Архив

Исследование влияния ионизирующих излучений на физико-химические свойства твёрдых отходов транспортировки нефти по трубопроводам

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2026-9-2-1
Аннотация
Цель: являлось экспериментальное изучение влияния гамма-облучения в диапазоне поглощённых доз 25-200 кГр на физико-химические свойства твёрдых отходов транспортировки нефти по трубопроводам. Объектом исследования служили асфальтосмолопарафиновые отложения, отобранные при очистке магистрального нефтепровода. В ходе работы решались следующие задачи: количественное определение изменений группового углеводородного состава (масла, парафины, смолы, асфальтены) методом адсорбционной хроматографии; анализ молекулярно-массового распределения методом гель-проникающей хроматографии; оценка реологических характеристик (температура плавления, застывания, условная вязкость) и термической стабильности методом термогравиметрического анализа. Установлено, что при дозе 200 кГр содержание парафинов снижается в 1,65 раза, а асфальтенов возрастает в 1,8 раза, полидисперсность системы увеличивается с 6,56 до 10,72, условная вязкость при 80°C возрастает более чем вдвое, а коксовый остаток увеличивается с 3,5% до 8,2% масс. Практическая значимость результатов заключается в обосновании возможности использования радиационно-модифицированных отходов в качестве компонента битумных композиций с повышенной термостойкостью или сырья для получения углеродных материалов. Полученные данные могут быть использованы при разработке технологий утилизации нефтяных отходов с применением ионизирующего излучения.
PDF

Влияние лигнина и его активированных форм на физико-механические и реологические свойства битумов

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2026-9-3-1
Аннотация
Актуальность работы обусловлена необходимостью замещения дорогостоящих полимерных модификаторов и вовлечения крупнотоннажных отходов целлюлозно-бумажной промышленности в производство дорожно-строительных материалов. Цель исследования – комплексная оценка влияния различных видов лигнина и способов активации на физико-механические и реологические свойства битумов. В работе использован битум марки БНД 100/130. Исследованы образцы с добавлением чистого лигнина (0,3-0,7 %), активированного лигнина, лигносульфоната, а также комплексные составы с пластификатором ЭНМА и СБС-полимером. Показано, что введение чистого лигнина повышает температуру размягчения и стойкость к старению, но ухудшает низкотемпературные свойства и приводит к неоднородности системы при концентрациях выше 0,7 %. Активация лигнина увеличивает его реакционную способность, позволяя вводить модификатор без потери однородности. Установлено, что совместное использование активированного лигнина с СБС и пластификатором обеспечивает расширение температурного интервала работоспособности. Реологическими испытаниями по ГОСТ Р 58400.1-2019 подтверждено повышение марки PG с PG 58-28 (исходный битум) до PG 70-28. Наилучший комплекс свойств достигается при частичной замене СБС на активированный лигнин, что подтверждает перспективность использования лигнина в качестве эффективного и экологичного компонента полимерно-битумных вяжущих.
PDF

Теоретический анализ и экспериментальное изучение тройной системы CsCl−Cs2MoO4−WO3

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2026-9-3-2
Аннотация
Задача физико-химического анализа в установлении зависимости свойств равновесной системы от параметров. Под параметрами состояния обычно понимают: состав, давление, температура. Зависимости выражаются в виде различных диаграмм, параметры «состояние – свойство». На практике большое значение имеет диаграмма «состав-свойство». Анализ такой диаграммы позволяет получать сведения о характере взаимодействия компонентов, а давление и концентрация компонентов о составе и устойчивости образующихся в системе химических соединений. Совокупность зависимостей всех свойств равномерной системы в зависимости от параметров позволяет изобразить в виде графика фазовую диаграмму, диаграмму состояния, чтобы рассмотреть каждую диаграмму состояния систем, используются понятия фаза, система, степень свободы, компонент, составляющее вещество, термодинамическое равновесие.
Рассмотрены и решены экспериментально и на практике многие вопросы электрохимического синтеза неорганических оксидных бронз.
На основе экспериментальных данных материалов регламентированными свойствами, изучены МКС. По результатам экспериментальных исследований получены первые перспективные области фазовой диаграммы для синтеза молибден-ванадиевых бронз цезия.
PDF

Многофакторное моделирование распределения тяжелых металлов в системе «вода – донные отложения» (на примере Куйбышевского водохранилища)

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2026-9-3-3
Аннотация
В работе представлены результаты многолетнего мониторинга (2019-2026 гг.) содержания Zn, Ni, Fe, Cu, Cr в поверхностных водах и донных отложениях Куйбышевского водохранилища в районе города Ульяновск. Установлено, что средние концентрации Zn, Ni, Fe, Cr превышают предельно допустимые концентрации для водных объектов рыбохозяйственного назначения в 1,6–4,4 раза. С помощью иерархической кластеризации и метода K means выделены три группы металлов: сезонно-зависимые (Fe, Ni, Zn), консервативные (Cu) и металлы с признаками точечного антропогенного источника (Cr). Рассчитаны коэффициенты межфазного распределения lgKрасп, которые для Cu и Zn составляют 3,35–3,39, для Ni – 2,80, для Fe – 2,22, что указывает на различную способность металлов к аккумуляции в донных отложениях. С использованием множественной линейной регрессии получены эмпирические зависимости концентрации металлов от температуры воды и pH. Выполнен прогноз на весенний период 2027 года, согласно которому ожидаемое превышение ПДК составит: для Fe – в 7,9 раза, Zn – в 2,3, Ni – в 1,6, Cr – в 1,7 раза. Показано, что медь остается единственным металлом, содержание которого не превышает нормативов. Полученные результаты могут быть использованы для совершенствования систем экологического мониторинга и прогнозирования качества вод крупных равнинных водохранилищ.
PDF

Адсорбция нефтепродуктов карбонизатом лузги семян подсолнечника

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2026-9-3-4
Аннотация
Цели: в работе рассмотрена проблема загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами, и обосновывается возможность использования карбонизата лузги семян подсолнечника в качестве эффективного и экономически доступного адсорбента для тонкой очистки природных вод от нефтяных загрязнений.
Методы. Методом термического анализа (термогравиметрия и дифференциальная сканирующая калориметрия) исследованы физико-химические процессы пиролиза лузги семян подсолнечника в окислительно-воздушной и безкислородной (аргоновой) средах. Адсорбционные испытания проведены по ГОСТу № 33627-2015 с использованием сырой нефти месторождения Ямала и авиационного керосина марки ТС-1. Селективность адсорбента оценена в модельной системе «нефть-вода», десорбционные характеристики изучены методом гравиметрии при комнатной температуре.
Результаты. Установлены основные стадии термоокислительной деструкции и пиролиза лузги семян подсолнечника: дегидратация (до 248-254 °C), выделение летучих органических веществ (248-361 °C) и карбонизация (361-820 °C); выход твёрдого углеродного остатка в инертной среде (13,2%) в 2,5 раза выше, чем в воздушной. Показано, что поглотительная ёмкость карбонизата по сырой нефти достигает 1,84 г/г, по керосину – 1,11 г/г, что сопоставимо с известными адсорбентами из растительного сырья. Подтверждена селективность адсорбента в водной среде. Установлен двухстадийный характер десорбции керосина: быстрая потеря 9,3% за первые 1,5 часа и замедленная десорбция до 48 часов.
Выводы. Установлено, что карбонизат лузги семян подсолнечника демонстрирует высокую термическую стабильность, конкурентоспособную нефтеёмкость и селективность по отношению к нефтепродуктам. Исключение энергозатратной стадии активации позволяет значительно снизить себестоимость адсорбента. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования продуктов пиролиза лузги семян подсолнечника для создания эффективных средств ликвидации нефтяных загрязнений.
PDF

Адсорбция нефтепродуктов карбонизатом лузги семян подсолнечника

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2026-9-3-5
Аннотация
В статье рассмотрена проблема нейтрализации кислых сточных вод, образующихся при регенерации катионитных фильтров на Ново-Салаватской ТЭЦ. Исходные стоки имеют pH 1,3 и содержание сульфатов 11,6 г/дм³. Цель работы – разработка технологической схемы и режимов нейтрализации, позволяющих получить два побочных продукта: алебастр и марганцевый концентрат. В качестве методов использованы потенциометрическое определение pH, комплексонометрическое титрование для кальция и турбидиметрия для сульфатов. Эксперимент включал две стадии: осаждение сульфата кальция 10%-ным раствором CaCl₂ и последующую нейтрализацию фильтрата на колонне с карбонатной марганцевой рудой. Установлено, что оптимальная скорость подачи раствора через колонну составляет 4,57 см³/мин, при этом pH повышается до 6,75, а содержание сульфатов снижается до 2,15 г/дм³. Осадок CaSO₄ после прокаливания при 170–180 °С превращается в алебастр с выходом 4,6 г с 1 дм³ стока. Нерастворимый остаток руды обогащается MnO₂ до 34–36% и может использоваться как марганцевый концентрат. Сделан вывод, что предложенная двухстадийная схема позволяет отказаться от дорогостоящих щелочных реагентов и получить два товарных продукта.
PDF

Поверхностная модификация порошков кремнезема и диоксида титана нано- и микрочастицами серебра термическим методом

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2026-9-2-2
Аннотация
Цели: модифицировать порошки кремнезема, синтезированного золь-гель методом, и коммерческого диоксида титана частицами серебра путём термического разложения нитрата серебра в оксидных матрицах. Провести сравнительное исследование морфологии и распределения серебра на различных носителях с точки зрения их возможного применения в фотокатализе и в качестве функциональных абразивных наполнителей зубных паст. Определить наноструктуру и удельную поверхность кремнезёма и оценить влияние пористой структуры носителя на дисперсность серебряной фазы.
Методы. Для получения кремнезема использован золь‑гель синтез на основе тетраэтоксисилана. Модификация диоксида титана и кремнезема серебром проводилась пропиткой раствором нитрата серебра с последующим термическим разложением соли при 700 °C. Морфология и распределение серебра исследованы методами сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионного элементного анализа с картированием. Наноструктура и пористость кремнезема охарактеризованы методом титрования по Сирсу и адсорбцией метиленового синего с расчётом констант уравнения Ленгмюра и удельной поверхности.
Результаты. Показано, что коммерческий диоксид титана представляет собой грубодисперсные частицы (средний диаметр 35 мкм), тогда как синтезированный золь‑гель кремнезём имеет форму микросфер со средним диаметром около 1,4 мкм и состоит из первичных наночастиц размером ~3,7 нм. По данным адсорбции метиленового синего удельная поверхность кремнезема составляет около 10 м²/г, что соответствует мезопористой структуре. Установлено, что при модификации диоксида титана серебром на его поверхности формируются субмикронные и микронные частицы серебра (до ~2 мкм), тогда как на мезопористом кремнезёме образуется более высокодисперсная серебряная фаза, не разрешаемая по размеру в режиме СЭМ, но равномерно распределённая по поверхности по данным EDS‑картирования.
Выводы. Морфология серебряной фазы существенно зависит от типа и структуры оксидного носителя. Мезопористый наноструктурированный кремнезём способствует формированию более высокодисперсных (наноразмерных) и равномерно распределённых частиц серебра по сравнению с коммерческим диоксидом титана, на поверхности которого преобладают субмикронные и микронные серебряные включения. Полученные данные могут быть использованы при оптимизации фотокаталитических и антибактериальных свойств серебросодержащих композитов, а также при подборе состава абразивных наполнителей на основе SiO₂@Ag и TiO₂@Ag для зубных паст и других средств гигиены полости рта.
PDF

Анализ классификации и состава современных литифицирующих добавок

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2026-9-2-3
Аннотация
В статье представлен анализ классификации и состава современных литифицирующих добавок, применяемых для обработки жидких солеконцентратов обратноосмотических установок. Рассмотрены природные и синтетические сорбенты, их характеристики, включая удельную поверхность, пористость, элементный состав и термостабильность. Приведены результаты исследований индивидуальной эффективности добавок и их комбинаций, определены оптимальные составы для получения твердых отходов IV-V класса опасности.
PDF

Использование диаграмм избыточной энергии Гиббса четырехкомпонентных систем для выбора экстрактивных агентов

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2026-9-2-4
Аннотация
Цели: сравнение экстрактивных агентов для разделения трехкомпонентных азеотропных смесей с использованием диаграмм избыточной энергии Гиббса на примере смесей метанол – тетрагидрофуран – ацетонитрил; прогноз результатов экстрактивной ректификации.
Методы. Вычислительный эксперимент для расчетов фазовых равновесий и процесса ректификации с использование модели Non Random Two Liquid (NRTL); построение и визуализация массивов данных по избыточной энергии Гиббса для четырехкомпонентных систем с использованием алгоритма «marching cubes», реализованный на языке программирования Python.
Результаты. Проведен вычислительный эксперимент по математическому моделированию парожидкостного равновесия производных четырехкомпонентных систем, включающих разделяемые вещества метанол, тетрагидрофуран, ацетонитрил и экстрактивный агент. Построены диаграммы избыточной энергии Гиббса производных систем, проведен анализ селективных свойств экстрактивных агентов и дан прогноз результатов экстрактивной ректификации смесей метанол – тетрагидрофуран – ацетонитрил с диметилсульфоксидом, валеронитрилом и глицерином. Прогноз подтверждён расчетами экстрактивной ректификации смесей метанол – тетрагидрофуран – ацетонитрил с рассматриваемыми агентами для смесей разных составов. Энергоэффективным вариантом разделения является схема экстрактивной ректификации с диметилсульфоксидом.
Выводы. С использованием алгоритма marching cubes можно визуализировать массив данных состав – избыточная энергия Гиббса для четырехкомпонентных систем; показана возможность оценки селективного действия агентов и прогноза результатов экстрактивной ректификации смесей метанол – тетрагидрофуран – ацетонитрил, что играет ключевую роль для разработки принципиальных технологических схем разделения.
PDF

Технологическое окно экструзионного компаундирования PETG с коротким углеродным волокном для FFF-филамента

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2026-9-2-5
Аннотация
Цели: обосновать технологическое окно опытно-промышленного экструзионного компаундирования полиэтилентерефталат-гликоля (PETG) с коротким углеродным волокном для последующего изготовления FFF-филамента и выделить параметры процесса, критические для воспроизводимости материала.
Методы. Проанализированы две рецептурные точки с массовой долей углеродного волокна 5 и 10 %, при постоянной доле малеинизированного полиэтилена низкой плотности 2 %. Подготовка PETG включала сушку при 65 °C в течение 3 ч, измельчение до 50–150 мкм и рассев. Компаундирование выполняли на двухшнековом экструдере диаметром 30 мм и L/D = 44 при 220 об/мин, давлении расплава 1,0 МПа и нагрузке привода 70 %. Применены описательный анализ производственных данных, расчет активной длины шнека, окружной скорости, массовых соотношений компонентов и декомпозиция температурного профиля по 11 зонам.
Результаты. Определено трехстадийное тепловое управление: повышение температуры от 200 до 240 °C, плато 240 °C, контролируемое снижение до 210 °C и конечная термостабилизация при 230 °C. Активная длина шнека составила 1,32 м, окружная скорость – 0,346 м/с. Для рецептур с 5 и 10 % волокна отношения PETG/волокно равны 18,6 и 8,8, а совместитель/волокно – 0,40 и 0,20 соответственно. Сформирована карта критических параметров от сушки исходного полимера до повторной сушки гранулята. Для филамента из опытной партии подтверждена технологическая печатаемость на оборудовании открытого типа; скрининговый диапазон модуля упругости при изгибе составил 3,5–4,0 ГПа.
Выводы. Воспроизводимость углеродонаполненного PETG определяется согласованным контролем влажности, дозирования, термомеханической истории и вытяжки стренги. Значение 3,5–4,0 ГПа корректно трактовать как модуль, а не прочность при изгибе. Количественное разделение влияния содержания и происхождения волокна требует последующего факторного эксперимента, реологических исследований, микроскопии и испытаний по стандартизованной методике.
PDF