток наблюдается образование оксидов металлов: WO3, CrO2, Cr2O3, Al2O3, TiO2, MoO3, NbO2 – продуктов оксидной коррозии. При взаимодействии компонентов авиационных сплавов (Ni, Al, Ti, Cr, Co, W, Mo и др.) с диоксидом серы (SO2 – один из продуктов сгорания топлива) и солями морской воды возможно образование сульфатов и сульфидов металлов, которые весьма неустойчивы при высоких температурах эксплуатации двигателя, поэтому достаточно быстро распадаются с выделением оксидов металлов – продуктов сульфидной коррозии. Указанные оксиды металлов препятствуют операциям сварки, пайки при ремонте лопаток. В связи с этим актуальной задачей является разработка эффективного метода очистки сопловых лопаток ГТД от оксидов металлов. Важными условиями операций очистки лопаток является сохранение геометрии и физико-механических свойств материалов лопаток.

В данной работе проведен анализ информационных источников по проблеме очистки лопаток от продуктов коррозии, рассмотрены методы очистки сопловых лопаток от устойчивых оксидов металлов. Отражены результаты проведения комбинированной очистки в лабораторных условиях, включающей в себя стадии гидрофторирования, наводороживания и травления в кислотах. Рассчитаны степени очистки поверхности образцов лопаток после травления. Установлено, что применение соляной кислоты (HCl) в основной стадии очистки позволяет удалить с поверхности образца сплава наибольшее количество устойчивых оксидных соединений.

Ключевые слова: лопатки ГТД, очистка, оксиды металлов, продукты коррозии, поверхностные соединения, травление, соляная кислота, плавиковая кислота.

Логинова Дарья Игоревна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990 г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: l130600l@mail.ru).

Фомина Дарья Дмитриевна (Пермь, Россия) – ассистент кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (e-mail: Fomina97@yandex.ru).

Федотова Ольга Александровна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: chydinova.olga@rambler.ru).

Пойлов Владимир Зотович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор, доцент кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: vladimirpoilov@mail.ru).

1. Nicole T.J., Evan D.J., Bernard B.P., Denise A.A., Nathan M.D., Eric T.J., Frank W. Patent U.S. 9,926, 516. – 2018.
2. Способ очистки поверхностей лопаток турбин в агрегате для обработки лопаток турбин: пат. 2466212 Рос. Федерация / Судинин М.А.; заявитель и патентообладатель Судинин М.А. – № 22010130904/02; заявл. 26.07.10; опубл. 10.02.2012; Бюл. № 31.
3. Kawakami T., Koshiro I., Haruna R., Uemura Y. Patent JP. 8,876,978. – 2014.
4. Способ очистки деталей газотурбинного двигателя из жаропрочных сплавов на никелевой основе от продуктов высокотемпературного окисления и сульфидной коррозии: пат. 2357010 Рос. Федерация / Поклад В.А., Оспенникова О.Г., Орлов М.Р., Шкретов Ю.П., Терехин А.М., Минаков А.И.; заявитель и патентообладатель ФГУП «ММПП “САЛЮТ”». – № 2007148000/02; заявл. 25.12.07; опубл. 27.05.09; Бюл. № 15.
5. Способ получения ориентированных фторидных покрытий из газовой фазы: пат. 2405857 Рос. Федерация/ Кауль А.Р., Горбенко О.Ю., Самойленков С.В., Корсаков И.Е., Бледнов А.В., Селезнев Б.В.; заявитель и патентообладатель Закрытое акционерное общество «СУПЕРОКС». – № 2008139740/02; заявл. 08.10.08; опубл. 10.12.10. Бюл. № 34.
6. Лидин, Р.А. Химия для абитуриентов. От средней школы к вузу / Р.А. Лидин, В.А. Молочко; под ред. Р.А. Лидина. – М.: Химия, 1996. – 256 с.
7. Шмаков, М. Школа производства ГПИС. Фотолитография / М. Шмаков, В. Паршин // Технология в электронной промышленности. – 2007. – № 5. – С. 72–77.
8. Хром. Химия хрома и его соединений // OpenMP: сайт. – URL: https://chemege.ru/chrom/ (дата обращения: 06.12.2023).
9. Черняев, В.Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессов / В.Н. Черняев. – М.: Радио и связь, 1987. – 463 с.
10. Справочник металлиста / под ред. Н.С. Ачеркана. – М.: Машиностроение, 1965. – 932 с.
11. Соловьев, С.Ф. Химические очистки теплоэнергетического оборудования / С.Ф. Соловьев, Ю.В. Балабан-Ирменин, Н.И. Шадрина; под ред. Т.Х. Маргуловой. – М.: Энергия, 1978. – Вып. 2. – 176 с.
12. Крымов, В.В. Производство лопаток газотурбинных двигателей / В.В. Крымов, Ю.С. Елисеев, К.И. Зудин. – М.: Машиностроение, 2002. – 376 с.
13. Добрынин, Д.А. Ремонт деталей горячего тракта газотурбинного двигателя из жаропрочного никелевого сплава марки ЖС6У / Д.А. Добрынин, М.С. Алексеева, А.Н. Афанасьев-Ходыкин // Труды ВИАМ. Жаропрочные сплавы и стали. – 2021. – № 5. – C. 3–13.
14. Барашев, И.Н. Наводороживание титана при его катодном травлении: исследования / И.Н. Барашев, Д.Г. Калюжный. – Ижевск: Изд-во Ин-та механики УрО РАН, 2014. – 245 с.
15. Гаврилова, Л.Я. Методы синтеза и исследование перспективных материалов: учеб. пособие / Л.Я. Гаврилова. – Екатеринбург, 2008. – 74 с.
16. Ямпольский, А.М. Краткий справочник гальванотехника / А.М. Ям­польский, В.А. Ильин. – М.: Машиностроение, 1972. – 224 с.
17. Пичугина, Н.А. Кинетика и механизм растворения оксидов никеля в кислых средах: автореф. дис. … канд. хим. наук / Н.А. Пичугина. – М., 2003. – 24 с.
18. Исследование влияния анионного состава и Ph на кинетику растворения оксида и оксигидроксида хрома (III) в кислотах / И.В. Доровских, И.Г. Горичев, В.В. Батраков, В.В. Курилкин, А.Д. Изотов // Журн. неорг. химии. – 2006. – Т. 51, № 1. – С. 120–130.

В последнее время интерес к катализаторам на основе диоксида марганца значительно возрос в связи с появлением новых областей его применения. Расширение возможностей применения марганцевых катализаторов в значительной мере определяется развитием каталитических процессов и возрождением производств катализаторов.

Одним из наиболее важных свойств оксида марганца (IV) является его способность к каталитической активности. В качестве катализатора диоксид марганца используется в производстве кислорода, водорода и других химических соединений.

Оксид марганца (IV) может быть использован в электрохимических системах, в батареях и аккумуляторы, где выполняет роль активного соединения в электродах.

Диоксид марганца также обладает способностью адсорбировать различные органические и неорганические соединения, что позволяет его использовать в процессах очистки воды и воздуха.

Преимущества диоксида марганца как активного компонента в том, что он может проявлять каталитическое свойства в различных химических системах и работать в достаточно низком интервале температур.

Функции катализаторов с диоксидом марганца заключаются в первую очередь в ускорении реакционных процессов окисления различных газовых и жидких смесей и зависят от состава и формы катализаторной смеси.

Как показывает анализ составов катализаторов, наиболее частыми компонентами смеси являются наравне с диоксидом марганца оксиды меди, серебра и другие соединения. Состав компонентов может варьироваться.

Особое внимание уделяется товарной форме катализаторов и способу его получения. Как правило, катализаторы на основе диоксида марганца изготавливаются в виде гранул различного размера путем смешения компонентов с использованием различных связующих.

Поскольку гранулированные марганцевые катализаторы в основном используются в слабо динамических системах, требования по прочности к гранулам достаточно низкие, что являются препятствием для использования таких активных систем в принципиально новых окислительных процессах, требующих достаточной прочности гетерогенного катализатора.

На основе данных научной и патентной литературы были выявлены наиболее перспективные направления развития технологии получения марганцевых катализаторов на твердых носителях.

Ключевые слова: марганецсодержащие катализаторы; носители для катализаторов; совершенствование технологии; диоксид марганца; каталитическая очистка.

Жуковская Анастасия Павловна (Пермь, Россия) – студентка факультета химических технологий, промышленной экологии и биотехнологий Пермского национального исследовательского политехнического универ­ситета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., e-mail: nastya59rf@gmail.com).

Кобелева Асия Рифовна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Химические технологии», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: kobelevaasya@mail.ru).

Кузина Евгения Олеговна (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры «Химические технологии», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: zena322myname@mail.ru).

Кобелев Сергей Андреевич (Пермь, Россия) – студент факультета химических технологий, промышленной экологии и биотехнологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., kobelevsergey02@gmail.com).

1. Способ приготовления алюмоплатинового катализатора: пат. 182119 СССР / МПК B01J 37/03, B01J 23/42, B01J 21/04 / Бурсиан Н.Р., Давыдова З.А., Коган С.Б. – № 915625; заявл. 29.07.1964; опубл. 25.05.1966. Бюл. № 11.

2. Способ получения окисных катализаторов: пат. 106268 СССР / МПК B01J 23/88, B01J 37/03 / Кацобашвили Я.Р., Лихобабенко В.С., Мусатов К.А. – № 552924; заявл. 07.06.1956; опубл. 01.01.1957. Бюл. № 16.

3. Модифицированные носители из оксида алюминия и катализаторы на основе серебра для получения алкиленоксидов: пат. 2340607 Рос. Федерация / МПК C07D 301/10, B01J 21/04, B01J 21/12, B01J 23/68, B01J 37/02, B01J 37/06, C07D / Торстейнсон Э.М. – № 2006109013/04; заявл. 27.07.2006; опубл. 10.12.2008. Бюл. № 34.

4. Цырульников, П.Г. Эффект термоактивации в каталитических системах MnOx/Al2O3 для процессов глубокого окисления углеводородов / П.Г. Цырульников // Журнал Российского химического общества им. Д.И. Мен­делеева. – 2007. – Т. 51, № 4. – С. 133–140.

5.  Особенности структуры, микроструктуры и магнитных свойств марганец-алюминиевых шпинелей, полученных при различных условиях термообработки / Д.А. Балаев, О.А. Булавченко, А.А. Дубровский, С.В. Цыбуля, С.В. Черепанова, Е.Ю. Герасимов, К.А. Шайхутдинов // Физика твердого тела. – 2013. – Т. 55. – С. 1304–1309.

6. Способ приготовления катализаторов для получения жидких углеводородов: пат. 191489 СССР, МПК B01J 23/78, C07C 2/24 / Гусева И.В., Эйдус Я.Т. – № 1037771; заявл. 15.11.1965; опубл. 26.01.1967. Бюл. № 4.

7. Нановолокнистые оксигидроксиды алюминия, модифицированные ионами марганца (II) – прекурсоры марганецсодержащих катализаторов глубокого окисления метана / С.И. Галанов, О.И. Сидорова, Е.Н. Грязнова, Л.Н. Шиян // Известия Томского политехнического университета. – 2014. – Т. 324, № 3. – С. 88–91.

8. Способ изготовления катализаторов: пат. 2443469 Рос. Федерация / МПК B01J 23/00, B01J 37/03, B01F 11/00 / Кэмпбелл Г.Д., Келли Г.Д, Кэмп­белл Ф.М., Вилльямс Б.П. – № 2009118964/04; заявл. 27.11.2010; опубл. 27.02.2012. Бюл. № 6.

9. Васильев, А.М. Осаждение нанокластеров металлов из коллоидных растворов на поверхность пористых рулонных материалов методом электрофореза / А.М. Васильев, Д.Ю. Кукушкин, В.В. Трофимов // Известия Российской академии наук. Серия физическая. – 2019. – Т. 83, № 12. – С. 1670–1674.

10. Оксид-марганцевые катализаторы на основе металлических и керамических высокопористых материалов в реакции разложения озона / Л.И. Бельских, Л.Е. Горленко, Г.И. Емельянова, С.А. Соловьева, Г.А. Донских, В.В. Лунин // Вестник Московского университета. Серия 2. Химия. – 1998. – Т. 39, № 3. – С. 166–169.

11. Старостин, А.Г. Особенности получения покрытия диоксида марганца методом термолиза на танталовом аноде конденсатора / А.Г. Старостин, И.С. Потапов // Инженерный вестник Дона. – 2014. – № 1. – URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2014/2270

12. Кузнецов, Д.М. Мониторинг реакции разложения пероксида водорода по параметрам акустической эмиссии / Д.М. Кузнецов, В.В. Алилуйкина, П.Н. Козаченко // Экология. Химия и химические технологии: материалы X Междунар. науч.-практ. конф. – Пшемысль, 2014. – С. 73–81.

13. Изучение закономерностей осаждения тонких сорбционно-актив­ных пленок диоксида марганца на различных полимерных носителях / В.С. Семенищев, В.Ю. Оглезнева, С.М. Титова [и др.] // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2021. – Т. 21, № 3. – С. 380–390.

14. Способ приготовления носителей для катализаторов на основе стеклотканей и носители для катализаторов: пат. 2455067 Рос. Федерация / МПК B01J 32/00, B01J 21/08, B01J 21/04, B01J 35/06, B01J 37/02 / Котолевич Ю.С., Цырульников П.Г. – № 2011105209/04; заявл. 11.02.2011; опубл. 10.07.2012. Бюл. № 19.

15. Способ нанесения катализатора на керамический носитель: пат. 2134156 Рос. Федерация / МПК B01J 37/02, B01J 23/38, B01J 23/48 / Захаров Ю.А., Сальский В.А. – № 97109182/04; заявл. 28.05.1997; опубл. 10.08.1999.

16. Способ получения дисперсных частиц металлов и их твердых растворов на пористом токопроводящем носителе: пат. 2037385 Рос. Федерация / МПК B22F 9/24, C25C 5/02 / Астахов М.В., Борисова Е.П. – № 92006885/02; заявл. 17.11.1992; опубл. 19.06.1995.

17. Бойцова, О.В. Синтез нанокристаллического диоксида марганца в условиях гидротермально-микроволновой обработки / О.В. Бойцова, Т.О. Шекунова, А.Е. Баранчиков // Журнал неорганической химии. – 2015. – Т. 60, № 5. – С. 612–617.

18. Орлов, В.М. Выщелачивание диоксида марганца из пористых тел / В.М. Орлов, Е.Н. Кислев // Журнал прикладной химии. – 2012. – Т. 85, № 11. – С. 1789–1792.

19. Синтез диоксида марганца методом гомогенного Гидролиза в присутствии меламина / Х.Б. Шарипов, А.Д. Япрынцев, А.Е. Баранчиков, О.В. Бойцова, С.А. Курзеев, О.С. Иванова, Л.П. Борило, Ф.З. Гильмутдинов, В.В. Козик, В.К. Иванов // Журнал неорганической химии. – 2017. – Т. 62, № 2. – С. 143–154.

20. Пленки диоксида марганца со стержневидной структурой, выращенные на пенообразном никеле, и их применение в электрохимических конденсаторах / Б. Кон, Р.-Ж. Бай, Ж.-В. Лан, Ё.-Ч. Луо, Л. Кан // Электрохимия. – 2013. – Т. 49, № 10. – С. 1089–1096.

Полиэтилентерефталат является одним из самых распространенных полимеров, который находит разнообразное применение. В связи с этим образуется большое количество отходов изделий, содержащих данный полимер, среди которых большую часть занимают бутылки из-под различных напитков. Основные проблемы переработки ПЭТ-отходов связаны с низким уровнем сбора и сортировки, а также с ухудшением качества вторичного сырья. Наиболее популярный способ переработки отходов – механический метод с получением ПЭТ-гранул, однако этот метод приводит к снижению молекулярной массы и механических свойств полимера, что ограничивает его повторное использование для высококачественных изделий. Поэтому актуальной задачей является разработка эффективных способов переработки ПЭТ-отходов с целью получения ценных продуктов, которые можно использовать в различных отраслях промышленности.

Одним из наиболее перспективных способов переработки ПЭТ-отходов является щелочной гидролиз. В работе проводили разложение ПЭТ-флексов разного цвета и происхождения. Голубые флексы были получены из бутылок от питьевой воды, темно-зеленые – от косметического средства, белые – от бытовой химии, коричневые – от алкогольного напитка. Деполимеризацию проводили в 60 % растворе этанола, содержащем 10 % мас. NaOH, при 80°С и при соотношении растворителя к навеске отхода 100 мл на 0,5 г в течение 90 мин. В результате реакции образовалась динатриевая соль терефталевой кислоты, которую отделяли от реакционной массы фильтрованием, растворяли в воде и обрабатывали разбавленным 1:1 раствором серной кислоты, в результате чего образовывался белый осадок терефталевой кислоты. Было выявлено, что щелочной гидролиз позволяет перерабатывать сырье, загрязненное различными примесями, такими как грязь, остатки клея, пищевые остатки, поскольку эти загрязнения не попадают в конечный продукт.

Ключевые слова: отходы полиэтилентерефталата, утилизация отходов, щелочной гидролиз, терефталевая кислота, цветной пластик.

Ложкин Евгений Андреевич (Екатеринбург, Россия) – студент 2-го курса магистратуры кафедры «Химическая технология топлива и промышленная экология» Уральского федерального университета (620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19, e-mail: zhenjzhenj@yandex.ru).

Юрк Виктория Михайловна (Екатеринбург, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры «Химическая технология топлива и промышленная экология» Уральского федерального университета (620002, г. Екате­ринбург, ул. Мира, 19, e-mail: v.m.iurk@urfu.ru).

1. Калдашева, Э.Н. Вторичная переработка полиэтилентерефталата (ПЭТ) / Э.Н. Калдашева // Вестник магистратуры. – 2017. – № 7 (70). – С. 35–37.
2. Базунова, М.В. Способы утилизации отходов полимеров / М.В. Базунова, Ю.А. Прочухан // Вестник Башкирского университета. – 2008. – № 4. – С. 875–878.
3. Chemical recycling of monolayer PET tray waste by alkaline hydrolysis / A. Barredo, A. Asueta, I. Amundarain [et al.] // Journal of Environmental Chemical Engineering. – 2023. – Vol. 11 (3). – P. 109823.
4. Shojaei, B. Chemical recycling of PET: A stepping-stone toward sustainability / B. Shojaei, M. Abtahi, M. Najafi // Polymers for Advanced Technologies. – 2020. – Vol. 31. – P. 2912–2938.
5. Павлов, С.А. Глубокая химическая переработка отходов ПЭТФ / С.А. Павлов // Твердые бытовые отходы. – 2007. – № 12 (18). – С. 38–43.
6. Бобович, Б.Б. Переработка промышленных отходов / Б.Б. Бобович. – М.: СП Интермет Инжиниринг, 1999. – 445 с.
7. Shukla, S.R. Zeolite catalyzed glycolysis of poly (ethylene terephthalate) bottle waste / S.R. Shukla, V.S. Palekar // Journal of Applied Polymer Science. – 2008. – Vol. 110 (1). – P. 501–506.
8. Abdelaal, M. Chemical transformation of pet waste through glycolysis / M. Abdelaal, T.R. Sobahi, M.S.I. Makki // Construction and Building Materials. – 2011. – Vol. 25 (8). – P. 3267–3271.
9. Metal ions immobilized on polymer ionic liquid as novel efficient and facile recycled catalyst for glycolysis of PET / T. Wang, C. Shen, G. Yu, X. Chen // Polymer Degradation and Stability. – 2021. – Vol. 194. – P. 109751.
10. New effective catalysts for glycolysis of polyethylene terephthalate waste: Tropine and tropine-zinc acetate complex / L. Deng, L. Ruoheng, Y. Chen [et al.] // Journal of Molecular Liquids. – 2021. – Vol. 334. – P. 116419.
11. Methanolysis of polyethylene terephthalate (PET) in the presence of Aluminium Tiisopropoxide catalyst to form dimethyl terephthalate and ethylene glycol / H. Kurokawa, M. Ohshima, K. Sugiyama, H. Miura // Polymer Degradation and Stability. – 2003. – Vol. 79 (3). – P. 529–533.
12. Butanol alcoholysis reaction of polyethylene terephthalate using acidic ionic liquid as catalyst / S. Liu, Z. Wang, L. Li [et al.] // Journal of Applied Polymer Science. – 2013. – Vol. 130 (3). – P. 1840–1844.
13. Elsaeed, S.M. Synthesis and characterization of unsaturated polyesters based on the aminolysis of poly (ethylene terephthalate) / S.M. Elsaeed, R. Kamal // Journal of applied polymer science. – 2009. – Vol. 112 (6). – P. 3327–3336.
14. The chemistry of chemical recycling of solid plastic waste via pyrolysis and gasification: State-of-the-art, challenges, and future directions / O. Dogu, M. Pelucchi, R. Van de Vijver [et al.] // Progress in Energy and Combustion Science. – 2021. – Vol. 84. – P. 100901.
15. Ковалева, Н.Ю. Пиролиз пластиковых отходов. Обзор / Н.Ю. Ковалева, Е.Г. Раевская, А.В. Рощин // Химическая безопасность. – 2020. – Т. 4, № 1. – С. 48–79.
16. Real time monitoring of slow pyrolysis of polyethylene terephthalate (PET) by different mass spectrometric techniques / A. Dhahak, C. Grimmer, A. Neumann [et al.] // Waste Management. – 2020. – Vol. 106. – P. 226–239.
17. Kosmidis, V.A. Poly (ethylene terephthalate) recycling and recovery of pure terephthalic acid. Kinetics of a phase transfer catalyzed alkaline hydrolysis / V.A. Kosmidis, D.S. Achilias, G.P. Karayannidis // Macromolecular Materials and Engineering. – 2001. – Vol. 286. – P. 640–647.
18. Towards closed-loop recycling of multilayer and coloured PET plastic waste by alkaline hydrolysis / S. Ügdüler, K. Van Geem, R. Denolf [et al.] // Green Chemistry. – 2020. – Vol. 22. – P. 5376–5394.
19. Han, M. Depolymerization of PET bottle via methanolysis and hydrolysis / M. Han // Recycling of Polyethylene Terephthalate Bottles. – 2019. – Vol. 5. – P. 85–108.
20. SDBS-IR: AIST: Spectral Database for Organic Compounds SDBS – URL: https://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi (дата обра­ще­ния: 20.01.2024).
21. SDBS-1H NMR: AIST: Spectral Database for Organic Compounds SDBS – URL: https://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi (дата об­ращения: 20.01.2024).