ВЕСТНИК
ПЕРМСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА | ||
ТЕРМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА АКТИВНОГО ИЛА МЕТОДОМ ПИРОЛИЗА Д.Ю. Киселев, А.Р. Валеева, Р.М. Хазиахмедова, А.И. Валиуллина, В.Н. Башкиров, А.Н. Грачев Получена: 15.09.2023 Рассмотрена: 14.11.2023 Опубликована: 14.12.2023 ![]() Аннотация:
Данная работа посвящена изучению и применению метода пиролиза для эффективной утилизации активного ила, получаемого на муниципальных очистных сооружениях. Активный ил представляет собой коллоидно-дисперсную систему с высокой влажностью и содержанием золы, что представляет вызов для его обработки и утилизации. В ходе исследования были определены его влажность и зольность, проведены эксперименты по термическому разложению иловых осадков, в ходе которых были получены данные по материальному балансу процесса термического разложения иловых осадков. Освещены экологические преимущества данного метода в сравнении с традиционными методами утилизации. В результате экспериментов было установлено, что метод пиролиза позволяет эффективно переработать активный ил и получить ценные продукты, включая твердый уголь и жидкие фракции, обладающие потенциальной ценностью для различных отраслей, таких как производство топлива, химических продуктов и удобрений. Преимущества данного метода включают снижение объема отходов, получение ценных ресурсов из активного ила и снижение негативного воздействия на окружающую среду. Экологическая безопасность метода пиролиза делает его одним из наиболее перспективных способов обработки активного ила. Кроме того, данное исследование подчеркивает значимость устойчивых методов обработки отходов, способных сократить негативное воздействие на окружающую среду и содействовать использованию возобновляемых ресурсов. Метод пиролиза активного ила представляет собой эффективный и экологически безопасный способ превращения отходов в полезные продукты, что актуально для устойчивого развития и снижения экологической нагрузки на природные ресурсы. Эти результаты и выводы имеют потенциал для практического применения в сфере управления отходами и производства, а также могут послужить основой для дальнейших исследований и разработок в области утилизации и переработки различных видов отходов с целью создания более устойчивых технологий. Ключевые слова: активный ил, пиролиз, переработка активного ила, термическое разложение. Сведения об авторах:
Киселев Дмитрий Юрьевич (Казань, Россия) – студент 1-го курса магистратуры кафедры химической технологии древесины Казанского национального исследовательского технологического университета (420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68; e-mail: dmskkiselev@gmail.com). Валеева Айгуль Раисовна (Казань, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры кафедры химической технологии древесины Казанского национального исследовательского технологического университета (420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68; e-mail: samirhanova@rambler.ru). Хазиахмедова Римма Маратовна (Казань, Россия) – ассистент кафедры кафедры химической технологии древесины Казанского национального исследовательского технологического университета (420015, г. Казань, Валиуллина Альмира Иршатовна (Казань, Россия) – ассистент кафедры кафедры химической технологии древесины Казанского национального исследовательского технологического университета (420015, г. Казань, Башкиров Владимир Николаевич – доктор технических наук, заведующий кафедрой химической технологии древесины Казанского национального исследовательского технологического университета (420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68; e-mail: vlad_bashkirov@mail.ru). Грачев Андрей Николаевич – доктор технических наук, профессор кафедры химической технологии древесины Казанского национального исследовательского технологического университета (420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68; e-mail: energolesprom@gmail.com). Список литературы:
ВЛИЯНИЕ ФЕРМЕНТАЦИИ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ ОБОЛОЧКИ СОИ Н.С. Евдокимов, Е.С. Сахарова, О.В. Малий, Е.А. Рогачев, В.В. Даньшина Получена: 11.10.2023 Рассмотрена: 14.11.2023 Опубликована: 14.12.2023 ![]() Аннотация:
Применение целлюлозы, полученной из оболочки сои, является актуальным, поскольку позволяет использовать отходы производства сои, что способствует утилизации и снижению негативного воздействия на окружающую среду. Полученная целлюлоза может использоваться в пищевой промышленности для производства пищевых волокон, которые являются важным компонентом здорового рациона или в косметической отрасли. Цель работы – извлечь из оболочки сои целлюлозу и исследовать ее функциональные свойства. В работе впервые проведен ферментный гидролиз оболочки сои протеазами: Protamex, Alcalaze и Flavourzame. Установлено влияние вида ферментов на функциональные свойства продуктов переработки сои. Изучены функциональные свойства полученной целлюлозы. Определение массовой доли влаги и водорастворимых веществ исследуемых образцов проводили гравиметрическим методом. Зольность определяли по ГОСТ 18461–93, смачиваемость – по ГОСТ 595–79. Методом растровой электронной микроскопии выявлена фибриллярная структура продуктов переработки сои, характерная для целлюлозы. Ее элементный состав контролировался методом энергодисперсионого анализа. Показано, что целлюлоза, полученная с Flavourzame, богата микроэлементами магний, кальций, фосфор, калий. В целлюлозе, полученной с Protamex, содержится азот. Установлено, что у всех образцов целлюлозы выросла смачиваемость в 1,6–1,7 раза по сравнению с оболочкой сои. Функциональные свойства целлюлозы, полученной с Protamex, лучше по сравнению с образцами, извлеченными другими ферментными препаратами: по сравнению с оболочкой сои зольность выше в 1,8 раза; доля водорастворимых веществ больше на 1 %. Полученные результаты подтверждают перспективность применения целлюлозы из оболочки сои в качестве добавки в продукты питания или косметические средства. Ключевые слова: оболочка сои, ферментация, смачивоемость, зольность, растровая электронная микроскопия, энергодисперсионный анализ. Сведения об авторах:
Евдокимов Никита Сергеевич (Омск, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Биотехнология, технология общественного питания и товароведение» Омского государственного технического университета (644050, г. Омск, пр. Мира, 11; e-mail: ens17@mail.ru). Сахарова Елизавета Сергеевна (Омск, Россия) – бакалавр направления 19.03.01 «Биотехнология» Омского государственного технического университета (644050, г. Омск, пр. Мира, 11; e-mail: sakharova-elizavetka@mail.ru). Малий Ольга Владимировна (Омск, Россия) – магистрант направления 19.04.01 «Биотехнология» Омского государственного технического университета (644050, г. Омск, пр. Мира, 11; e-mail: malij_olga@mail.ru). Рогачев Евгений Анатольевич (Омск, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Физика» Омского государственного технического университета (644050, г. Омск, пр. Мира, 11; e-mail: evg-rogachev@yandex.ru). Даньшина Валентина Владимировна (Омск, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры «Физика» Омского государственного технического университета (644050, г. Омск, пр. Мира, 11; e-mail: danshina_v@mail.ru). Список литературы:
НАНОКОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИ(ТИОНИНА) ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ ГЛЮКОЗООКСИДАЗЫ В БИОСЕНСОРАХ Л.С. Кузнецова, К.Д. Иванова, В.А. Арляпов Получена: 26.09.2023 Рассмотрена: 19.10.2023 Опубликована: 14.12.2023 ![]() Аннотация:
В последние годы существенное внимание уделяется разработке новых материалов для использования в биосенсорах, особенно в области определения глюкозы. Глюкоза является одним из наиболее распространенных биоаналитов, и точность и надежность ее измерения имеет важное значение для диагностики и контроля заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ. Акцент современных исследований в области разработки биосенсоров в настоящее время направлен на совершенствование методов модификации поверхности электродов и применения новых материалов для иммобилизации ферментов с проводящими свойствами. Наиболее ярко в данном аспекте себя зарекомендовали нанокомпозитные материалы. В данной работе электрополимеризованный тионин использовали как основу для формирования гибридных нанокомпозитных проводящих полимеров. Для улучшения проводящей способности поли(тионина) применяли его совместно с терморасширенным графитом и углеродными нанотрубками. Иммобилизация фермента на поверхности материала играет важную роль в обеспечении стабильности и высокой активности ферментов. Структуру полученного полимера исследовали методом ИК-спектроскопии. Электрохимические характеристики изучали методами циклической вольтамперометрии. Показано, что с точки зрения как скорости переноса электронов на электрод, так и скорости взаимодействия с активным центром глюкозооксидазы наиболее перспективным является новый нанокомпозит на основе поли(тионина) и терморасширенного графита. Сенсорный датчик на основе созданного нанокомпозитного материала характеризуется чувствительностью 14,3±0,6 мкА∙мМ–1∙см–2, нижней границей определяемых концентраций глюкозы 0,06 мМ. Таким образом, разработанный биосенсор можно использовать в качестве альтернативы стандартному методу анализа и как прототип для создания чувствительных и точных глюкометров и биосенсоров для оценки других метаболитов. Ключевые слова: проводящий полимер, поли(тионин), печатный электрод, углеродные нанотрубки, терморасширенный графит, глюкозооксидаза. Сведения об авторах:
Кузнецова Любовь Сергеевна (Тула, Россия) – аспирант кафедры «Химия» Тульского государственного университета (300012, г. Тула, пр. Ленина, 92; e-mail: lslatunina@gmail.com). Иванова Кристина Данииловна (Тула, Россия) – магистрант кафедры «Химия» Тульского государственного университета (300012, г. Тула, пр. Ленина, 92; e-mail: krictina578@gmail.com). Арляпов Вячеслав Алексеевич (Тула, Россия) – доктор технических наук, доцент кафедры «Химия» Тульского государственного университета (300012, г. Тула, пр. Ленина, 92; e-mail: v.a.arlyapov@gmail.com). Список литературы:
ШТАММ-ДЕСТРУКТОР ДИОКТИЛТЕРЕФТАЛАТА И ТЕРЕФТАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ РОДА RHODOCOCCUS О.В. Ястребова, Е.Г. Плотникова Получена: 27.10.2023 Рассмотрена: 14.11.2023 Опубликована: 14.12.2023 ![]() Аннотация:
Диоктилтерефталат (ДОТФ) – сложный эфир 2-этилгексанола и терефталевой кислоты (ТФК), широко используется в качестве промышленного пластификатора, характеризуется высокими диэлектрическими свойствами, холодостойкостью, пониженной летучестью, устойчивостью к разложению. В связи с повсеместным применением ДОТФ является распространенным загрязнителем окружающей среды. Наиболее экологически безопасным и эффективным методом утилизации фталатов признан биологический метод, основанный на способности бактерий к разложению фталатов, в том числе ДОТФ и ТФК – промежуточного продукта бактериальной деструкции ДОТФ. Изучена способность штамма Rhodococcus sp. S6, выделенного из активного ила биологических очистных сооружений химического предприятия (Пермский край), к росту на ДОТФ и ТФК в качестве единственного источника углерода и энергии. Установлено, что штамм S6 способен к утилизации 55,6 % ДОТФ (начальная концентрация 0,5 г/л) за 48 ч культивирования. Штамм S6 рос и утилизировал ТФК при концентрациях до 30 г/л. При выращивании штамма в среде с 20 г/л ТФК зафиксированы максимальные значения ростовых параметров: ОП600 = 1,72, удельная скорость роста культуры (0,07 ч–1). Наиболее высокий показатель утилизации ТФК наблюдался в среде с 1 г/л ТФК (87,0 % за 79 ч), тогда как при 20 г/л ТФК утилизация субстрата снижалась до 46,0 %, а при 30 г/л ТФК – до 11,4 %, за то же время культивирования. Для штаммов рода Rhodococcus ранее не показана способность к утилизации ТФК в концентрациях выше 10 г/л. Штамм Rhodococcus sp. S6 является перспективным для разработки методов биоремедиации почв и сточных вод, загрязненных ДОТФ и ТФК. Ключевые слова: Rhodococcus, биодеградация, диоктилтерефталат, терефталевая кислота. Сведения об авторах:
Ястребова Ольга Викторовна (Пермь, Россия) – кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории микробиологии техногенных экосистем Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиала ПФИЦ УрО РАН (614081, г. Пермь, ул. Голева, 13; e-mail: olyastr@mail.ru). Плотникова Елена Генриховна (Пермь, Россия) – доктор биологических наук, заведующая лабораторией микробиологии техногенных экосистем Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиала ПФИЦ УрО РАН (614081, г. Пермь, ул. Голева, 13; e-mail: peg_el@mail.ru). Список литературы: 1. Impact of environmental phthalate on human health and their bioremediation strategies using fungal cell factory / K.V. Naveen, K. Saravanakumar, 2. Influence of temperature on the emission of di-(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) from PVC flooring in the emission cell FLEC / C. Per Axel, L. Zhe, K.S.R. Vivi, 3. Liu Y., Chen Z., Shen J. Occurrence and removal characteristics of phthalate esters from typical water sources in Northeast China // Anal. Methods in Chem. – 2013. – Vol. 2. – P. 1–8. 4. Przybylinka P.A., Wyszkowski E. Environmental contamination with phthalates and its impact on living organisms // Ecol. Chem. Eng. – 2016. – 5. Staples C.A., Parkerton T.F., Peterson D.R. A risk assessment of selected phthalate esters in North American and Western European surface waters // Chemosphere. – 2000. – Vol. 40. – P. 885–891. 6. Liang D.-W., Zhang T., Fang H. Phthalates biodegradation in the environment // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 2008. – Vol. 80. – P. 183–198. 7. Bacterial community progression during food waste composting containing high dioctyl terephthalate (DOTP) concentration / H.T. Tran, C. Lin, X.T. Bui, T. Itayama, B.T. Dang, N.K. Cheruiyot, H.G. Hoang, C.T. Vu // Chemosphere. – 2021. – Vol. 265. – P. 129064. 8. Biodegradation of terephthalic acid by isolated active sludge microorganisms and monitoring of bacteria in a continuous stirred tank reactor / D. Aksu, C. Vura, B. Karabey, G. Ozdemir // Braz. Arch. Biol. Technol. – 2021. – Vol. 64. – P. 1678–4324. 9. Degradation of phthalate esters in an activated sludge wastewater treatment plant / P. Roslev, K. Vorkamp, J. Aarup, K. Frederiksen, P.H. Nielsen // Water research. – 2007. – Vol. 41. – P. 969–976. 10. Goud H.D., Parekh L., Ramakrishnan C.V. Treatment of DMT (Dimethyl terephthalate) industry waste water using mixed culture of bacteria and evaluation of treatment // J. Environ. Biol. – 1990. – Vol. 11. – P. 15–26. 11. Tserovska L., Dimkov R. Dimethylterephthalate catabolism by Pseudomonas sp. // J. Cult. Collections – 2002. – Vol. 3. – P. 33–37. 12. Ping W.Y., Gu J.-D. Degradability of dimethyl terephthalate by Variovorax paradoxus T4 and Sphingomonas yanoikuyae DOS01 isolated from deep-ocean sediments // Ecotoxicology. – 2006. – Vol. 15. – P. 549–557. 13. Transcriptional regulation of the terephthalate catabolism operon in Comamonas sp. strain E6 / D. Kasai, M. Kitajima, M. Fukuda, E. Masai // Appl. Environ. microbiol. – 2010. – Vol. 76. – № 18. – P. 6047–6055. 14. Transcriptomic analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp. strain RHA1 / H. Hara, L.D. Eltis, J.E. Davies, 15. Molecular and biochemical analysis of phthalate and terephthalate degradation by Rhodococcus sp. strain DK17 / K.Y. Choi, D. Kim, W.J. Sul, 16. Jin D.-C., Liang R.-X. Biodegradation of Di-n-Butyl Phthalate by Rhodococcus sp. JDC-11 and molecular detection of 3,4-phthalate dioxygenase gene // Microbiol. Biotechnol. – 2010. – Vol. 20, № 10. – P. 1440–1445. 17. Nalli S., Cooper D.G., Nicell J.A. Biodegradation of plasticizers by Rhodococcus rhodochrous // Biodegradation. – 2002. – Vol. 13. – P. 343–352. 18. Ястребова О.В., Корсакова Е.С., Плотникова Е.Г. Получение и характеристика бактериальных штаммов и ассоциаций, эффективно утилизирующих терефталевую кислоту // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. – 2022. – № 4. – С. 5–16. 19. Зайцев Г.М., Карасевич Ю. Н. Утилизация 4-хлорбензойной кислоты штаммом Arthrobacter globiformis // Микробиология. – 1981. – Т. 50. – С. 35–40. 20. Методы общей бактериологии: в 3 т. / пер. с англ. под ред. Ф. Герхардта [и др.]. – М.: Мир, 1983. – Т. 1. – 536 с. 21. Нетрусов А.И. Практикум по микробиологии. – М.: Академия, 2005. – 608 с. 22. Biodegradation of terephthalic acid by Rhodococcus biphenylivorans isolated from soil / N. Suwanawat, P. Parakulsuksatid, N. Nitayapat, W. Sanpamongkolchai // Int. J. Environ. Science and Development. – 2019. – Vol. 10, № 1. – P. 30–33. ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС БОРЩЕВИКА СОСНОВСКОГО КАК СРЕДСТВО ЛОКАЛЬНОГО ОГРАНИЧЕНИЯ ЕГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ А.В. Павлов Получена: 15.09.2023 Рассмотрена: 15.10.2023 Опубликована: 14.12.2023 ![]() Аннотация:
Предложен один из способов ограничения распространения агрессивного инвазивного растения борщевик Сосновского Heracleum sosnowskyi Manden, исключающий опасный контакт сока этого растения с кожным покровом человека. Этот способ основан на проведении инъекций 6 % яблочным уксусом в оптимальных объемах в стебель растения до его плодоношения. Проведение инъекции в полую часть стебля вызывает в течение 48 ч полный некроз наземной части растения, который подвергался контакту с пищевым яблочным уксусом. При этом ацетирование является исключительно селективным процессом, характерным только для борщевика Сосновского, и не оказывает негативных экологических последствий, наблюдаемых при применении глифосата, имидазолинина, сульфонилмочевины и других известных гербицидов. Для подтверждения исключительной селективности действий инъекций на борщевик в работе показано, что инъекции 6 % яблочного уксуса не действуют на пустотелые стебли осота огородного Sónchus oleráceus. Отмечено, что инъекции воды в стебли обоих видов сравниваемых растений не приводят к отмиранию их наземной части. Методами высокоэффективной жидкостной хроматографии показано, что в стеблях после инъекций 6 % яблочным уксусом через 48 ч наблюдается индуцированный рост содержания фуранокумаринов как ответной реакции на опасный для растения раздражитель, содержание ксантотоксина увеличилось в 1,7 раза. Ксантоксин вызывает окислительный стресс и клеточный апоптоз стебля борщевика Сосновского. Предлагаемый способ ограничения распространения борщевика Сосновского позволяет дифференцированно удалять верхнюю часть растения из природных ландшафтов без нарушения произрастания соседствующих видов растений. Ключевые слова: борщевик Сосновского, яблочный уксус, инъекции в стебли, некроз наземной части растения, фуранокумарины, жидкостная хроматография. Сведения об авторах:
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). Список литературы:
ЭФФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТНОГО ТЕЧЕНИЯ ПРИ ДИФФУЗИОННОМ МАССООБМЕНЕ В РАСПЛАВАХ ОЛОВО-СВИНЕЦ Н.П. Углев, С.Н. Углев, Е.Ф. Тимербулатова Получена: 27.10.2023 Рассмотрена: 14.11.2023 Опубликована: 14.12.2023 ![]() Аннотация:
Представлены экспериментальные доказательства существования второго механизма массообмена в металлических расплавах, действующего одновременно с диффузией. С этой целью проведены несколько экспериментов, условно обозначенные как «лиофобный фитиль», использующие в качестве модельной системы расплавы олова и свинца, как наиболее изученные в этом отношении. В результате исследования показано, что при введении в емкость с жидким свинцом вертикального кварцевого стержня, не смачиваемого обоими компонентами, кажущаяся скорость диффузии свинца вверх увеличивается в десятки раз, что может быть объяснено только дополнительным массопереносом его по поверхности стержня. Этот результат соответствует ранее сформулированным выводам о механизме гравитационной неустойчивости металлических расплавов в капиллярах, в котором процесс частичного расслоения также объясняется течением моноатомного слоя по межфазной поверхности между расплавом и лиофобной стенкой капилляра. При создании аналогичных условий для поверхностного течения вниз кажущаяся скорость диффузии может быть увеличена еще в большей степени – более чем на два порядка, что также может быть объяснено только появлением другого, более эффективного механизма массообмена. Этим механизмом предположительно является поверхностное течение тяжелого компонента по принципу простого гидравлического сифона, локализованного в пределах топологически связанной, единой межфазной поверхности, объединяющей объемы экспериментальной ячейки. Выявлено, что сужение поперечного периметра межфазного потока приводит к появлению локального повышения концентрации свинца, что связано с переходом части его атомов из одноатомного межфазного слоя в объем расплава, при этом свинец из основного потока продолжает стекать вниз, приводя к накоплению его в нижней части ячейки. В целом все выявленные эффекты подтверждают существование поверхностного течения компонентов расплава, которое должно учитываться при разработке теории жидкого состояния и представляет интерес для практического применения. Ключевые слова: диффузия в жидких металлах, лиофобный фитиль, поверхностное течение, межфазная поверхность, гидравлический сифон. Сведения об авторах:
Углев Николай Павлович (Пермь, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: ouglev2014@gmail.com). Углев Сергей Николаевич (Пермь, Россия) – генеральный директор ООО «Информационные технологии-Поволжье» (614016, г. Пермь, ул. Куйбышева, 47; e-mail: suglev@gmail.com). Тимербулатова Елизавета Фаизовна (Пермь, Россия) – магистр кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: liza.timerbulatowa@mail.ru). Список литературы:
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ НАВОДОРАЖИВАНИЯ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ СПЛАВОВ И СПЛАВОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ А.А. Молоканова, Д.В. Саулин Получена: 18.10.2023 Рассмотрена: 19.11.2023 Опубликована: 14.12.2023 ![]() Аннотация:
Представлены результаты исследования воздействия водорода на свойства коррозионно-стойких сплавов и сплавов цветных металлов при комнатной температуре и атмосферном давлении. Хорошо известно, что наводороживание металлов и сплавов является неизбежным процессом при наличии водорода, однако различные типы металлов и сплавов по-разному изменяют свои свойства. Так, у большинства сплавов это приводит к охрупчиванию, причем в разной степени, однако в отдельных случаях может появиться эффект размягчения сплава. Причины изменения свойств сплавов могут быть химическими или физическими. Термодинамические расчеты химического взаимодействия компонентов сплавов с водородом, которые могут привести к образованию внутри металла неметаллических соединений, показали, что наиболее вероятно образование этих соединений из-за содержания в сплавах углерода, титана, магния и циркония. Исследования наводораживания сплавов, компоненты которых не образуют с водородом химических соединений, показали, что в ходе наводораживания при комнатной температуре и атмосферном давлении в течение 1500–1600 ч образцы изменяли свою микротвердость в сторону увеличения или уменьшения. Корреляционный анализ показал наличие статистически значимой положительной связи между изменением микротвердости всех сплавов в процессе наводораживания и их начальной микротвердостью. Сплавы, имеющие микротвердость менее 160–170 HV, основу которых составляет медь и алюминий, показали размягчение в ходе наводораживания. Сплавы, основу которых составляет железо и титан, с мартенситной и аустенитной структурой, показали увеличение микротвердости. Обнаруженные особенности изменения твердости указанных сплавов в процессе наводораживания необходимо учитывать при их применении в средах, содержащих водород. Ключевые слова: водород, сплавы, термодинамический анализ, микротвердость, размягчение, охрупчивание, структура сплавов, корреляционный анализ. Сведения об авторах:
Молоканова Анастасия Александровна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: cool-a-kardas@ya.ru). Саулин Дмитрий Владимирович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Список литературы: 1. Hydrogen Embrittlement [Электронный ресурс]. – URL: https://ntrs. nasa.gov/api/citations/20160005654/downloads/20160005654 (дата обращения: 16.10.2023). 2. Влияние водородосодержащей среды при высоких температурах и давлениях на поведение металлов и конструкций из них [Электронный ресурс]. – URL: https://www.nature.com/articles/s41563-021-01050-y (дата обращения: 16.10.2023). 3. Chemical heterogeneity enhances hydrogen resistance in high-strength steels / B. Sun, W. Lu, B. Gault [et al.] // Nature Materials. – 2021. – Vol. 20. – 4. Gonzalez M.S., Hernandez I.R. Review: Hydrogen Embrittlement of Metals and Alloys in Combustion Engines // Tecnologia en Marcha. – 2018. – 5. Hydrogen damage of steels: A case study and hydrogen embrittlement model / M.B. Djukic, V. Sijacki Zeravcic, G.M. Bakic, A. Sedmak, B. Rajicic // Engineering Failure Analysis. – 2015. – Vol. 58. – P. 485–498. DOI: 10.1016/ j.engfailanal.2015.05.017 6. Traidia A., Chatzidouros E., Jouiad M. Review of hydrogen-assisted cracking models for application to service lifetime prediction and challenges in the oil and gas industry // Corrosion Reviews. – 2018. – Vol. 36 (4). – P. 323–347. DOI: 10.1515/corrrev-2017-0079 7. Hydrogen Embrittlement Mechanism in Fatigue Behavior of Austenitic and Martensitic Stainless Steels / S. Bruck, V. Schippl, M. Schwarz, H.-J. Christ, C.-P. Fritzen, S. Weihe // Metals. – 2018. – Vol. 8 (5). – P. 339. DOI: 10.3390/ met8050339 8. Hydrogen Embrittlement in High-Performance Alloys [Электронный ресурс]. – URL: https://www.mpie.de/4604692/hydrogen_embrittlement/ (дата обращения: 16.10.2023). 9. The synergistic action and interplay of hydrogen embrittlement mechanisms in steels and iron: Localized plasticity and decohesion [Электронный ресурс]. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013794418314 152?via%3Dihub/ (дата обращения: 16.10.2023). 10. Анализ теоретических представлений о механизмах водородного растрескивания металлов и сплавов / Н.Н. Сергеев, А.Н. Сергеев, С.Н. Кутепов, А.Е. Гвоздев, Е.В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. – 2017. – Т. 21, № 3(72). – С. 6–33. 11. Модели влияния водорода на механические свойства металлов и сплавов / Ю.А. Яковлев, В.А. Полянский, Ю.С. Седова, А.К. Беляев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2020. – № 3. – C. 136–160. 12. Hydrogen Embrittlement Understood / I.M. Robertson, P. Sofronis, 13. Влияние водорода на свойства высокопрочной коррозионной стали ВНС56-III (18Х13Н4К4С2АМ3-III) и пути устранения водородной хрупкости. – URL: http://viam-works.ru/ru/articles?art_id=1314/ (дата обращения: 16.10.2023). 14. Hydrogen assisted crack initiation and propagation in nickel-cobalt heat resistant superalloys [Электронный ресурс]. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452321619301404?via%3Dihub/ (дата обращения: 16.10.2023). 15. A New Model for Hydrogen-Assisted Cracking (Hydrogen "Embrittlement") [Электронный ресурс]. – URL: https://link.springer.com/article/ 10.1007/BF02642048/ (дата обращения: 16.10.2023). 16. Сергеев Н.Н., Кутепов С.Н. О взаимодействии водорода с дефектами кристаллической решетки в металлах и сплавах // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2017. – Вып. 4. Машиностроение и машиноведение. – C. 131–141. 17. Методы механических испытаний конструкционных материалов в среде водорода. – URL: http://book.sarov.ru/wp-content/uploads/2020/11/IHISM-12-2013-9.pdf (дата обращения: 16.10.2023). 18. Реакционные трубы для нефтехимии и нефтепереработки [Электронный ресурс]. – URL: https://magazine.neftegaz.ru/articles/neftekhimya/ 536529-reaktsionnye-truby-dlya-neftekhimii-i-neftepererabotki/ (дата обращения: 16.10.2023). 19. Hydrogen Re-Embrittlement of Aerospace grade High Strength Steels [Электронный ресурс]. – URL: https://www.fracturae.com/index.php/fis/article/ view/140 (дата обращения: 16.10.2023). 20. Hydrogen Effect against Hydrogen Embrittlement [Электронный ресурс]. – URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s11661-010-0275-6 (дата обращения: 16.10.2023). УСТАНОВЛЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПРОЦЕССА ЗОЛЬ-ГЕЛЬ СИНТЕЗА ДИОКСИДА КРЕМНИЯ НА ОСНОВЕ ТЕТРАЭТОКСИСИЛАНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПТОВОЛОКОННОГО ДАТЧИКА НА ПРИНЦИПЕ ОБРАТНЫХ ОТРАЖЕНИЙ Л.А. Жикина, А.М. Минкин, А.Н. Васянин, М.Т. Краузина, Н.А. Медведева Получена: 01.11.2023 Рассмотрена: 14.11.2023 Опубликована: 14.12.2023 ![]() Аннотация:
ирокое применение кварцевого стекла обуславливает неизменный интерес к совершенствованию технологии его производства. Кварцевые стекла, полученные золь-гель методом по многим параметрам, не уступают другим типам кварцевых стекол, а по некоторым даже их превосходят. Несмотря на кажущуюся простоту технологии золь-гель синтеза кварцевого стекла, в действительности она является сложным, многостадийным, каталитическим процессом, протекающим в гетерогенной системе. Следовательно, использование поточных аналитических методов с целью управления технологическими процессами золь-гель синтеза позволит контролировать ход реакции с точным прогнозированием завершения процесса и свойств конечного продукта. В данной работе продемонстрирован разработанный волоконно-оптический рефрактометр, позволяющий определять изменение показателя преломления по разности обратных отражений от брэгговской решетки и френелевских отражений от торца оптического волокна. Таким образом, была реализована так называемая «дифференциальная схема» измерения. С помощью предложенного волоконно-оптического рефрактометра были выполнены исследования реакции кислотного гидролиза тетраэтоксисилана (ТЭОС) в водно-спиртовой среде. Молярное соотношение исходных компонентов ТЭОС:C2H5OH:H2O:HCl (1:5,79:11,06:0,0012) и условия протекания гидролиза ТЭОС коррелируют с данными, представленными в классическом исследовании. Полученная кинетическая кривая характеризуется линейным подъемом с выходом на пологий участок. Линейный участок кинетической кривой имеет наклон, соответствующий реакции псевдопервого порядка гидролиза ТЭОС и близкий к линиям изменения концентрации ТЭОС по модели, представленной в классическом исследовании Фифе. Таким образом, экспериментальные результаты, полученные в работе, хорошо согласуются с известными литературными данными. Ключевые слова: кварцевое стекло, золь-гель синтез, гидролиз, конденсация, тетраэтоксисилан, диоксид кремния, рефрактометр, кинетика, обратные отражения, показатель преломления, ВБР. Сведения об авторах:
Жикина Людмила Алексеевна (Пермь, Россия) – начальник лаборатории научно-технического центра ПАО «ПНППК» (614007, г. Пермь, Минкин Александр Михайлович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры физической химии Пермского государственного национального исследовательского университета (614990, г. Пермь, Букирева, 15; e-mail: minkin.90@gmail.com). Васянин Александр Николаевич (Пермь, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры физической химии Пермского государственного национального исследовательского университета (614990, г. Пермь, Букирева, 15; e-mail: avasyanin@psu.ru). Краузина Марина Тахировна (Пермь, Россия) – кандидат физико-математических наук, старший преподаватель кафедры общей физики Пермского государственного национального исследовательского университета (614990, г. Пермь, Букирева, 15; e-mail: krauzina@psu.ru). Медведева Наталья Александровна (Пермь, Россия) – кандидат химических наук, заведующая кафедрой физической химии, заведующая лабораториями ЦК НТИ «Фотоника» Пермского государственного национального исследовательского университета (614990, г. Пермь, Букирева, 15; e-mail: nata-kladova@yandex.ru). Список литературы:
ОСНОВНЫЕ ПУТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ А.Р. Кобелева, Е.О. Кузина, А.П. Жуковская Получена: 01.11.2023 Рассмотрена: 11.11.2023 Опубликована: 14.12.2023 ![]() Аннотация:
Способность двуокиси марганца проявлять каталитическое действие позволяет производить катализаторы на его основе. На сегодняшний день марганецсодержащие катализаторы нашли широкое применение в различных сферах: каталитическая очистка воздуха от кислородсодержащих примесей; очистка природных вод от железа; очистка газов от оксидов азота и углерода и другие сферы. Традиционными способами получения диоксида марганца считаются химическое и электрохимическое осаждение. Однако в последнее время намечается развитие технологий в сторону использования новых современных технологических приемов, позволяющих получить диоксид марганца активной модификации с более выраженными каталитическими свойствами. В связи с широким распространением марганцевых катализаторов все большую актуальность приобретают исследования, посвященные поиску новых и более эффективных способов синтеза катализаторов на основе марганца. На основе данных научной и патентной литературы были выявлены основные пути развития технологии марганецсодержащих катализаторов: разработка принципиально новых способов получения марганцевых катализаторов, разработка и совершенствование метода формования гранул, корректировка сложного композиционного состава катализатора и его модификации, увеличение каталитической активности и поиск новых форм и носителей активного компоненте. Из ряда направлений совершенствования можно выделить направление модифицирования катализатора на основе диоксида марганца различными компонентами в виде оксидов металлов. В зависимости от области применения активность катализатору могут придавать различные соединения металлов переходных групп Периодической таблицы Менделеева. Определены наиболее перспективные разработки в области получения катализаторов на основе диоксида марганца и показаны новые сферы применения каталитических композиций Ключевые слова: марганецсодержащие катализаторы; совершенствование технологии; диоксид марганца; каталитическая очистка. Сведения об авторах:
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). 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). Список литературы:
ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗ ВЯЗКОСТИ СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА Б.И. Стародубцев, В.А. Сидоров Получена: 07.09.2023 Рассмотрена: 14.11.2023 Опубликована: 14.12.2023 ![]() Аннотация:
Разработаны методы диагностирования свойств смазочного материала в полевых условиях при отсутствии времени на проведение длительных лабораторных экспериментов. Рассмотрено применение этих способов без дорогостоящего оборудования для исключения преждевременной замены смазки либо, наоборот, ее замену лишь после утраты ею требуемых триботехнических свойств. Основным определяющим параметром состояния смазочного материала принята вязкость. При получении конкретной действительной картины рассмотрен производственный случай влияния повышенных температур на состояние вязкости масла на примере работы насоса для транспортирования сжиженных углеводородов. В работе рассматриваются четыре пробы смазочного материала, три из которых работали при различных условиях, а четвертая выступает в качестве эталона для сравнения. Проведение анализа смазки выполнялось посредством нескольких усовершенствованных методов капельного контроля. Первый метод заключался в получении масляного пятна на горизонтально расположенном листе офисной бумаги и измерении его размеров через заданные интервалы времени. Подразумевалось, что при снижении или увеличении вязкости масла разительно изменится распространение масляного пятна на бумаге. Однако в результате проведения ряда экспериментов разница между рабочими маслами и свежим оказалась незначительной и зависела от множества факторов, одним из которых является температура окружающей среды. После выявления такого значительного влияния температуры на показатель вязкости проведен эксперимент, в котором определена степень влияния температуры смазочного материала на вязкость и получена более корректная картина при проведении анализа смазки. Следующим методом контроля состояния смазки было нанесение смазочного материала на лист бумаги, расположенный под определенными углами и за указанное время был измерен пройденный путь масляной капли. Данный метод показал неожиданные результаты и должен быть рассмотрен более подробно при изменении входных параметров. Ключевые слова: индустриальное масло, кинематическая вязкость, триботехнические свойства, хроматографический метод, визуальный контроль, вискозиметр, масляное пятно. Сведения об авторах:
Стародубцев Борис Игоревич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: bistarodubcev@pstu.ru). Сидоров Владимир Анатольевич (Донецк, ДНР, Россия) – доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Механическое оборудование заводов черной металлургии» им. проф. Седуша В.Я. Донецкого национального технического университета (83001, г. Донецк, ул. Артема, 58, e-mail: sidorov_va58@mail.ru). Список литературы: 1. Седуш В.Я. Надежность. Ремонт и монтаж металлургических машин: учеб. – 2-е изд., перераб. и доп. – Киев: Донецк: Вища школа, 1981. – 263 с. 2. Кудрявцев В.Н. Детали машин: учеб. – Л.: Машиностроение: Ленингр. отд-ние, 1980. – 464 с. 3. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: справ. / А.Г. Анисимов, К.М. Бадыштова, С.А. Бнатов [и др.]. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Техинформ, 1999. – 596 с. 4. Епифанцев Ю.А. Эксплуатация и организация ремонтов металлургического оборудования: учеб. пособие. – М.: Юрайт, 2023. – 160 с. 5. Гаркунов Д.H., Корник H.H. Виды трения и износа. Эксплуатационные повреждения деталей и машин. – M.: МСХА, 2003. – 344 с. 6. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. – Киев: Техника, 1970. – 396 с. 7. Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Трение и износ в экстремальных условиях: справ. – М.: Машиностроение, 1986. – 224 с. 8. Fhoenes H.W., Baner K., Herman P. Evfahrungen mit der Vickers – Emgelse – uenpumpe // Schiertechnik Tribologie. – 1978. – № 4, August. S9. 9. Исследование противоизносных свойств масел серия ИГП с памятью пластичных насосов / С.В. Венцель, Г.Ф. Ливода [и др.] // Трение и износ. – 1982. – Т. 3, № 6. – С. 1031–1035. 10. Лопятко О.П., Арсенов В.Б. Методика оценки противоизносных свойств рабочих жидкостей объемных гидроприводов машин / Ин-т проблем надежности и долговечности машин АН БССР. – Минск, 1975. – 47 с. 11. Правила технической эксплуатации механического оборудования непрерывных широкополосных станов горячей прокатки / В.М. Натыкин 12. ГОСТ 11063–77. Масла моторные с присадками. Метод определения стабильности по индукционному периоду осадкообразования. – М., 1977. 13. Розенберг Ю.А. Эксплуатационные свойства смазочных материалов и их оценка // Вестник машиностроения. – 1975. – № 8. – С. 42–49. 14. Диагностика состояния моторного масла [Электронный ресурс]. – URL: https://autogener.ru/maslo/opredelit-sostoyanie-masla.php (дата обращения: 16.10.2023). 15. Булавка Ю.А., Мелешко А.В. Анализ эффективности экспресс-тестов для определения срока замены отработанного моторного масла // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В. – 2023. – № 1. – С. 100–107. 16. Капельный тест моторного масла на бумаге [Электронный ресурс]. – URL: https://mirsmazok.ru/motornye-masla/kapelnyy-test-motornogo-masla-na-bumage/ (дата обращения: 16.10.2023). 17. Розбах О.В. Экспресс-диагностика качества высокощелочных моторных масел способом «капельной пробы»: дис. … канд. техн. наук: 05.20.03. – Омск, 2006. – 137 с. 18. Пат. 2057326 С1 Рос. Федерация, МПК G01N 25/02. Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов / Б.И. Ковальский, Л.Н. Деревягина, И.А. Кириченко. – Опубл. 27.03. 1996. – Бюл. № 9. 19. А.с. 113465 СССР, G01N 33/30. Метод оценки термической стабильности смазочных масел / К.К. Папок. – Опубл. 01.01.1958. 20. Зависимость вязкости и плотности моторных масел от температуры / А.Н. Рыхлик, И.Д. Данцевич, И.В. Закревский, В.К. Корнеева // Техсервис – 2019: материалы науч.-практ. конф. студ. и магистрантов / БГАТУ. – Минск, 2019. – С. 94–98.
| ||