ВЕСТНИК
ПЕРМСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА | ||
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ ЭКСТРАКТОВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ВКУСОАРОМАТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КЕФИРА А.А. Васильева, Е.Ю. Захарчук, Т.М. Панова Получена: 01.11.2019 Рассмотрена: 01.11.2019 Опубликована: 30.12.2019 ![]() Аннотация:
Представлена разработка технологии получения кефира с улучшенными вкусоароматическими свойствами. Предложено использовать экстракты растительного происхождения, а именно: травы стевии и плодов шиповника, которые позволят улучшить не только вкусоароматические, но и биологические свойства продукта. На первом этапе исследований были получены водные экстракты травы стевии, а также водные и водно-спиртовые экстракты плодов шиповника определенного гранулометрического состава при разных режимах. В качестве варьируемых факторов рассматривали температуру, гидромодуль, присутствие ультразвука и продолжительность. Наибольшая степень извлечения экстрактивных веществ их травы стевии достигнута в присутствии ультразвука при гидромодуле 15. Использование водно-спиртового раствора существенно повышает эффективность экстрагирования шиповника, так как данный экстрагент хорошо извлекает как водорастворимые, так и жирорастворимые компоненты сырья. Содержание жирорастворимых каротиноидов в водно-спиртовом экстракте на 35 % выше по сравнению с водным экстрактом, а на извлечение аскорбиновой кислоты тип экстрагента влияния не оказывает. На основании полученных данных рекомендован оптимальный режим получения экстрактов травы стевии и плодов шиповника. На втором этапе эти экстракты использовали в качестве вкусоароматической добавки при получении кефира. Исходным сырьем было молоко коровье пастеризованное. Биологический объект – комбинированная закваска: молочнокислые бактерии (Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris) и кефирный грибок, в состав которого входят молочнокислые, уксуснокислые бактерии и молочные дрожжи. Параметры процесса сквашивания выбраны в соответствии с технологической инструкцией Ирбитского молочного завода (Свердловская область). На основании полученных результатов рекомендован следующий режим сквашивания: дозировка внесения экстрактов: стевии (водный) – 1,55 %; шиповника (водно-спиртовый) – 2,5 %; продолжительность сквашивания – 10 ч. Полученная проба кефира характеризуется сладко-медовым фруктовым ароматом и приятным сладковатым вкусом. Проведенные технико-экономические расчеты показали экономическую целесообразность предлагаемых мероприятий. За счет сокращения продолжительности сквашивания возможно увеличение мощности производства. Улучшенные вкусоароматические и биологические свойства полученного кефира позволят расширить ассортимент продукции и привлечь новых потребителей. Ключевые слова: кефир, улучшение органолептических и биологических свойств, растительные добавки, трава стевии, плоды шиповника. Сведения об авторах:
Васильева Алина Аркадьевна (Екатеринбург, Россия) – магистр Уральского государственного лесотехнического университета (620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, 37/5; e-mail: voyc_alina@mail.ru). Захарчук Елизавета Юрьевна (Екатеринбург, Россия) – студент Уральского государственного лесотехнического университета (620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, 37/5). Панова Татьяна Михайловна (Екатеринбург, Россия) – старший преподаватель кафедры химической технологии древесины, биотехнологии и наноматериалов Уральского государственного лесотехнического университета (620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, 37/5; e-mail: ptm55@yandex.ru). Список литературы:
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЙОГУРТА С ПОВЫШЕННОЙ ПРОБИОТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ А.А. Васильева, А.А. Яниева, Т.М. Панова Получена: 01.11.2019 Рассмотрена: 01.11.2019 Опубликована: 30.12.2019 ![]() Аннотация:
Рассмотрен процесс ферментации молока различными видами пробиотических микроорганизмов при получении функционального кисломолочного напитка. Традиционная закваска для йогурта включает штаммы культур термофильного молочнокислого стрептококка (Streptococcus thermophilus) и болгарской палочки (Lactobacillus delbrueckii Bulgaricus). В качестве питательной среды для исследования использовали молоко изготовителя «Богдановичский городской молочный завод», Ключевые слова: йогурт, пробиотические свойства, закваска комбинированная. Сведения об авторах:
Васильева Алина Аркадьевна (Екатеринбург, Россия) – магистр Уральского государственного лесотехнического университета (620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, 37/5; e-mail: voyc_alina@mail.ru). Яниева Анастасия Альбертовна (Екатеринбург, Россия) – студент Уральского государственного лесотехнического университета (620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, 37/5). Панова Татьяна Михайловна (Екатеринбург, Россия) – старший преподаватель кафедры химической технологии древесины, биотехнологии и наноматериалов Уральского государственного лесотехнического университета (620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, 37/5; e-mail: ptm55@yandex.ru). Список литературы:
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ФАКТОРОВ НА ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ ГИДРОЛИЗ ЛАКТОЗЫ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ Н.Б. Ходяшев, Е.А. Вихарева, Е.А. Ратников Получена: 05.11.2019 Рассмотрена: 05.11.2019 Опубликована: 30.12.2019 ![]() Аннотация:
Молочная сыворотка является вторичным молочным сырьем, содержит в своем составе углеводы, белки, минеральные соли, витамины, микроэлементы. Основной компонент сыворотки – лактоза. Известно превращение лактозы в моносахара – глюкозу и галактозу с участием фермента b-галактозидазы. Однако малоизученным является влияние типа фермента, температурного фактора, соотношения фермент–субстрат на полноту процесса ферментативного гидролиза лактозы молочной сыворотки. В настоящей работе исследовано влияние температуры и других факторов ферментативного гидролиза лактозы молочной творожной сыворотки. В качестве фермента использован коммерческий препарат b-галактозидаза – «Лактазар» (ОАО «Фармстандарт-Лексредства», Россия). Показано, что в области температур 30–45 °С наблюдается увеличение скорости ферментативного гидролиза. Дальнейшее повышение температуры до 50 °С приводит к уменьшению скорости образования моносахаров – глюкозы и галактозы. Такой характер влияния температурного фактора связан со структурными изменениями в b-галактозидазе препарата «Лактазар» и снижением ее ферментативной активности. В результате расчета по экспериментальным данным для температур 30–50 °С величина кажущейся энергии активации ферментативного гидролиза составила 11,8 кДж/моль. Проведено исследование влияния соотношения массы введенного препарата «Лактазар» к объему сыворотки с содержанием лактозы в пределах 36,4–42,2 г/л. Установлено, что добавление »0,1 мас. % препарата b-галактозидаза – «Лактазар» достаточно для обеспечения »90 % степени превращения лактозы молочной сыворотки в моносахара при температуре 45 °С. При этом период времени »6 ч достаточен для достижения указанной степени превращения. Ключевые слова: ферментативный гидролиз, лактоза, молочная сыворотка, Сведения об авторах:
Ходяшев Николай Борисович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, заведующий кафедрой химии и биотехнологии Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: vvv@pstu.ru). Вихарева Елизавета Андреевна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры химии и биотехнологии Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: elizaveta.vihareva@mail.ru). Ратников Егор Александрович (Пермь, Россия) – студент кафедры химии и биотехнологии Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: ratnikov.egor@59.ru). Список литературы:
СОРБЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КОМБИНИРОВАННОГО СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА И ХИТОЗАНА ПО ОТНОШЕНИЮ К НЕФТИ, РАЗЛИТОЙ НА ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ Т.К.А. Куен, Л.А. Зенитова Получена: 01.11.2019 Рассмотрена: 01.11.2019 Опубликована: 30.12.2019 ![]() Аннотация:
Ранее были получены сорбенты для сбора нефти с водной поверхности на основе эластичного и полужесткого пенополиуретана, наполненные двумя видами хитозана: растворимого в воде и растворимого в кислоте. Выявлено, что наилучшей поглощающей способностью обладают сорбенты, наполненные хитозаном, растворимым в кислоте в количестве 30 мас. % (ППУэл-30-ХК) и 50 мас. % (ППУпж -50-ХК). В данном исследовании приведены результаты по оценке сорбирующей способности тех же сорбентов при поглощении системы нефть–вода, так как на практике разливы нефти наиболее часто случаются на водной поверхности. В качестве воды используется морская, речная и дистиллированная вода. Выявлено, что водоемкость сорбента ППУэл-30-ХК существенно ниже нефтеемкости. При этом после 60 мин сорбции поглотительная способность по отношению к нефти начинает падать. Напротив, водоемкость его постоянно растет и после 60 мин экспозиции скорость сорбции воды увеличивается. После 30 мин экспозиции способность сорбента к поглощению в порядке убывания следующая: морская вода > речная вода > дистиллированная вода. Сорбция нефти ППУэл-30-ХК происходит с большой скоростью в первые 20 мин. Далее кривая сорбции выходит на плато. Закономерно кривая десорбции располагается ниже кривой сорбции. Интенсивная десорбция с поверхности сорбента в количестве »25 % происходит за первые 40 мин. Оценена возможность повторного использования отработанного сорбента. После первого цикла использования нефтеемкость сорбентов существенно уменьшается. Количество циклов повторного использования сорбента ППУэл-30-ХК может достигать 24. Ключевые слова: сорбент, хитозан, пенополиуретан, нефть, десорбции. Сведения об авторах:
Куен Тхи Куинь Ань (Казань, Россия) – аспирант кафедры «Технология синтетического каучука», Казанский национальный исследовательский технологический университет (420015, ул. К. Маркса, 68; e-mail: quynhanhmoitruong@gmail.com). Зенитова Любовь Андреевна (Казань, Россия) – доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Технология синтетического каучука», Казанский национальный исследовательский технологический университет (420015, ул. К. Маркса, 68; e-mail: liubov_zenitova@mail.ru). Список литературы:
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ СОЕДИНЕНИЙ РТУТИ УГЛЕРОДНЫМИ СОРБЕНТАМИ Е.А. Фарберова, А.В. Трапезникова, Д.С. Шадрин, Е.А. Тиньгаева, А.М. Морева, А.С. Храмухина Получена: 26.10.2019 Рассмотрена: 26.10.2019 Опубликована: 30.12.2019 ![]() Аннотация:
Проблема очистки сточных вод от ионов ртути на сегодняшний день не решена окончательно. Данная работа посвящена исследованию возможности разработки углеродного сорбента с добавкой реагента ТМТ 15, предлагаемого в последнее время для извлечения тяжелых металлов. Приведены результаты исследования возможности осаждения ионов ртути (II) реагентом ТМТ 15, представляющим собой 15 % водно-щелочной раствор тринатриевой соли 1,3,5-триазин-2,4,6-тритиола. Осаждение ионов ртути (II) проводили из модельных растворов сточной воды с содержанием ионов ртути (II) 15,5 и 1,3 мг/дм3. Исследована зависимость образования осадка Hg-TMT от рН осаждения. Установлено, что наибольшая степень извлечения (99,8 %) наблюдается при осаждении ионов Hg2+ реагентом ТМТ 15 из очищаемого раствора в кислой среде. В качестве углеродных сорбентов и носителей активной добавки ТМТ для применения в процессе очистки сточной воды от ртути исследованы активные угли производства АО «Сорбент» г. Пермь. Определение сорбционных характеристик сорбентов по ионам ртути проводили в статическом режиме при содержании ртути в очищаемом растворе Для повышения эффективности углеродного сорбента по извлечению ртути из сточных вод проведено импрегнирование образца активного угля АГ-3 водно-щелочным раствором реагента ТМТ 15. Отмечено, что степень извлечения ртути при концентрациях 8,22 и 11,12 мг/дм³ увеличивается с уменьшением содержания ТМТ в сорбенте. Содержание добавки ТМТ в количестве 0,012 г/г сорбента обеспечивает высокую эффективность поглощения ртути. Ключевые слова: очистка сточных вод, ртуть, реагент ТМТ 15, осаждение, активные угли, сорбция. Сведения об авторах:
Фарберова Елена Абрамовна (Пермь, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры химии и биотехнологии Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: elenafarb@gmail.com). Трапезникова Анастасия Владимировна (Пермь, Россия) – бакалавр Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: austinanomic6@gmail.com). Шадрин Дмитрий Сергеевич (Пермь, Россия) – магистрант Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: sir.shadrindmitri@yandex.ru). Тиньгаева Елена Александровна (Пермь, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры химии и биотехнологии Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский просп., 29; e-mail: teengaeva@mail.ru). Морева Анна Михайловна (Пермь, Россия) – учащаяся МБОУ «Лицей № 1» (614013, г. Пермь, ул. Профессора Дедюкина, 8а; e-mail: annam7031@gmail.com). Храмухина Александра Сергеевна (Пермь, Россия) – учащаяся МБОУ «Лицей № 1» (614013, г. Пермь, ул. Профессора Дедюкина, 8а; e-mail: hramuhinaaa@gmail.com). Список литературы:
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ СТРУВИТА ИЗ СТОЧНЫХ ВОД А.А. Яковлева, Н.И. Якушева, О.А. Федотова Получена: 01.11.2019 Рассмотрена: 01.11.2019 Опубликована: 30.12.2019 ![]() Аннотация:
В настоящее время проблема переработки сточных вод приобретает все большую актуальность во всем мире. В процессе хозяйственной деятельности современное общество потребляет огромные количества воды, большая часть которой в результате становится загрязненной самыми различными веществами. При их попадании в окружающую среду экологии наносится огромный ущерб, и поэтому они подлежат обязательной очистке. В связи с этим обработка сточных вод имеет первостепенное значение для сохранения экологии. Чтобы обеспечить обработку сточных вод в должной мере, необходимо использовать специальное оборудование и технологические комплексы, с помощью которых достигаются установленные нормативы загрязнения стоков, определенные в соответствующих документах. Наиболее часто сточные воды загрязнены аммонийным азотом. При переработке таких сточных вод аммонийный азот может восстанавливаться в виде струвита. Накопление струвита на стенках труб и поверхностях оборудования является серьезной проблемой для очистной промышленности. Струвит представляет собой комплексное удобрение, содержащее три питательных элемента (азот, фосфор и магний). Из анализа научной и патентной литературы выделены основные методы получения струвита из сточных вод. Дана краткая характеристика каждому из методов получения. На основе изученной литературы выделены следующие основные методы очистки сточных вод: химические, биологические и электрохимические. Выявлено, что к настоящему времени для очистки сточных вод используют как химические методы очистки, так и биологические и электрохимические. Существенным недостатком при использовании биологических методов является образование избыточного ила, в результате чего возникает проблема его утилизации. Химические методы очистки объединяет то, что в качестве осадителя используют недорогие соли магния, также поддерживают pH сточной воды в пределах 7–10. Электрохимические методы позволяют извлекать струвит посредством электролиза из сточных вод при относительно простой технологической схеме очистки без использования химических реагентов, но их основной недостаток – большой расход электроэнергии. Ключевые слова: сточная вода, очистка сточных вод; струвит (магнийаммонийфосфат, МАФ); аммонийный азот, осаждение струвита, химические методы, биологические и электрохимические методы. Сведения об авторах:
Яковлева Анастасия Александровна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры химических технологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: anasyak1503@gmail.com). Якушева Наталья Ильинична (Пермь, Россия) – бакалавр кафедры химических технологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: yourlife2017@outlook.com). Федотова Ольга Александровна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры химических технологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: chydinova.olga@rambler.ru). Список литературы: 1. Лобанов С.А. Технология выделения и утилизации аммонийного азота из сточных вод химических предприятий: дис. … канд. техн. наук. – Пермь, 2007. – 111 с. 2. Пат. 103848540А Китай, МПК C02F. Техника переработки аммиачно-азотной сточной воды с получением струвита / Чжан Чжаньсяо, Лю Яли, 3. Пат. 108057414A Китай, МПК C02F. Способ извлечения азота и фосфора из сточных вод через кристалл магния аммония фосфата / Цзоу Хуа, Чжу Жун. – заявл. 19.12.2017; опубл. 22.05.2018. 4. Пат. 102690000A Китай, МПК C02F/00. Способ очистки сточных вод с использованием технологии получения струвита / Лю Юй, Песня Гонгу. – заявл. 11.05.2012; опубл. 26.09.2012. 5. Пат. 102690001A Китай, МПК C02F. Метод обработки сточных вод с высоким содержанием аммиака, азота и фосфора путём химического осаждения / Лу Чжаося, Лу Юйюань, Тан Синчжун. – заявл. 06.06.2012; опубл. 30.10.2013. 6. Пат. 201678504U Китай, МПК C02F. Устройство для очистки сточных вод с высокой концентрацией аммиака / Донг Юаньхуа, Лю Юнь. – 7. Пат. 102017108416A1 Германия, МПК C02F1/5254. Способ осаждения фосфора и натрия в стоках / Иоахим Клеменс, Кристин Оперпер. – 8. Цинти Лин, Чжилин Чен, Джитинг Лю. Оптимизация кристаллизации струвита для извлечения питательных веществ из неочищенных сточных вод от свиноферм // Опреснение и водоподготовка. – 2014. – № 8. – С. 25–40. 9. Янг Хао Лиу, Янг Хао Кваг, Джи Хау Ким. Восстановление азота 10. Соня Г. Барбоса, Марина Мадалена Алвес. План экспериментов по оценке удаления фосфора из источника отделения мочи с использованием разных источников магния // Журнал химического машиностроения. – 2016. – № 298. – С. 146–153. 11. Хаиминг Хуанг, Пенг Чанг, Дингдиг Чанг. Восстановление питательных веществ из сточных вод от свиноферм // Журнал Тайваньского института инженеров-химиков. – 2017. – № 70. – С. 209–2018. 12. Ревво А.В., Студенок А.Г., Студенок Г.А. Оценка методов очистки сточных вод от соединений азота для дренажных вод горных предприятий // Известия Уральского государственного горного университета. – 2013. – № 2. – С. 26–29. 13. Пат. 2454374C Рос. Федерация, МПК C02F3/00. Способ удаления фосфора и магния при очистке сточных вод активированным илом и система выделения струвита / Роберт Бауер. – заявл. 02.02.2009; опубл. 27.06.2012. 14. The use of wastewater as fertilizer / Fraunhofer-Gesellschaft // ScienceDaily. – 2012. – no. 25. – Р. 25–30. 15. Recycling electrolytically dissolved struvite to extract phosphates and nitrogen from pig wastewater / Ying Hao Liua, Sanjay Kumar, Jung Hoon Kwag, Jae Hwan Kimb, Jeong Dae Kima, Chang Six Raa // Journal of Hazardous Materials. – 2011. – no. 195. – Р. 175–181. ВЛИЯНИЕ ОДНОСТЕННЫХ НАНОТРУБОК НА СВОЙСТВА СИНТЕТИЧЕСКИХ ПЕКОВ ИЗ ТЯЖЕЛОЙ СМОЛЫ ПИРОЛИЗА Е.П. Мартюшева, А.Л. Абатуров, Д.М. Кисельков, И.В. Москалев Получена: 25.11.2019 Рассмотрена: 25.11.2019 Опубликована: 30.12.2019 ![]() Аннотация:
Синтетический пек – богатый углеродом материал, используемый в качестве пропиточного и связующего состава при производстве множества углеродных материалов, прежде всего это конструкционные и электродные графиты, используемые в металлургии и металлообработке. Согласно литературным данным, ввод наноуглеродных добавок, например многостенных углеродных нанотрубок, позволяет повышать важные характеристики синтетических пеков, например графитируемость углерода на их основе. В настоящей работе рассматривается получение и основные свойства синтетических пеков из тяжелой смолы пиролиза путем ввода углеродных нанотрубок и дальнейшей термической обработки. В первую очередь интерес представляет соотношение коксуемость пека – температура размягчения пека, определяющее его способность проникать в поры пропитываемого углеродного материала и заполнять их углеродом при карбонизации. В качестве вводимых были впервые использованы одностенные нанотрубки (отечественные, производства OCSiAl). Отдельно были рассмотрены способы диспергирования одностенных нанотрубок. Показано, что мягкое ультразвуковое воздействие само по себе не обеспечивает качественного диспергирования нанотрубок. В свою очередь, комбинация ультразвукового воздействия и обработки смесью концентрированных серной и азотной кислот позволяет диспергировать нанотрубки значительно лучше. Для термообработки навесок тяжелой смолы пиролиза с введенными нанотрубками была сконструирована специальная печь-колбонагреватель, исключающая локальные перегревы и позволяющая вести процесс в изотермических условиях, что обеспечивает точность в соблюдении режимов термообработки сырья. В ходе работы было показано, что ввод одностенных нанотрубок в тяжелую смолу пиролиза повышает вязкость образующихся пеков, коксуемость при этом также растет. Однако пеки с добавками нанотрубок характеризуются совокупным соотношением коксуемость – температура размягчения не выше, чем пеки без добавок. Таким образом, несмотря на положительное влияние углеродных нанотрубок на графитируемость углерода, образуемого из пеков, ввод одностенных углеродных нанотрубок не подходит в качестве способа повышения соотношения коксуемость– температура размягчения для пеков. Ключевые слова: пек, углеродные нанотрубки, коксуемость, углерод, графит. Сведения об авторах:
Мартюшева Екатерина Павловна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры химических технологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: mkaterina201597@gmail.com). Абатуров Александр Леонидович (Пермь, Россия) – младший научный сотрудник Института технической химии УрО РАН (614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, 3; e-mail: sasha6592@mail.ru). Кисельков Дмитрий Михайлович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, научный сотрудник Института технической химии УрО РАН (614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, 3; e-mail: dkiselkov@yandex.ru). Москалев Илья Валерьевич (Пермь, Россия) – инженер Института технической химии УрО РАН (614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, 3; e-mail: moskaleviv@yandex.ru). Список литературы:
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АГЛОМЕРИРОВАННОГО ФЛОТАЦИОННОГО ХЛОРИСТОГО КАЛИЯ Д.А. Мунин, М.В. Черепанова, В.З. Пойлов, А.С. Подтынова Получена: 31.10.2019 Рассмотрена: 31.10.2019 Опубликована: 30.12.2019 ![]() Аннотация:
Образующийся в промышленности пылевидный флотационный хлорид калия (КС1) на стадии сушки в циклонном аппарате смешивают с готовым продуктом, что приводит к его пылимости и слеживаемости, а также повышению гигроскопичности и потерям при транспортировании. Агломерация формованием флотационного хлорида калия с циклонной пылью KCl позволит улучшить реологические свойства получаемого гранулята. Исследование особенностей агломерации с различными связующими веществами позволит изучить их влияние на эффективность процесса и качество получаемого продукта. Проблема утилизации пылевидной фракции хлорида калия, образующейся при сушке готового продукта и транспортировке, является важным вопросом, от которого зависит сохранение товарных характеристик удобрения при доставке потребителю. В статье рассмотрен процесс агломерации пылевидного флотационного хлорида калия, установлены особенности агломерации увлажненной тукосмеси с использованием различных связующих веществ. Качество получаемого продукта оценивали путем определения гранулометрического состава с применением ситового метода анализа и измерения динамической прочности получаемого агломерированного продукта на приборе контроля пылимости гранул. Установлено, что повышение влажности гранулируемой смеси способствует увеличению содержания фракции менее 1,25 более 0,90 на 15,5 % и динамической прочности; использование связующего вещества (раствор галургического хлорида калия) оказывает положительное влияние на качество получаемого продукта, повышая прочность агломератов и уменьшая выход мелкой фракции (менее 0,140 мм) до 0,69 %. Применение раствора галургического KCl позволяет получить агломераты с размером, близким к товарной фракции и с достаточно высокой динамической прочностью (изменение среднего размера частиц после испытания на динамическую прочность до 17,6 %). Ключевые слова: пылевидный флотационный хлорид калия, гранула, агломерация, формование, динамическая прочность, товарная фракция, частица. Сведения об авторах:
Мунин Дмитрий Андреевич (Пермь, Россия) – аспирант кафедры химических технологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: demon011093@yandex.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). Пойлов Владимир Зотович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой химических технологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: vladimirpoilov@mail.ru). Подтынова Александра Сергеевна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры химических технологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: ipodtynova@yandex.ru). Список литературы: 1. Пат. 2556939 Рос. Федерация, МПК C01D3/08, C01D3/06. 2. Гранулирование циклонной пыли хлорида калия методом окатывания / О.А. Федотова, В.З. Пойлов, Э.Г. Сидельникова, М.В. Сыромятникова, А.В. Новоселов // Вестник казанского технологического университета. – 2011. – № 3. – С. 29–34. 3. Кочетков В.Н. Гранулирование минеральных удобрений. – М.: Химия, 1975. – 224 с. 4. Narang Sherif Ajit S., Badawy I.F. Handbook of Pharmaceutical Wet Granulation: Theory and Practice in a Quality by Design Paradigm. – New York: Informa healthcare, 2019 – 890 р. 5. ГОСТ 21560.3–82. Удобрения минеральные. Метод определения динамической прочности и истираемости. – М., 1983. – С. 1–3. 6. Влияние условий хранения и транспортировки на физико-механические свойства гранулированного хлорида калия / М.В. Черепанова, И.С. Потапов, В.З. Пойлов, К.В. Попова, С.Н. Алиферова // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. – 2012. – № 13. – С. 35–42. 7. Матусевич Л.Н. Кристаллизация из растворов в химической промышленности. – М.: Химия, 1968. – 304 с. 8. Пат. 95106213 Рос. Федерация, МПК C05D1/02. Способ получения гранулированного хлористого калия / Сквирский Л.Я., Поликша А.М., Сабиров Р.Х., Чернов В.С., Фролов Н.П., Вахрушев А.М., Козел З.Л. – № 95106213/25; заявл. 19.04.1995; опубл. 20.01.1997. 9. Пат. 2428379 Рос. Федерация, МПК B01J2/00, C01D3/22. Способ получения хлористого калия с улучшенными реологическими свойствами / Андреева Н.К., Букша Ю.В., Осипова Г.В., Сафрыгин Ю.С., Тимофеев В.И. – № 2009140851/05; заявл. 03.11.2009; опубл. 10.09.2011. 10. Пат. 2213078 Рос. Федерация, МПК C01D3/04. Способ получения агломерированного хлористого калия / Букша Ю.В., Перминов Л.М., Дерябин П.А., Фролов С.Б., Гержберг Ю.И. – № 2001124027/12; заявл. 29.08.2001; опубл. 27.09.2003. 11. Классен П.В., Гришаев И.Г., Шомин И.П. Гранулирование. – М.: Химия, 1991. – 240 с. 12. Процессы гранулирования в промышленности / Н.Г. Вилесов, В.Я. Схрипков, В.Л. Ломазов, И.М. Танченко. – М.: Техника, 1976. – 192 с. 13. Мунин Д.А., Кузина Е.О., Кузьминых К.Г. Исследование процесса укрупнения пылевидной фракции галургического хлорида калия // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. – 2016. – № 4. – С. 135–136. 14. Черепанова М.В., Мунин Д.А., Пойлов В.З. Исследование процесса рекристаллизации пылевидного галургического хлорида калия // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. – 2017. – № 3. – С. 144–153. 15. Классен П.В., Гришаев И.Г. Основы техники гранулирования. – М.: Химия, 1982. – 272 с. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА КАЛИЯ ИЗ СУЛЬФАТА НАТРИЯ И ХЛОРИДА КАЛИЯ А.В. Овсянникова, Д.В. Крутиков, А.Г. Старостин Получена: 21.10.2019 Рассмотрена: 21.10.2019 Опубликована: 30.12.2019 ![]() Аннотация:
В настоящее время существует большое количество промышленных предприятий, которые сталкиваются с экологическими проблемами, связанными с утилизацией сточных вод (CВ). Образование стоков, содержащих большое количество химических веществ, в том числе и водорастворимые соли, происходит в результате работы технологических процессов почти всех отраслей промышленного производства. Для устранения скопления отходов необходима их утилизация. Существует множество методов и технологий утилизации, предусматривающих переработку образующихся солевых отходов производства, обеспечивающих снижение негативного воздействия на экологию солевых растворов и отходов, повышающих экономическую эффективность производств. В качестве водорастворимых солей, содержащихся в CВ, часто встречается сульфат натрия. В мире большое количество сульфата натрия ранее использовалось при производстве синтетических моющих средств, однако сейчас используются концентрированные (компактные) стиральные порошки, в которых сульфат либо не используется, либо используется в небольших количествах. Второе по количеству применение сульфата натрия — стекольное производство. Также это вещество используют в больших объемах при получении целлюлозы сульфатным методом, а также в текстильной, кожевенной промышленности и в цветной металлургии. Сульфат натрия используется также в качестве сырья для производства бесхлорного удобрения – сульфата калия. Для анализа способов утилизации сточных вод, содержащих сульфат натрия, проведен обзор научной и патентной литературы. Выделены основные методы получения сульфата калия из СВ, содержащих сульфат натрия. Дана краткая характеристика каждому из методов получения. Ключевые слова: очистка сточных вод, сульфат калия, получение сульфата калия, сульфат натрия, хлорид калия. Сведения об авторах:
Овсянникова Алиса Владимировна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры химических технологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614013, г. Пермь, ул. Профессора Поздеева, 9; e-mail: alisaovsyannikova@yandex.ru). Крутиков Дмитрий Вадимович – магистрант кафедры химических технологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614013, г. Пермь, ул. Профессора Поздеева, 9; e-mail: dmitriykrutikov96@gmail.com). Старостин Андрей Георгиевич – кандидат технических наук, доцент кафедры химических технологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614013, г. Пермь, ул. Профессора Поздеева, 9; e-mail: starostin26@yandex.ru). Список литературы: 1. Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия. – М.: Колос, 2002. – 584 с. 2. Соколовский А.А., Яшке Е.В. Технология минеральных удобрений 3. Агрохимия: учеб. / В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков [и др.]. – М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. – 854 с. 4. Евтефеев Ю.В., Казанцев Г.М. Основы агрономии: учеб. пособие. – М.: ФОРУМ, 2013. – 368 с. 5. Кореньков Д.А. Удобрения, их свойства и способы использования. – М.: Колос, 1982. – 415 с. 6. Рациональное применение удобрений: учеб. пособие / И.Р. Вильдфлуш, А.Р. Цыганов, В.В. Лапа, Т.Ф. Персикова. – Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2002. – 324 с. 7. Юлдашев Т.Р., Рахматов Х.Б., Набиев О.К. Изучение влияния температуры на конверсию сульфата калия. Техника. Технологии. Инженерия. – 2018. – № 1. – С. 39–42. 8. Ксензенко В.И. Теоретические основы процессов переработки галургического сырья: учеб. пособие. – М.: Химия, 1982. – 305 с. 9. Позин М.Е. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот). – Ч. 2. – Л.: Химия, 1974. – 139 с. 10. Белов В.Н., Соколов А.В. Добыча и переработка калийных солей. – М.: Химия, 1971. – 276 с. 11. Cпособ получения сульфата калия: пат. 2161125 Рос. Федерация: МПК C 01 D 5/06 / Сафрыгин Ю.С., Букша Ю.В., Рутковская Т.И., Тимофеев В.И.; заявитель и патентообладатель ОАО «ВНИИГалургии». – № 99103958/12; заявл. 23.02.1999; опубл. 27.12.2000. 12. Cпособ получения сульфата калия: пат. 806606 Рос. Федерация: МПК C 01 D 5/06 / Соколов И.Д., Сафрыгин Ю.С., Муравьев А.В., Черножукова Л.Ф.; заявитель и патентообладатель Всесоюз. науч.-исслед. проект. ин-т галургии. – № 2742972; заявл. 28.03.1979; опубл. 23.02.81. 13. Переработка природных солей и рассолов: справ. / И.Д. Соколов [и др.]. – Л.: Химия, 1985. – 209 с. 14. Cпособ получения сульфата калия: пат. 829567 Рос. Федерация: МПК С 01 D 5/00 / Козловский В.В., Терло В.Г., Зельманов Г.З., Соколов И.Д.; заявитель и патентообладатель Всесоюз. науч.-исслед. проект. ин-т галлургии. – № 2812990; заявл. 20.08.1979; опубл. 15.05.81. 15. Способ получения сульфата калия: пат. 2205785 Рос. Федерация: МПК С 01 D 5/08 / Сафрыгин Ю.С., Осипова Г.В., Букша Ю.В., Тимофеев В.И.; заявитель и патентообладатель ОАО «Уралкалий», ООО СП «Кама». – № 2000105665/12; заявл. 03.07.2000; опубл. 05.10.81. РАЗВЕТВЛЕНИЕ ЦЕПЕЙ И ФОРМИРОВАНИЕ ВЗРЫВЧАТОГО ГАЗА В ХОДЕ СИНТЕЗА ГОРЕНИЕМ СУЛЬФИДА ЦИНКА НА ВЛАЖНОМ ВОЗДУХЕ А.А. Марков, И.А. Филимонов Получена: 31.10.2019 Рассмотрена: 31.10.2019 Опубликована: 30.12.2019 ![]() Аннотация:
Представлена упрощенная модель синтеза горением сульфида цинка на влажном воздухе (МССЦВВ), проанализированы и обсуждаются численные результаты, полученные с ее помощью. МССЦВВ является модифицированной комбинацией ранее разработанных авторами моделей синтеза горением сульфида цинка в аргоне (МССЦА) и в среде влажного инертного газа (МССЦВИГ). Причины упрощения МССЦВВ вызваны следующими основными фактами: 1. воздух не является идеальным или простым газом, молекулярный вес которого не меняется в ходе химической реакции. 2. Существуют мотивированные и обоснованные аргументы, позволяющие уменьшить число компонентов воздуха от приблизительно 8, общепринятых везде, до 2–3, самых активных, непосредственно участвующих в процессе синтеза горением. 3. Наряду с упрощением по количеству компонентов воздуха, использовано также упрощенное описание фазовых переходов. Они считались происходящими мгновенно, намного быстрее всех остальных реакций. Учитывался только тепловой эффект переходов. Гидродинамика жидких фаз не рассматривалась. То же самое касается скорости растворения сероводорода в воде (СРСВ). Мы решили не повторять более ранние результаты по СРСВ, что на самом деле происходит в ходе синтеза сульфида цинка параллельно образованию сероводорода из водорода (выделяющегося при окислении цинка парами воды) и серы, первоначально имевшейся в образце, и может быть как быстрее, так и медленнее скорости образования сероводорода (СОС). Фактически нужно рассматривать два предельных случая. Первый – когда СРСВ>>CОC, и второй – когда, наоборот, СОС>>СРСВ. В первом случае газовая фаза МССЦВВ состоит только из двух компонентов: кислорода и водяного пара, а во втором случае к ним добавляется третий компонент – сероводород, который не успел раствориться в воде. Наши оценки, как и литературные данные, показывают, что наиболее распространен именно второй случай и газовая фаза МССЦВВ состоит, вообще говоря, из трех компонентов. 4. Образование озона из кислорода воздуха в условиях синтеза мы посчитали пренебрежимо маловероятным. Ключевые слова: синтез горением сульфида цинка во влажном воздухе в отсутствие озона, модель, горение, кислород, водяной пар, сероводород. Сведения об авторах:
Марков Андрей Алексеевич (Москва, Россия) – доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ИПМ РАН (119526, г. Москва, пр. Вернадского, 101б1; e-mail: a_a_markov@mail.ru). Филимонов Игорь Анатольевич (Черноголовка, Россия) – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ИСМАН (142432, г. Черноголовка, Московская область, ул. Академика Осипьяна, д. 8; e-mail: e_filimonov61@inbox.ru). Список литературы:
КИСЛОТНЫЙ МЕТОД ОБРАБОТКИ ОБОЖЖЕННОГО КАОЛИНА Т.Ю. Еранская Получена: 31.10.2019 Рассмотрена: 31.10.2019 Опубликована: 30.12.2019 ![]() Аннотация:
В условиях дефицита бокситового сырья для производства алюминия альтернативными источниками могут служить другие глиноземсодержащие породы, с разным соотношением каолинита и кремнезема. Например, нефелины, гнейсы, анортозиты, каолины и др. Глинозем из этих пород получают щелочными или кислотными методами, которые имеют свои преимущества и недостатки. Для сырья, содержащего значительное количество кремнезема, наиболее приемлема кислотная технология. Из всего перечня глиноземсодержащей породы для экспериментов выбраны каолины как наиболее распространенные. В исследуемых образцах соотношение кремнезема к глинозему составляет 1,54 (кремниевый модуль μSi = 0,65) . В статье описан инновационный метод переработки каолинового концентрата путем кавитационного разложения породы на алюминатную и силикатную составляющие с получением гидроксида алюминия как промежуточного продукта при производстве глинозема. В реакторных технологиях, применяемых для разложения каолинов, процесс идет при высоком давлении и температуре. Под действием кавитации высокая температура и высокое давление в пульпе создаются за счет самого эффекта кавитации, происходит разрушение структуры каолинита при активном ее перемешивании. Все это в комплексе является катализатором процесса химического разложения. Опыты проводились в ультразвуковой установке погружным методом при мощности аппарата 1000 В·А. В работе представлены результаты экспериментов по влиянию кавитационной обработки на процесс разложения необожженного и обожженного каолинового концентрата в растворе азотной кислоты. Результаты, полученные для обожженного каолина, значительно выше, чем для необожженного. Определены зависимости количества получаемого гидроксида алюминия из обожженного каолина от времени кавитационного воздействия, температуры обжига, концентрации раствора. Максимальный выход гидроксида алюминия составил 91,44 % от стехиометрической нормы. Ключевые слова: ультразвуковая кавитация, азотная кислота, кислотное разложение, обжиг, каолин, метакаолинит, гидроксид алюминия. Сведения об авторах:
Еранская Татьяна Юрьевна (Благовещенск, Россия) – кандидат технических наук, старший научный сотрудник Лаборатории наукоемких технологий переработки минерального сырья, Институт геологии и природопользования ДВО РАН (675000, г. Благовещенск, пер. Релочный, 1; e-mail: taerta@mail.ru). Список литературы: 1. Производство глинозема и экономические расчеты в цветной металлургии: учеб. пособие / И.В. Логинова, А.А. Шопперт, Д.А. Рогожников, 2. Лайнер Ю.А. Комплексная переработка алюминийсодержащего сырья кислотными способами. – М.: Наука, 1982. – 208 с. 3. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита: пер. с англ. – М.: Мир, 4. Чукин Г.Д. Строение оксида алюминия и катализаторов гидрообессеривания. Механизмы реакций. – М.: Принта, 2010. – 288 с. 5. Еранская Т.Ю., Римкевич В.С. Кавитационный метод обогащения глиноземсодержащего сырья // Химическая технология. – 2012. – Т. 13, № 5. – С. 291–296. 6. Еранская Т.Ю., Римкевич В.С. Обогащение каолина кавитационным воздействием // Инновации в науке. – 2013. – № 17. – С. 163–166. 7. Еранская Т.Ю., Белов Р.В. Физико-химические методы обогащения минерального сырья // Вопросы геологии и комплексного освоения природных ресурсов Восточной Азии: Третья Всерос. науч. конф.: сб. докл.: в 2 т. – Благовещенск, 2014. – Т. 2. – С. 68–71. 8. Еранская Т.Ю. Электрохимический метод переработки каолинов // Инновационная наука. Аэтерна. – 2015. – № 6. – С. 277–280. 9. Еранская Т.Ю., Римкевич В.С. Электрохимический метод получения гидроксида алюминия из каолинов // Химическая технология. – 2016. – 10. Eranskaya T.Yu., Rimkevich V.S. Electrochemical Production of Aluminum Hydroxide from Kaolins // Theor. Found. Chem. Eng. – 2016. – Vol. 50, 11. Еранская Т.Ю. Влияние электроискрового разряда на разложение каолина в щелочной среде // Austria-science.– 2017. – № 2. – С. 4–9. 12. Еранская Т.Ю. Способ разложения каолина в щелочной среде // Международный научно-исследовательский журнал. – 2017. – Октябрь. – № 10(64). – Ч. 3. – C. 41–45. 13. Еранская Т.Ю. Физико-химический метод разложения глинистых минералов на примере каолинов // Вестник АмГУ. Естественные и экономические науки. – 2018. – Вып. 83. – С. 74–78. 14. Еранская Т.Ю. Новые методы обработки каолина // Вопросы геологии и комплексного освоения природных ресурсов Восточной Азии: Пятая Всерос. науч. конф. с междунар. участием: сб. докл. – Благовещенск, 2018. – Т. 2. – С. 67–68. 15. Исследование процесса азотнокислотного выщелачивания алюминия из каолиновых глин / М.Э. Кенжаев [и др.] // Universum: РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ БУРОГО УГЛЯ Д.Д. Копп, А.В. Портнова, Е.А. Фарберова Получена: 01.11.2019 Рассмотрена: 01.11.2019 Опубликована: 30.12.2019 ![]() Аннотация:
Россия располагает крупными ресурсами бурых углей, пригодных для комплексной переработки в различных технологических процессах. В настоящее время эти угли добывают в основном в Канско-Ачинском бассейне, где их геологические запасы оцениваются в 670 млрд т. При этом открытым способом могут быть обработаны 140,4 млрд т. Бурый уголь имеет низкую энергетическую ценность, а его традиционное сжигание приводит к загрязнению окружающей среды оксидами азота и серы и другими вредными веществами. В связи с этим актуальной является проблема поиска альтернативных способов его использования в народном хозяйстве. Одним из направлений переработки бурого угля является извлечение из него гуминовых кислот, использующихся для производства удобрений и очистки почв от токсичных элементов. Другим направлением переработки бурых углей является приготовление из них сорбентов различного спектра действия. В работе определено общее содержание гуминовых кислот в образце бурого угля Канско-Ачинского бассейна и подобраны наиболее оптимальные параметры их извлечения. Изучено влияние карбонизации и щелочной активации бурого угля на развитие его пористой структуры и сорбционных свойств. Подобраны наиболее эффективные режимы химической и термической обработки бурых углей КАБ для получения пористых углеродных материалов (ПУМ). Показана возможность получения ПУМ из отходов бурых углей, использованных для получения гуминовых кислот. Описаны кинетические параметры культуры микроорганизмов, выделенных с поверхности бурого угля и проведена ее проверка использования для очистки сточной воды. Ключевые слова: бурый уголь, гуминовые кислоты, сорбенты, пористые углеродные материалы, карбонизация бурых углей. Сведения об авторах:
Копп Дмитрий Дмитриевич (Пермь, Россия) – магистрант кафедры химии и биотехнологии Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: koppddm@gmail.com). Портнова Анна Владимировна (Пермь, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры химии и биотехнологии Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: annysky2002@mail.ru). Фарберова Елена Абрамовна (Пермь, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры химии и биотехнологии Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: elenafarb@gmail.com). Список литературы:
| ||