Из нефтезагрязненной черноземной почвы Республики Татарстан выделен штамм Staphylococcus warneri S1, который предложен в составе консорциума микроорганизмов-деструкторов углеводородов для биорекультивации нарушенных земель. Штамм способен утилизировать широкий спектр углеводородов (вакуумная газойль, гексан, дизельное топливо, мазут, толуол, фенол) до 10,0 % и активно развиваться в среде с добавлением NaCl – до 6,0 %. Секвенирование генома проведено на платформе MiSeq Illumina. Установлено среднее содержание GC-пар в геноме – 32,7 %. При аннотировании генома с использованием сервера RAST и SEED viewer показано, что он содержит 2535 кодирующих белок последовательностей. Большинство аннотированных генов S. warneri S1 определяет синтез аминокислот и их производных (255), углеводный обмен (195), белковый метаболизм (167), кофакторы, витамины, простетические группы и пигментные образования (87), нуклеозиды и нуклеотиды (78), метаболизм жирных кислот, липидов и изопреноидов (55) и метаболизм ДНК (68). Аннотированы несколько генов, участвующих в путях биоразложения углеводородов, что подтвердило наличие у штамма углеводородокисляющих свойств. Выявлено два гена неохарактеризованных белков yddN и yceB, имеющих сходство с алканал-монооксигеназами, которые могут принимать участие в биодеградации алканов. Исследования деградации полиароматических углеводородов (ПАУ) автохтонными микроорганизмами важно для оценки их экологического воздействия. При анализе полной последовательности генома S. warneri S1 выявлено несколько генов, кодирующих репрезентативные функциональные ферменты, имеющие отношение к деградации ПАУ, такие как гены, кодирующие ферменты катехол-2,3-диоксигеназу, фумарилацетоацетат-гидролазу и салицилат-1-монооксигеназу. Полногеномное секвенирование и аннотирование генома штамма S. warneri S1 подтвердило наличие у него углеводородокисляющих свойств. В результате исследования антибиотикорезистентности установлено, что штамм-биодеструктор действительно обладает устойчивостью к трем из шести исследованных антибиотиков, а именно к ампициллину, азитромицину, налидиксовой кислоте. Полученная информация позволяет лучше понять механизм осуществления деградации углеводородов и роль штамма в бактериальном консорциуме.

Ключевые слова: почва, нефть, углеводородокисляющие микроорганизмы, биорекультивация, Staphylococcus, геном, секвенирование, аннотирование.

Дегтярева Ирина Александровна (Казань, Россия) – доктор биологических наук, доцент, главный научный сотрудник Татарского НИИАХП – обособленного структурного подразделения ФИЦ КазНЦ РАН (420059, г. Казань, Оренбургский тракт, 20а; e-mail: peace-1963@mail.ru).

Бабынин Эдуард Викторович (Казань, Россия) – кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики, Институт фундаментальной медицины и биологии, Казанский (Приволжский) федеральный университет (420008, г. Казань, ул. Кремлевская, 18; e-mail: еdward.b67@mail.ru).

Мотина Татьяна Юрьевна (Казань, Россия) – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Татарского НИИАХП – обособленного структурного подразделения ФИЦ КазНЦ РАН (420059, г. Казань, Оренбургский тракт, 20а; e-mail: motina.tatyana@mail.ru).

Салаватуллина Алсу Айратовна (Казань, Россия) – магистрант Казанского национального исследовательского технологического университета (420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68; e-mail: alsu.salavatullina@gmail.com).

1. Игнатьев Ю.А., Зайнулгабидинов Э.Р., Петров А.М. Изменение углеводородного состава нефтезагрязненной дерново-подзолистой почвы в стандартизированных условиях инкубации // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. – Т. 17, № 15. – С. 256–260.

2. Исследование эффективности и экологической безопасности некоторых современных методов рекультивации нефтезагрязненных почв / И.А. Шай­дул­лина, Н.А. Антонов, Д.И. Сибгатова, А.Х. Яппаров, И.А. Дегтярева, В.З. Латыпова, Э.Ш. Гадиева // Георесурсы. – 2015. – Т. 2, № 4. – С. 44–47.

3. Определение деструктивного потенциала штаммов нефтеокисляющих микроорганизмов по отношению к углеводородам нефти / А.Ж. Аюпова, Г.Ж. Нагметова, А.С. Сарсенова, А.А. Курманбаев // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. – 2015. – № 10 (1). – С. 34–36.

4. Биодеградация нефти консорциумом штаммов-нефтедеструкторов в лабораторных модельных системах / А.А. Ветрова, В.А. Забелин, А.А. Иванова, Л.А. Адаменко, Я.А. Делеган, К.В. Петриков // Юг России: экология, развитие. – 2018. – № 1. – С. 184–198.

5. Rosenberg E. Hydrocarbon-oxidizing bacteria // The prokaryotes – Prokaryotic physiology and biochemistry. – New York: Springer, 2013. – Р. 201–214.

6. Кузнецова О.В., Смирнова Т.С. Влияние нефтегазовой промышленности на состояние окружающей среды и здоровье человека // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2014. – № 9. – С. 39–43.

7. Галлямова Д.Х., Гильманова Р.И. Нефтегазовый апстрим сектор экономики России (часть 1): аналитика рынка геологоразведочных работ // Казанский экономический вестник. – 2017. – № 4 (30). – С. 14–21.

8. Isolation and characterization of different bacterial strains for bioremediation of n-alkanes and polycyclic aromatic hydrocarbons / A.G. M’rassi, F. Bensalah, J. Gury, R. Duran // Environmental Science and Pollution Research. – 2015. – Vol. 22, № 20. – P. 15332–15346.

9. Bhardwaj B., Bhatnagar U.B., Conaway D.G. An Unusual Presentation of Native Valve Endocarditis Caused by Staphylococcus warneri // Reviews in Cardiovascular Medicine. – 2016. – Vol. 17, № 3–4. – P. 140–143.

10. Functional and structural characterization of Sp1 protease from Staphylococcus aureus / G.M. Popowicz, G. Dubin, J. Stec-Niemczyk, A. Czarny, A.D. Dubin, J. Potempa [et al.] // Journal of Molecular Biology. – 2006. – Vol. 358, № 1. – P. 270–279.

11. Алексеева А.Е., Бруснигина Н.Ф. Возможности и перспективы применения методов массивного параллельного секвенирования в диагностике и эпидемиологическом надзоре за инфекционными заболеваниями // Медиаль. – 2014. – Т. 2. – С. 6–28.

12. Characterization of a novel biosurfactant produced by Staphylococcus sp. strain 1E with potential application on hydrocarbon bioremediation / K. Eddouaouda, S. Mnif, A. Badis, S.B. Younes, S. Cherif, S. Ferhat [et al.] // Journal of Basic Microbiology. – 2012. – Vol. 52, № 4. – P. 408–418.

13. Колешко О.И. Экология микроорганизмов почвы: лабораторный практикум. – Минск: Высшая школа, 1981. – 176 с.

14. Методы почвенной микробиологии и биохимии: учеб. пособие / под ред. Д.Г. Звягинцева. – М.: Изд-во МГУ, 1991. – 304 с.

15. Зенова Г.М., Степанов А.Л., Лихачева Н.А. Практикум по микробиологии почв. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 2002. – 120 с.

16. Полногеномное секвенирование штамма Staphylococcus warneri, изолированного из загрязненной нефтью почвы / И.А. Дегтярева, Э.В. Бабынин, Т.Ю. Мотина, М.И. Султанов // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. – 2020. – Т. 10, № 1. – С. 48–55.

Приведены данные оценки изменения активности накопительных культур аммонийокисляющих (АОМ) и нитритокисляющих (НОМ) микроорганизмов, выделенных из активного ила городских очистных сооружений г. Зеленодольск Республики Татарстан. В процессе длительного хранения изучен метаболизм трех культур нитрифицирующих бактерий – НОМ К2, НОМ К1 и АОМ К2. Культура НОМ К2 обладает нитритокисляющей способностью. При культивировании в среде обнаружены продукты жизнедеятельности – нитраты, однако рассчитать метаболическую активность не представляется возможным из-за отсутствия снижения концентрации нитритов. У двух других культур после хранения методом субкультивирования (с регулярными пересевами) выявлена метаболическая активность. Так, у культуры НОМ К1 наблюдается уменьшение удельной скорости окисления субстрата в 2,8 раза относительно начального значения. При этом экономический коэффициент, отражающий количество образованного продукта из потребленного субстрата, возрастает в 1,4 раза. После хранения у НОМ К1 выявлен прирост биомассы на 14 сут периодического культивирования, который не отмечен у свежевыделенной культуры. Экономический коэффициент и удельная скорость окисления субстрата культурой АОМ К2 после длительного хранения выше, чем свежевыделенной культурой в среднем в 2,3 и 3,6 раза, соответственно, что позволяет рассматривать ее как культивируемую в лабораторных условиях и восприимчивую к субкультивированию. Итак, субкультивирование с регулярными пересевами на питательные среды является оптимальным методом хранения данных культур. Культуры АОМ К2 и НОМ К1 являются перспективными объектами для изучения процессов нитрификации и могут быть использованы в технологии биоаугментации в сооружения биологической очистки сточных вод.

Ключевые слова: очистка сточных вод, нитрификация, аммонийокисляющие бактерии, нитритокисляющие бактерии, метаболический коэффициент, удельная скорость окисления субстрата, субкультивирование.

Кириллова Надежда Игоревна (Казань, Россия) – младший научный сотрудник, Татарский НИИАХП – обособленное структурное подразделение ФИЦ КазНЦ РАН (420059, г. Казань, ул. Оренбургский тракт, 20а; e-mail: Nadyakirillova13@gmail.com).

Дегтярева Ирина Александровна (Казань, Россия) – доктор биологических наук, доцент, главный научный сотрудник, Татарский НИИАХП – обособленное структурное подразделение ФИЦ КазНЦ РАН (420059, г. Казань, ул. Оренбургский тракт, 20а; e-mail: peace-1963@mail.ru).

Вдовина Татьяна Владимировна (Казань, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры промышленной биотехнологии, Казанский национальный исследовательский технологический университет (420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68; e-mail: tvkirilina@gmail.com).

Сироткин Александр Семенович (Казань, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры промышленной биотехнологии, Казанский национальный исследовательский технологический университет (420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68; e-mail: asirotkin66@gmail.com).

1. Похиленко В.Д., Баранов А.М., Детушев К.В. Методы длительного хранения коллекционных культур микроорганизмов и тенденции развития // Изв. вузов. Поволжский регион. Медицинские науки. – 2009. – № 4 (12). – С. 99–121.

2. Семенова Е.Н., Сироткин А.С. Процессы биотрансформации азота в технологиях очистки сточных вод // Вестник Казанского технологического университета. – 2008. – № 1. – С. 42–52.

3. Руководство к практическим занятиям по микробиологии: учеб.
пособие / под ред. Н.С. Егорова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МГУ, 2010. – 224 с.

4. Рубан Е.Л. Физиология и биохимия нитрифицирующих микроорганизмов. – М.: Изд-во АН СССР, 1961. – 176 с.

5. Research on the cultivation of nitrifying bacteria and possibility of the biomass storage / M. Domanska, K. Hamal, M. Fraszczak, J. Lomotowski // Architecture, Civil Engineering, Environment. – 2016. – Vol. 9, № 1. – Р. 113–118.

6. Интенсификация процессов нитрификации в биофильтрах с использованием технологии биоаугментации / Т.В. Вдовина, А.С. Дмитриев, А.А. Хасанова, Н.И. Кириллова, Й.В. Кобелева, А.С. Сироткин // Актуальная биотехнология. – 2019. – № 3 (30). – С. 550–551.

7. Вдовина Т.В., Шагеева А.Ф., Сироткин А.С. Интенсификация процесса нитрификации в биофильтрах с интродукцией микробных накопительных культур // Материалы международного конгресса. Биотехнология: состояние и перспективы развития. – М., 2019. – С. 590–592.

8. Abeliovich A. Nitrifying bacteria in wastewater treatment reservoirs // Applied and Environmental Microbiology. – 1987. – № 53 (4). – P. 754–760.

9. Николаев Ю.А., Грачев В.А., Михайлова Ю.В. Использование технологии биоаугментации для улучшения качества очистки сточных вод // Водоочистка. – 2016. – № 5–6. – С. 13–22.

10. Nitrosomonas preservation and reactivation for aquaria: Patent 5314542 USA / Edward J.C., Ronald D.J. – 1994. – Appl. № 103453.

11. Jiang Q.Q., Bakken L.R. Comparison of Nitrosospira strains isolated from terrestrial environments // FEMS Microbiology Ecology. – 1999. – Vol. 8, № 30. – P. 171–186.

12. Stanley W.W. Taxonomic Considerations of the Family Nitrobacteraceae Buchanan // International journal of systematic bacteriology. – 1991. – Vol. 21, № 3. – P. 254–270.

13. The draft genome sequence of Nitrospira lenta strain BS10, a nitrite oxidizing bacterium isolated from activated sludge / D. Sakoula, B. Nowka, E. Spieck, H. Daims, S. Lücker // Standards in Genomic Sciences. – 2018. – Vol. 13. – P. 23–27.

14. Колешко О.И. Экология микроорганизмов почвы. Лабораторный практикум. – Минск: Высшая школа, 1981. – 175 с.

15. ПНД Ф 14.1:2:3.1–95. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов аммония в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера / ФБУ Федер. центр анализа и оценки техногенного воздействия. – М., 2017. – 22 с.

16. ПНД Ф 14.1:2.3–95. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации нитрит-ионов в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Грисса / ФБУ Федер. центр анализа и оценки техногенного воздействия. – М., 2011. – 16 с.

17. ПНД Ф 14.1:2:4.4–95. Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации нитрат-ионов в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с салициловой кислотой / ФБУ Федер. центр анализа и оценки техногенного воздействия. – М., 2011. – 18 с.

18. Эпов А.Н., Данилович Д.А., Кануннникова М.А. Анализ методик расчета процесса нитри-денитрификации, применяемых в мировой практике, и их развития (1-я часть) // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. – 2018. – № 3. – С. 22–35.

15. Stephen T., Wang X.-H., Tay J.H. Bioaugmentation and enhanced formation of microbial granules used in aerobic wastewater treatment // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2006. – Vol. 70, № 3. – P. 374–381.

Реакции этерификации проводились в среде гексана, использовались алифатические кислоты ряда С3–С8, спиртовой субстрат – бутанол, в качестве биокатализатора – неиммобилизованный фермент Lipozyme CALB.

Для расчета констант скорости ферментативного катализа реакций этерификации был применен метод математического моделирования, модифицированный метод Рунге – Кутты – Мерсона, обеспечивающий заданную точность решения кинетических уравнений.

Полученные данные показывают, что в исследованных системах протекают три процесса – первичная этерификация, обратная реакция – гидролиз образовавшихся эфиров и вторичная этерификация, названная нами автокатализ, который возникает за счет того, что вода, образованная при первичной этерификации, входит в гидратную оболочку активного центра фермента, увеличивая его каталитические свойства и продолжение процесса этерификации.

При этом разные кислоты и их эфиры проявляют различное соотношение констант скорости этих трех процессов.

Таким образом, полученные данные по влиянию кислот – доноров ацильных групп на суммарные скорости реакций показывают сложность и зависимость этих процессов от нескольких факторов: природы субстратов (спирта и кислоты), стерических эффектов (длина углеводородной цепи), кислотных свойств и концентрации фермента.

Ключевые слова: ферментативный катализ, этерификация, константы скорости, сложные эфиры.

Гамаюрова Валентина Семеновна (Казань, Россия) – доктор химических наук, профессор кафедры пищевой биотехнологии, Казанский национальный исследовательский технологический университет (420015, г. Казань, ул. Толстого, 8/31; e-mail: gamaur@kstu.ru).

Воробьев Евгений Сергеевич (Казань, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры общей химической технологии, Казанский национальный исследовательский технологический университет (420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 68; e-mail: Vorobiev@kstu.ru).

Шнайдер Ксения Леонидовна (Казань, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры пищевой биотехнологии, Казанский национальный исследовательский технологический университет (420015, г. Казань, ул. Толстого, 8/31; e-mail: 0202-84@mail.ru).

Ржечицкая Лариса Эдуардовна (Казань, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры пищевой биотехнологии, Казанский национальный исследовательский технологический университет (420015, г. Казань, ул. Толстого, 8/31; e-mail: larisa.edvard@gmail.com).

1. Применение бактериальных термостабильных липолитических фер­ментов в современных биотехнологических процессах: обзор / Ю.В. Самойлова, К.Н. Сорокина, А.В. Пилигаев, В.Н. Пармон // Катализ в промышленности. – 2018. – Т. 18, № 6. – С. 61–73. DOI: 10/1842/1816-0387-2018-6-61-73
2. Смирнов Е.В. Пищевые ароматизаторы: справ. – СПб.: Профессия, 2008. – 736 с.
3. Липазы в реакциях этерификации: обзор / В.С. Гамаюрова, М.Е. Зиновьева, К.Л. Шнайдер, Г.А. Давлетшина // Катализ в промышленности. – 2020. – Т. 20. – С. 216–233. doi.org/10.18412/1816-0387-2020-3-216-233
4. Шеламова С.А. Биотехнологические основы конверсии триглицеридов: монография. – Воронеж: Научная книга, 2008. – 145 с.
5. Тырсин Ю.А., Шеламова С.А. Механизм гидролиза, синтеза и переэтерификации в пищевой биотехнологии: моногр. – Воронеж: Научная книга, 2012. – 124 с.
6. Lipase-catalyzed synthesis of geranyl acetate inn-hexane with membrane-mediated water removal / K. Bartling, J.U.S. Thompson, P.H. Pfromm, P. Czermak, M.E. Rezac // Biotechnology and Bioengineering. – 2001. – Vol. 75, no. 6. – P. 676–681. doi: 10.1002/bit.1193
7. Enzymatic synthesis of fatty esters: Part I. Kinetic approach / T. Garcia, N. Sanchez, M. Martinez, J. Aracil // Enzyme and Microbial Technology. – 1999. – Vol. 25. – P. 584–590. doi: 10.1016/s0141-0229(99)00082-4
8. Enzymatic synthesis of fatty esters / T. Garcia, N. Sanchez, M. Martinez, J. Aracil // Enzyme and Microbial Technology. – 1999. – Vol. 25. – P. 591–597. doi: 10.1016/s0141-0229(99)00083-6
9. Optimization of immobilized lipase-catalyzed synthesis of wax esters by response surface methodology / I. Aissa, M. Sellami, A. Kamoun, Y. Gargouri, N. Miled // Current Chemical Biology. – 2012. – Vol. 6. – P. 77–85. doi: 10.2174/187231312799984376
10. Аксенов С.И. Вода и ее роль в регулировании биологических процессов. – М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004. – 212 с.
11. Коробов В.И., Очков В.Ф. Химическая кинетика: введение с Mathcad/Мaple/MCS. – М.: Горячая линия – Телеком, 2009. – 384 с.
12. Ерандаева Ю.В., Воробьев Е.С., Воробьева Ф.И. Расчет скорости химических реакций в Excel // Вестник Казанского технологического университета. – 2011. – Т. 11. – С. 88–91.
13. The influence of acyl donators on the enzymatic activity of lipase Lipozyme CALB in the esterification process / V.S. Gamayurova, J. Jamai Mataz, M.N. Chernykh, S.K. Zaripova // Journal of Advanced Chemical Sciences. – 2017. – Vol. 3. – P. 478–479.

Работа посвящена разработке метода получения листового терморасширенного графита (ТРГ) с высокой термостойкостью. Листовой ТРГ применяется в качестве уплотнительного материала в трубопроводах, насосах, в элементах запорно-регулирующей арматуры и другого оборудования в химической промышленности и смежных областях.

Проведенный обзор научно-технической литературы показал, что соединения бора увеличивают способность материала противостоять воздействию высоких температур.

По результатам термодинамического анализа установлено, что при взаимодействии углерода с борной кислотой образуется оксид бора, который покрывает активные центры углерода оксидной пленкой, тем самым снижая доступ кислорода и уменьшая вероятность выгорания углерода, т.е. повышается термостойкость листового ТРГ.

Изучено влияние температуры раствора борной кислоты на термостойкие свойства листового ТРГ. Установлено, что с увеличением температуры с 25 до 75 °С изменение массы образцов увеличивается с 11,8 до 27,5 % соответственно.

Время вымачивания образцов листового ТРГ в растворе борной кислоты также оказывает влияние на изменение массы. С увеличением времени уменьшается изменение массы образцов, при вымачивании 15 мин изменение массы составляет 42,5 %, а при вымачивании 120 мин – 11,8 %.

Выявлено, что при увеличении концентрации вымачивающего раствора уменьшается масса образцов листового ТРГ. При концентрации 2,5 % изменение массы составляет 29,5 %, а при концентрации 10 % – 11,8 %.

Термический анализ показал, что экстраполированная температура начала окисления образцов увеличивается на 58,7 °C, что свидетельствует об увеличении термостойкости образцов листового ТРГ.

Ключевые слова: терморасширенный графит, борная кислота, термостойкость, оксид бора, оксидная пленка, активные центры, изменение массы.

Ноздрюхин Александр Дмитриевич (Пермь, Россия) – аспирант кафедры химических технологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29);
инженер отдела экологических проблем загрязнения водных объектов, Уральский государственный научно-исследовательский институт региональных экологических проблем (614039, г. Пермь, Комсомольский пр., 61а, e-mail: nozd@ecologyperm.ru).

Черепанова Мария Владимировна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры химических технологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: syromyatnikova.maria@yandex.ru).

Потапов Игорь Сергеевич (Пермь, Россия) – инженер кафедры химических технологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: asp-potapov@mail.ru).

Кобелева Асия Рифовна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры химических технологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: kobelevaasya@mail.ru).

1. ТУ 2573-002-12058737–2005. Набивки сальниковые плетеные / ЗАО «НОВОМЕТ-ПЕРМЬ». – Пермь, 2005. – 46 с.

2. Thermally expanded graphite: synthesis, properties, and prospects for use / A.V. Yakovlev, A.I. Finaenov, S.L. Zabud’kov, E.V. Yakovleva // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2006. – Vol. 79. – P. 1741–1751.

3. Большая советская энциклопедия. – М.: Советская энциклопедия, 1969–1978.

4. ASTM F2191/F2191M-13(2020)E1 Standard Specification for Packing Material, Graphitic or Carbon Braided Yarn. – URL: https://standards.globalspec.com/
std/14218366/ASTM%20F2191/F2191M (дата обращения: 20.10.2020).

5. Ноздрюхин А.Д., Черепанова М.В., Потапов И.С. Определение условий терморасширения интеркалированного графита в печи с электрообогревом // Южно-сибирский научный вестник. – 2020. – № 1. – С. 102–106.

6. Ноздрюхин А.Д., Черепанова М.В., Потапов И.С. Увеличение термостойкости листового терморасширенного графита // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. – 2019. – № 1. – С. 83–92.

7. Мельникова Т.В., Назаренко О.Б. Влияние борной кислоты на характеристики горючести эпоксидных полимеров // Вестник науки Сибири. – 2015. – № 15. – С. 108–112.

8. Шихта для изготовления термостойких керамических изделий: пат. 2657878 Рос. Федерация / Торлова А.С., Виткалова И.А., Пикалов Е.С., Селиванов О.Г., Чухланов В.Ю. – № 2017111920; заявл. 07.04.2017; опубл. 18.06.2018, Бюл. № 17. – 5 с.

9. Effects of ammonium polyphosphate and boric acid on the thermal degradation of an intumescent fire retardant coating / Sami Ullaha, Faiz Ahmadb, Azmi M. Shariffa, Mohamad A. Bustama, Girma Gonfaa, Qandeel. F. Gillanib // Progress in Organic Coatings. – 2017. – Vol. 109. – P. 70–82.

10. Nyambo C., Kandare E., Wilkie C.A. Thermal stability and flammability characteristics of ethylene vinyl acetate (EVA) composites blended with a phenyl phosphonate-intercalated layered double hydroxide (LDH), melamine polyphosphate and/or boric acid // Polymer Degradation and Stability. – 2009. – Vol. 94. – P. 513–520.

11. Hongmei Zhao, Ruinian Lin. Preparation of boric acid modified expandable graphite and its influence on polyethylene combustion characteristics // Journal of the Chilean Chemical Society. – 2016. – Vol. 61. – P. 2767–2771.

12. Огнебиозащитный трудновымываемый препарат для древесины и материалов на ее основе: пат. 2650685 Рос. Федерация / Максименко С.А., Максименко Н.А., Мельников Н.О. – № 2016119098; заявл. 18.05.2016; опубл. 23.11.2017, Бюл. № 33. – 1 с.

13. Огнезащитное покрытие «Клод-01» для строительных конструкций и способ выполнения огнезащитного покрытия: пат. 2140403 Рос. Федерация / Кривцов Ю.В., Ладыгина И.Р. – № 98122891/03; заявл. 23.12.1998; опубл. 27.10.1999. – 5 с.

14. Heatresestant phenolic foam compostions: Patent 3740358 USA / Christie H.W., Byerley T.J. – 1973.

15. Краткий справочник физико-химических величин / под ред. К.П. Мищенко, А.А. Равделя. – Л.: Химия, 1974. – 200 с.

16. Ксензенко В.И., Кононово Г.Н. Теоретические основы процессов переработки галургического сырья. – М.: Химия, 1982. – 328 с.

Одним из широко распространенных способов модификации свойств полимеров является создание полимерной композиции, содержащей два или несколько полимеров. При этом введение даже небольших количеств одного полимера может сильно улучшить характеристики композиции. Полиоксиметилен является универсальным конструкционным полимером, применяемым в чистом или модифицированном виде в различных отраслях промышленности. Кроме того, он часто является добавкой к другим полимерным материалам. Однако большое влияние на свойства полимерной композиции оказывает молекулярная масса используемого полиоксиметилена.

В настоящей работе представлены исследования по совершенствованию технологического процесса получения низкомолекулярного полиоксиметилена. Рассмотрены два технологических процесса получения γ-полиоксиметилена (γ-ПОМ): существующий промышленный и альтернативный высокопроизводительный, в котором предлагается использовать более эффективные агент передачи цепи и катализатор. В результате работы также предложено сократить продолжительность технологического процесса получения γ-ПОМ путем проведения щелочной стабилизации в одном реакторе, что позволит исключить стадии фильтрации, промывки ПОМ-сырца и перегрузки его в другой реактор. Проведенные исследования показали, что продолжительность технологического процесса сокращается с 53 до 29 ч,
повышается выход γ-ПОМ с 40–50 до более 70 %, повышается количество растворителя, возвращаемого в производственный цикл, уменьшается среднемассовый размер частиц с 40–80 мкм до менее 20 мкм, что является важным для более однородного распределения частиц в полимерной композиции. Различными исследовательскими методами подтверждено, что сохраняются все нормативные харак­те­рис­тики на данный полимер.

Ключевые слова: технология получения, γ-полиоксиметилен, выход, среднемассовый размер частиц, щелочная стабилизация, апротонный катализатор, телоген.

Зиновьев Василий Михайлович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Технология полимерных материалов и порохов», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: suzuk47@mail.ru).

Гладкова Ольга Александровна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Проектирование и производство энергетических конденсированных систем и изделий из них для ракетно-космической техники и энергетических установок», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29;
e-mail: gladkovish@yandex.ru).

Котельников Сергей Александрович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология полимерных материалов и порохов», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: ksa76@mail.ru).

1. Уокер Дж.Ф. Формальдегид. – М.: Госхимиздат, 1957. – 608 с.
2. Вольфсон С.А. От колбы до реактора. – М.: Химия, 1982. – 224 с.
3. Ениколопян Н.С., Вольфсон С.А. Химия и технология полиформальдегида. – М.: Химия, 1968. – 280 с.
4. Фурукава Дж., Саегуса Т. Полимеризация альдегидов и окисей: пер. с англ. – М.: Мир, 1965. – 480 с.
5. Brown N. Polymerization of formaldehyde // J. Macromol. Sci. (Chem.), Part A. – 1967. – Vol. 1, iss. 2. – P. 209–230.
6. Самадруков Е.В., Билль В.С., Атрушкевич Л.А. Термодинамические параметры плавления полиформальдегида // Пластические массы. – 1971. – № 10. – С. 30–32.
7. Алишоев В.Р., Нейман М.Б., Коварская Б.М. Термоокислительная деструкция и стабилизация полиформальдегида // Пластические массы. – 1962. – № 7. – С. 11–14.
8. Технология полимерных материалов: учеб. пособие / А.Ф. Николаев [и др.]. – СПб.: Профессия, 2008. – 533 с.
9. Иренеуш Д., Лабунец В.Ф. Применение полимерных трибологических материалов в авиации // Проблеми тертя та зношування. – 2012. – № 58. – С. 119–127.
10. Reaction Equilibrium and Kinetics of Synthesis of Polyoxymethylene Dimethyl Ethers from Formaldehyde and Methanol / M. Shi, X. Yu, L. Wang, F. Dai, G. He, Q. Li // Kinetics and Catalysis. – 2018. – Vol. 59. – P. 255–261.
11. The green and expeditious synthesis of sulfated titania with enhanced catalytic activity in polyoxymethylene dimethyl ethers synthesis / H. Li, Yanxing Li, T.Guo, J.g Zhang, L. He // Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis. – 2018. – Vol. 124. – P. 139–151.
12. Reaction kinetics of the production of polyoxymethylene dimethyl ethers from methanol and formaldehyde with acid cation exchange resin catalyst / J. Zhang, M. Shi, D. Fang, D. Liu // Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis. – 2014. – Vol. 113. – P. 459–470.
13. Вредные вещества в промышленности: в 3 т. / под ред. Н.В. Лазарева, Э.Н. Левиной. – Л.: Химия, 1977.
14. Зиновьев В.М., Гладкова О.А. Совершенствование промышленного и создание нового высокопроизводительного технологического процесса получения высокодисперсного γ-полиоксиметилена // Итоги диссертационных работ: материалы V Всерос. конкурса молодых ученых. – Миасс, 2013. – Т. 3. – С. 42–52.
15. Zinov'ev V.M., Fedoseev A.M., Gladkova O.A. Optimization of the new technolodgy for manufacturing γ-polyoxymethylene // Russian Journal of General Chemistry. – 2016. – Vol. 86, no. 6. – Р. 1476–1478.
16. Zinov'ev V.M., Gladkova O.A., Fedoseev A.M. Optimization of process parameters of γ-polyoxymethylene// Russian Journal of Applied Chemistry. – 2015. – Vol. 88, no. 10. – P. 1673–1678.
17. Зиновьев В.М., Гладкова О.А., Федосеев А.М. Использование апротонного катализатора при получении гамма-полиоксиметилена в среде толуола // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2013. – № 35. – С. 156–165.

Активированный уголь (АУ) является широко используемым в промышленности сорбентом. Угли различных марок применяются в процессах адсорбционной очистки, при рекуперации растворителей, а также для очистки питьевой воды, стоков, отходящих газов.

Отдельным классом АУ являются гранулированные активные угли (ГАУ), получаемые путем связывания частиц угольной пыли в пластичную массу с применением жидкого компонента – связующего, после чего выполняется экструзия данной композиции с получением гранул для дальнейшей термообработки и производства готового продукта с развитой пористой структурой.

В настоящей работе изучено влияние вида и характеристик связующих на пористую структуру ГАУ. Рассмотрены как связующие на базе тяжелых нефтепродуктов, так и традиционно применяемые лесохимические и коксохимические смолы. Приведено сравнение их коксуемости и вязкостных свойств при различных температурах. В качестве основного углеродсодержащего сырья использован нефтяной кокс установки замедленного коксования марки КЭС (кокс электродный суммарный).

Образцы ГАУ, полученные при лабораторном гранулировании, карбонизации и активации, проанализированы с определением характеристик пористой структуры: удельной площади поверхности по методу БЭТ, удельной площади внешней поверхности (поверхность макро- и мезопор) и объема микропор по методу t-plot. Параметры основных технологических стадий получения образцов ГАУ были постоянными.

Результаты исследований показали, что природа и параметры качества используемых связующих (в частности, их коксуемость в изученном интервале от 5 до 21 мас. %) не оказывают существенного влияния на проанализированные характеристики пористой структуры получаемых ГАУ. Это указывает на возможность замены традиционных компонентов связующих для производства ГАУ на смеси тяжелых нефтепродуктов, а также допускает варьирование их состава в достаточно широких пределах.

С учетом применения в качестве основного углеродсодержащего сырья нефтяных коксов показана возможность производства гранулированных активных углей на полностью нефтяной основе. Получаемый продукт имеет значительную удельную площадь поверхности (более 500 м2/г), сравнимую с промышленно выпускаемыми сорбентами на базе каменных углей.

Ключевые слова: гранулированные активные угли, связующее, нефтяной кокс, тяжелые нефтяные остатки, пористая структура.

Стрелков Василий Александрович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры химических технологий, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29;
e-mail: vasia.str@yandex.ru).

Ширкунов Антон Сергеевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры химических технологий, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: sas@pstu.ru).

Рябов Валерий Германович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор, декан факультета химических технологий, промышленной экологии и биотехнологий, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: rvg@pstu.ru).

Чучалина Анна Дмитриевна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры химических технологий, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: anniextt@mail.ru).

Шнейдер Август Дмитриевич (Пермь, Россия) – магистрант кафедры химических технологий, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: sas@pstu.ru).

Локтеев Денис Валерьевич (Пермь, Россия) – студент кафедры химических технологий, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: sas@pstu.ru).

Кифель Никита Денисович (Пермь, Россия) – студент кафедры химических технологий, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: sas@pstu.ru).

1. Мухин В.М., Тарасов А.В., Клушин В.Н. Активные угли России. – М.: Металлургия, 2000. – 352 с.

2. Олонцев В.Ф. Некоторые тенденции в производстве и применении активных углей в мировом хозяйстве // Химическая промышленность. – 2000. – № 8. – С. 7.

3. Юрьев Ю.Л. Тенденция развития производства активных углей // Леса России и хозяйство в них. – 2016. – № 2 (57). – С. 77–82.

4. Мухин В.М., Учанов П.В., Сотникова Н.И. Разработка технологии получения активного угля на основе антрацита и исследование его свойств // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2013. – № 1. – С. 83–90.

5. Сазонов В.А., Олонцев В.Ф., Сазонова Е.А. Технология производства угля из резиновой крошки изношенных автомобильных шин // Экология и промышленность России. – 2011. – № 6. – С. 4–5.

6. Golam M. Preparation of activated carbon from oil sands coke by chemical and physical activation techniques. Ph.D. thesis. – Alberta, 2012. – 132 p.

7. Переработка полимерных материалов при утилизации легковых автомобилей с получением активных углей / Я.И. Вайсман, И.С. Глушанкова, В.В. Карма­нов, В.В. Васюков // Научные исследования и инновации. – 2010. – № 4. – С. 27–31.

8. Клочко О.А., Григорова А.А. Вызовы и перспективы развития нефтяной отрасли Мексики на современном этапе // Латинская Америка. – 2018. – № 12. – С. 86–98.

9. Нефедов Б.К. Углубленная переработка нефтяных остатков – стратегическое направление развития нефтепереработки в России в 2010–2020 гг. // Экология и промышленность России. – 2010. – № 8. – С. 34–37.

10. Евдокимова Н.Г., Лунева Н.Н. Оценка современного состояния и направлений развития нефтеперерабатывающей промышленности России // Вестник экономики и менеджмента. – 2017. – № 2. – С. 39–44.

11. Баширов И.И. Получение формованного углеродного адсорбента из нефтяного сырья методами паровой и щелочной активации: дис. … канд. техн. наук. – Уфа, 2016. – 121 с.

12. Тагиров М.А. Технология получения активированного углеродного материала на основе нефтяного кокса: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Уфа, 2014. – 23 с.

13. Small C. Activation of delayed and fluid petroleum coke for the adsorption and removal of naphthenic acids from oil sands tailings pond water. Ph.D. thesis. – Alberta, 2011. – 170 p.

14. Чучалина А.Д. Получение гранулированных активных углей с использованием в качестве связующих остаточных продуктов нефтепереработки и нефтехимии: дис. … канд. техн. наук. – Пермь, 2018. – 169 с.

15. Долматов Л.В., Кутуков И.Е., Серковская Г.С. Нефтяные связующие и пропитывающие материалы – заменители высокотоксичных продуктов из угля // Химия и технология топлив и масел. – 2002. – № 2. – С. 135–137.

16. Li T., Zhu L., Wang X., Lin Q. Preparation of activated carbons by microwave heating KOH activation // Applied Surface Science. – 2007. – No. 254 (2). – Р. 506–512.

Виртуальные анализаторы качества нефтепродуктов, представляющие собой статические математические модели различной структуры (наиболее часто регрессионной, реже нейронной, нейро-нечеткой и пр.), широко используются в нефтеперерабатывающей промышленности как в рамках систем усовершенствованного управления технологическими процессами (СУУТП), так и в качестве программных средств информирования персонала, управляющего технологическими процессами.

В статье рассмотрено решение проблемы идентификации виртуальных анализаторов целевых показателей качества нефтепродуктов в условиях малого объема исторических эталонных данных и их низкой точности относительно данных о прочих показателях, коррелирующих с целевыми. Представлен алгоритм идентификации виртуальных
анализаторов качества нефтепродуктов, основанный на использовании выборок исторических данных как целевого показателя качества, так и показателей, коррелирующих с ним. В частности предложено использование исторических данных о температуре начала кипения продукта для построения математической модели его температуры вспышки в закрытом тигле, а также использование данных о температуре 50%-ного выкипания продукта для построения виртуального анализатора его плотности.

Предложенный алгоритм протестирован на промышленных данных с атмосферного блока установки первичной переработки нефти. Показано улучшение качества виртуального анализатора температуры вспышки в закрытом тигле по анализируемым критериям (среднеквадратическая ошибка и коэффициент корреляции Пирсона) в двух экспериментах из трех за счет использования предложенного алгоритма.

Сделано заключение об адекватности виртуальных анализаторов, разработанных с использованием предложенного подхода, а также о пригодности их использования в составе СУУТП для управления технологическим процессом.

Ключевые слова: виртуальный анализатор, математическая модель, идентификация, качество нефтепродуктов, фракционный состав, температура вспышки.

Улазевич Владислав Юрьевич (Санкт-Петербург, Россия) – аспирант кафедры автоматики и процессов управления Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), инженер по системам усовершенствованного управления технологическими процессами (СУУТП) ООО «Т-Софт» (196066, г. Санкт-Петербург, Московский пр., 183–185, литера А, пом. 157-Н; e-mail: ulazevich@yandex.ru).

Туманов Алексей Владимирович (Санкт-Петербург, Россия) – руководитель отдела высокотехнологичных решений ООО «Т-Софт» (196066, г. Санкт-Петербург, Московский пр., 183–185, литера А, пом. 157-Н; e-mail: tumanov_a_v@t-soft.ru).

1. Бахтадзе Н.Н., Лотоцкий В.А. Современные методы управления производственными процессами // Проблемы управления. – 2009. – № 3.1. – С. 56–63.

2. Самотылова С.А., Торгашов А.Ю. Алгоритм построения виртуального анализатора показателя качества выходного продукта ректификационной колонны в условиях малой обучающей выборки // Известия Санкт-Петер­бургского государственного технологического института (технического университета). – 2019. – № 48 (74). – С. 36–41.

3. Затонский А.В., Тугашова Л.Г. Разработка моделей качества и выработки нефтепродуктов с применением Matlab // Прикладная математика и вопросы управления. – 2019. – № 4. – C. 26–42.

4. Власов С.С., Шумихин А.Г. Моделирование процесса отбензинивания нефти при прогнозировании показателей качества бензина // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2012. – № 1 (63). – C. 90–94.

5. Система усовершенствованного управления установкой первичной переработки нефти: создание, внедрение, сопровождение / Д.Х. Файрузов, Ю.Н. Бельков, Д.В. Кнеллер, А.Ю. Торгашов // Автоматизация в промышленности. – 2013. – № 8. – С. 3–10.

6. Рылов М.А., Софиев А.Э. Модель качества стабильного катализата на установке каталитического риформинга бензина // Известия МГТУ «МАМИ». – 2013. – Т. 4, № 1 (15). – С. 160–164.

7. Александров И.М. Построение виртуального датчика на примере датчика концентрации этан-этиленовой колонны // Вестник Ангарской государственной технической академии. – 2011. – № 5. – С. 45–51.

8. Souza F.A.A., Araújo R., Mendes J. Review of soft sensor methods for regression applications // Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems. – 2016. – Vol. 152. – P. 69–79. doi: 10.1016/j.chemolab.2015.12.011

9. Development of adaptive soft sensor based on statistical identification of key variables / M.-D. Ma, J.-W. Ko, S.-J. Wang, M.-F. Wu, S.-S. Jang, S.-S. Shieh, D.S.-H. Wong // Control Engineering Practice. – 2009. – Vol. 17, iss. 9. – P. 1026–1034. doi: 10.1016/j.conengprac.2009.03.004

10. Fortuna L., Graziani S., Xibilia M.G. Soft sensors for product quality monitoring in debutanizer distillation columns // Control Engineering Practice. – 2005. – Vol. 13, iss. 4. – P. 499–508. doi: 10.1016/j.conengprac.2004.04.013

11. Гончаров А.А. Алгоритм разработки виртуального анализатора для процессов ректификации нефти и нефтепродуктов с учетом закономерностей процесса // Достижения, проблемы и перспективы развития нефтегазовой отрасли: материалы IV Междунар. науч.-практ. конф. – Альметьевск, 2019. – С. 563–569.

12. Улазевич В.Ю., Туманов А.В., Ишкильдин Р.Р. Идентификация виртуальных анализаторов фракционного состава с использованием выборок коррелирующих точек выкипания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2020. – № 6. – С. 192–198.

13. Капустин В.М. Технология переработки нефти: в 4 ч. / под ред. О.Ф. Глаголевой. – М.: КолосС, 2012. – Ч. 1. – 456 с.

14. Температура вспышки. Часть III. Методы расчета через температуру кипения / С.Г. Алексеев, В.В. Смирнов, К.С. Алексеев, Н.М. Барбин // Пожаровзрывобезопасность. – 2014. – Т. 23, № 3. – C. 30–43.

15. Дьяконов В.П. MATLAB 6.5 SP1/7 + Simulink в математике и моделировании. – М.: СОЛОН-Пресс, 2005. – 576 с.