Итоги деятельности Отделения химико-технологических наук за 2008 2010 гг. Уфа 2011
| Вид материала | Документы |
- Пошкус Болюс Игнович Доктора наук Габитов Ильдар Исмагилович Зыкин Владимир Александрович, 960kb.
- Фисинин Владимир Иванович Доктора наук Габитов Ильдар Исмагилович Зыкин Владимир Александрович, 2780.59kb.
- Заместитель директора рунмц мо рб, кандидат педагогических наук, 1386.8kb.
- Итоги и публикации 2010 года Оводов Ю. С., Шмаков Д. Н., Варламова Н. Г., Пшунетлева, 1017.21kb.
- Качество сырья и продукции химико-технологических процессов и общие сведения о методах, 203.84kb.
- «Развитие и модернизация химико-технологических систем и процессов», 16.76kb.
- Краткий отчет о научной деятельности Учреждения Российской академии наук Уфимского, 1451.6kb.
- Анализ деятельности дошкольного отделения мбоу сош №4 за 2010- 2011 учебный год, 541.59kb.
- Техногенные системы и экологический риск, 81.96kb.
- Итоги и публикации 2009 года сыктывкар 2010 удк 612+577, 991.47kb.
Инновационные проекты 2010
Присадки полифункционального действия для масел на основе сырья Республики Башкортостан.
Предложены методы последовательной модификации олигомеров олефинов и диенов фенолами и серой в среде растворителей различной природы. Направление процесса осуществляется варьированием полярности растворителя, что позволяет синтезировать присадки многофункционального действия (антиокислительные, загущающего действия) для различных масел. Наработана опытная партия осернённого продукта алкилирования фенола олигопипериленом в количестве 15 кг. При промышленных испытаниях партии в составе смазки к опорам долот (г. Нефтекамск) установлено повышение долговечности опоры (~ на 25%) и проявление загущающего действия на основу масла. Фенол и серосодержащие соединения снижают скорость изнашивания стержней при увеличении осевой нагрузки в сравнении с традиционно используемой присадкой ВНИИ НП-354 (д.х.н. Талипов Р.Ф., БГУ).
Разработка и организация производства огне- и биозащитных средств для строительной дресевины.
Разработаны огне- и биозащитных средства для строительной древесины, включающие вещества 3-4 класса опасности, что обеспечивает экологическую безопасность при его применении в жилищном строительстве. Оптимальное соотношение компонентов препарата способствует защите древесины не только от биологического поражения грибками, но и обеспечивает достаточный уровень защиты стройматериалов от огневого воздействия.
Показано, что способы огнезащиты с помощью специальных составов имеют особенности, связанные с физической природой древесины, с особенностями их поведения и разрушения при тепловом воздействии.
В соответствии с ГОСТ 12.1.044-89, ГОСТР Р 53292-2009 (ГОСТ 16363-76) огне- и биозащитных средства для строительной дресевины на основе сырья Республики Башкортостан относятся к I группе огнезащитной эффективности. Выпущена опытная партия огне- и биозащитного состава «Спецматериал «В-1» (к.т.н. Юминов И.П., ООО «Спецматериалы»).
Организация выпуска опытной партии гербицида «Эфилон» для защиты посевов свеклы.
Для организации выпуска опытных партий препарата «Эфилон» разработан лабораторный регламент. Проведена отработка технологии на опытно-промышленной установке. Подтверждены все параметры процессов, заложенные в регламент. Наработано 1246,6 кг гербицида «Эфилон» для защиты посевов сахарной свеклы. Качество соответствует требованиям ТУ 2445-197-00209272-2009 (к.х.н. Колбин А.М., НИТИГ АН РБ).
Разработка термо- и солеустойчивого растворителя.
Разработан новый взаимный растворитель, обладающий неограниченной растворимостью как в нефти, так и в воде, для применения в технологиях обработки призабойной зоны пласта и закачки ингибиторов солеотложения в пласт. При его использовании в качестве растворителя улучшаются условия контактирования реагентов кислотного состава с породой пласта, обеспечивается равномерность распределения активных компонентов водных растворов по поровому пространству призабойной зоны продуктивного пласта, увеличивается глубина обработки низкопроницаемого пласта. Это в совокупности повышает глубину воздействия соляной кислоты и снимает риски образования осадков. Создана экологически безопасная технология его получения, получены технические условия на взаимный растворитель «ВЗР-1». Наработана опытная партия в количестве 1 тонны для проведения опытно-промышленных испытаний (д.х.н. Докичев В.А., ООО «Уф.НТЦ»).
Разработка получения высокоэффективного сорбента на основе углеродсодержащего композита для очистки внешних сред с получением опытных партий сорбента. Разработан высокоэффективный сорбент на основе углеродсодержащего силиката для реабилитации в полевых условиях различных объектов (почва, вода) окружающей среды от радиоактивного загрязнения. Осуществлена модификация сорбента путем активации гранул сорбента кислотами (HCl, CH3CO2H, H3PO4, оксиэтилидендифосфоновая кислота), щелочами (КОН, NaOH) и парами воды при температурах 20÷700 оС. Применение микроволнового излучения позволяет повысить коэффициент сорбции на 7%. Увеличение удельной поверхности и сорбционной емкости происходит при обработке оксиэтилидендифосфоновой кислотой или в результате «сплавления» с твердым КОН при 500 оС и последующей промывкой Н2О. В ИК-спектрах сорбента значительное увеличение интенсивности полос, принадлежащих углеродным фрагментам. Изменения природы наноуглеродных частиц наблюдается при модификации поверхности сорбента диазоуксусным эфиром. Установлено, что сорбент КР-1 обладает высокими емкостными характеристиками по отношению к урану, цезию, плутонию, торию, РЗЭ и хорошо развитой поверхностью, что позволяет сорбировать не только радионуклиды, но и коллоидные взвеси. Результаты по десорбции показывают прочную фиксацию радионуклидов сорбентом. В десорбирующем растворе, представляющем собой природную воду, в течение месяца контакта с насыщенным по радионуклиду сорбентом не обнаружено радиоактивного загрязнения. Эффективность сорбента практически не изменяется при его применении в диапазоне рН дезактивируемого раствора равном 3÷10. Динамическое равновесие в системе сорбент/сорбат наступает в течение 10 минут. Наработана опытная партия в количестве 100 кг и проведена предварительная оценка технологической и экономической эффективности сорбента КР-1 (акад. АН РБ Абдрахманов И.Б., ИОХ УНЦ РАН).
Безобжиговые керамические композиты на основе карбида кремния.
Разработаны рациональные технологии получения композиционных материалов с наполнителями из карборунда и различных связующих (АХФС, ВКВС, ВГЦ и АБФС), регламент технологической линии получения композитов и изделий на
основе карбида кремния. Технология отличается простотой, является экономически эффективной, т.к. термообработка материалов осуществляется при нагреве не выше 700°С. Изготовлены изделия из композитов на основе карбида кремния и фосфатного связующего. Штучная конструкционная композиционная керамика: керамические элементы прессовой оснастки для получения металлических фасонных изделий, чехол для термопары агрегатов плавки цветных металлов. Крупногабаритные особо сложные изделия: горелочные блоки, опоры стойки термического агрегата по обжигу керамических изделий и материалов, погружной камень для ООО «Огнеупоргарант». Разработаны и испытаны материалы из композиционной керамики для электролизеров Волжского абразивного завода (д.т.н. Шаяхметов У.Ш., ООО «Керам»).
Наноразмерные защитные покрытия для строительных конструкций на основе серы – крупнотоннажного, малоиспользуемого и возобновляемого сырья Республики Башкортостан.
Предложен метод долговременной и эффективной гидрофобизации любых пористых строительных материалов неорганической природы. Долговечность обеспечивает минеральная основа материалов, а эффективность (высокая гидрофобность) обусловлена природным свойством серы отталкивать воду и образовывать наночастицы в порах материалов при трансформации молекул полисульфида.
Показана эффективность применения полисульфида кальция, являющегося источником наночастиц серы, в качестве универсального и долговечного гидрофобизатора, значительно улучшающего основные эксплуатационные характеристики строительных материалов, эксплуатируемых в условиях длительного воздействия воды, знакопеременных температур и агрессивной химической среды.
Установлен факт образования наночастиц серы в порах строительных материалов в процессе высыхания пропиточного состава, формирующих водоотталкивающее покрытие, прочно связанное с поверхностью строительных материалов.
Подготовлены документы необходимые для внедрения метода в строительную индустрию. Разработаны технические условия на продукт, получено положительное заключение гигиенической экспертизы для использования серосодержащего состава с целью гидрофобизации строительных материалов. Создана установка для промышленного производства в масштабах 30-50 тонн в месяц (д.т.н. Массалимов И.А., НИТИГ АН РБ).
Эффективные ингибиторы-бактерициды для защиты от коррозии нефтепромыслового оборудования и трубопроводов.
Изучено ингибирование процесса коррозии стали марки 08 кп в присутствии 0,2% ингибитора в 20%-ном растворе соляной кислоты при 400С. В качестве ингибитора коррозии испытаны 15 аминов, синтезированные по аминоперегруппировке Кляйзена. Определены показатели кислотности (рКа) и показатели основности (рКв) ариламинов и рассчитаны 5 видов квантовохимических параметров их молекул. Предложено корреляционное уравнение, которое отражает влияние индуктивных эффектов заместителей при атоме азота на защитный эффект ариламинов: lg γi = 0,68 +0,99∙ σ*1 -1,70∙ σ*2 – 0,31∙ σ*3 R = 0,956
Предложена структурная формула эффективного действующего вещества для ингибирующей композиции - 2,4,6-три-(1/-метил-2/-бутенил)- анилин. Определены оптимальные параметры его получения в автоклаве: 1300С; 5 часов, молярное соотношение «анилин:пиперилен» 1:5, растворитель – бензол.
Определен оптимальный компонентный состав ингибитора кислотной коррозии «Урал-3К», который состоит из: 2,4,6-три(1/-метил-2/-бутенил) анилина (15%), продукта конденсации диметиламина и параформальдегида (50%), моноэтаноламина (35%).
В среде соляной кислоты при концентрации действующего вещества 0,1-0,2% масс при температуре 20-250С ингибирующая композиция «Урал-3К» обеспечивает степень защиты стали 97-99%.
Разработаны технические условия (ТУ), технологический регламент, проведены токсикологические исследования ингибитора в ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в РБ». Документы направлены в территориальное управление Роспотребнадзора по РБ, а также в ЦСМ РБ для регистрации ТУ.
Ингибитор коррозии рекомендован к опытно-промышленным испытаниям в производственных условиях ОАО АНК «Башнефть» (д.х.н. Кудашев Р.Х., БГАУ).
Разработка полиолефиновых нанокомпозитов для кабельной промышленности.
Изучено влияние добавок нанодисперсного мела на технологические характеристики полипропиленовых компаундов в сравнении с традиционным наполнителем. По результатам исследований разработана полипропиленовая композиция марки КПППКО-м, рекомендованная для использования в кабельной и других отраслях промышленности. Технология производства отрабатана в производственных условиях ЗАО «АМЕРиКо» при выпуске опытной партии материала в количестве 300 кг. Полимерный компаунд передан на эксплуатационные испытания в ОАО «Росскат» (г.Самара) для изготовления изоляции и/или оболочки нефтепогружных электрокабелей (акад. АН РБ Гимаев Р.Н., к.х.н. Аблеев Р.И., ООО «Башхолод»).
Разработка методов селективного выделения металлов из сточных вод горнорудных предприятий Республики Башкортостан.
Проведен анализ экологического состояния техногенных объектов в горнодобывающих районах Башкортостана, где выявлена негативная динамика увеличения зоны поражения территорий высокотоксичными металлсодержащими сточными водами отработанных рудных месторождений.
С целью рациональной переработки полиметаллических отходов горнодобывающих производств, предложена технологическая схема селективного извлечения высокотоксичных и наиболее ценных элементов, в основе которой заложены процессы сорбции и электроэкстракции. Это значительно уменьшает затраты на проведение экологических работ по рекультивации отвалов и карьеров в горнодобывающих районах РБ.
Синтезированы сорбенты как уже известные – тиоэфиры, так и их производные активированные угли, модифицированные политиоэфирами и ксантогенатами, а также новые на основе ПВХ смол.
Проведено изучение сорбционных свойств, как на модельных растворах, так и на реальных сточных водах. Определены основные технологические характеристики полученных сорбентов.
Для проведения электрохимических исследований изготовлена лабораторная установка, а для работы в полевых условиях пилотная, что позволяет проводить испытания непосредственно на техногенных объектах – месторождениях Куль-Юрт-Тау и Бакр-Тау.
Предложены способы экологического оздоровления горнодобывающего региона: создание производств на базе небольших модульных станций, расположенных на местах образования сточных вод, для извлечения металлов в виде концентратов с целью дальнейшей переработки на специализированном предприятии. Представлены схемы размещения станций на объектах Бакр-Тау и хвостохранилища Бурибаевского ГОКа (к.х.н. Ковтуненко С.В., ООО «ИПМС»).
Разработка и апробация методологии мониторинга на основе методов аналитического контроля, моделирование и прогнозирование качества воды.
Проведен сбор данных о качестве воды водоисточников и питьевой воды в зонах техногенного воздействия крупных городских агломераций, промышленных (нефтепереработка, нефтехимия) зон, обобщение государственных и негосударственных информационных ресурсов за 14 лет и исследование особенностей загрязнения водоисточника хозяйственно бытового назначения р. Уфа.
В качестве основного метода математической обработки статистических данных выбран метод анализа временных рядов. Получено математическое описание изменения качества воды водоисточника и питьевой воды по таким показателям как мутность, окисляемость, рН, температура.
Мониторинг состояния питьевой воды по показателям мутности, перманганатной окисляемости, остаточного алюминия методом анализа временных рядов свидетельствует о том, что:
- изменение показателей мутности не имеет сезонности;
- изменения показателей окисляемости и концентрации остаточного алюминия имеют сезонный характер.
Количественная оценка эффективности работы очистных сооружений водоподготовки по показателю окисляемости показывает, что в процессе водоподготовки:
- эффективность очистки по показателю окисляемости количественно определяется изменением тренд-циклической компонентой и составляет от 38,3% до 48,7%;
- эффективность очистки по окисляемости в течение года меняется от 22,1% до 75,3%, что обусловлено сезонным изменением качества воды водоисточника и режимами технологических процессов водоподготовки;
- сезонные колебания сглаживаются: диапазон сезонных колебаний снижается с 4,9 мгО/дм3 до 1,2 мгО/дм3, снижение коэффициента сезонности составляет от 1,82 до 0,75.
Комплексный анализ работы очистных сооружений, проведенный на основании выделенных закономерных компонент показателей качества исходной и питьевой воды, технологических параметров, показывает, что:
- существует зависимость между степенью извлечения бенз(а)пирена и эффективностью очистки по показателю перманганатной окисляемости;
- существуют периоды, в которых, при ухудшении качества воды водоисточника по антропогенным загрязнениям, эффективность процесса недостаточна и необходимо применение барьерных технологий;
- отношение минеральной и органической части в составе загрязнений, характеризуемое показателем отношения окисляемости к мутности, связано с эффективностью очистки по окисляемости и содержанием остаточного алюминия
в питьевой воде. С увеличением отношения окисляемости к мутности, эффективность очистки по окисляемости снижается, концентрация остаточного алюминия повышается;
- отношение окисляемости к мутности может быть рекомендовано для использования в качестве одного из критериев, определяющего технологические параметры процесса водоподготовки.
Проведены экспериментальные исследования процесса водоподготовки и проведено численное моделирование показателей качества воды с помощью метода анализа временных рядов. В результате установлено, что сезонные изменения качества воды влияют на процесс водоподготовки. Выявлены общие закономерности характеризующие состояние водоисточника и питьевой воды.
Показана возможность дифференцирования вклада в общую загрязненность воды веществ техногенного и природного происхождения (д.х.н. Кантор Е.А., УГНТУ).
Организация выпуска инсектицида «Бенсултап» - современного препарата для борьбы с колорадским жуком.
Разработаны регламент, осуществлен опытно-промышленный синтез 2-диметиламино-1,3бис(фенилсульфонилтио)пропана (действующего вещества инсектицида «Бенсултап»), препаративная форма инсектицида. Проведены производственные испытания на посевах картофеля в Бирском опытном хозяйстве ГНУ «Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства». Разработаны технические условия на получение действующего вещества инсектицида, изучена его токсикология, получено санитарно-эпидемиологическое заключение (д.х.н. Сафиуллин Р.Л., ИОХ УНЦ РАН).
ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ГНТП «ПОВОЛЖЬЕ»
(проекты регионального конкурса РФФИ – РБ «Поволжье)
2008
БГУ
Проект: «Физико-химические основы создания физиологически активных полимерных материалов с управляемыми свойствами для медицинского применения на основе полимеров природного происхождения» (08-03-97030, д.х.н. Кулиш Е.И.).
Разработаны теоретические подходы и практические приемы получения пленочных композиций из хитозана и других полимеров с необходимым комплексом физических свойств. Определяющими факторами при формировании физико-механических свойств пленок являются: природа растворителя, молекулярная масса полимера, а также природа подложки, используемой при получении пленочного покрытия. Сочетание определенного температурно-временного режима,
обеспечивающего равномерное формирование пленки на подложке с хорошим термодинамическим качеством растворителя, позволяет формировать пленочное полимерное покрытие на основе хитозана, отвечающее основным требованиям, предъявляемым к современным защитным и перевязочным средствам.
Показана принципиальная возможность протекания реакции комплексообразования хитозана с некоторыми антибиотиками. Спектрофотометрически оценены константы устойчивости соединений и определены пути управления устойчивостью комплексов. Разработаны основы создания пленочных хитозановых материалов с управляемыми транспортными свойствами для потенциального применения в лечении хирургических, ожоговых и гнойных ран. Регулирование выхода лекарственного препарата из пленок может осуществляться путем модифицирования хитозановых
пленок.
Рассмотрены особенности протекания ферментативной деструкции хитозана в растворе, а также пленочных образцов хитозана, полученных из растворов в уксусной кислоте. Варьирование концентрации хитозана и уксусной кислоты в исходном растворе определяет надмолекулярную организацию хитозана и, как следствие, глубину протекания ферментативной деструкции, как в растворе, так и в сформированной пленке. Начата экспериментальная работа по использованию хитозановых пленок при лечении ожоговых ран.
Проект: «Конструирование амидофосфитных модификаторов нуклеиновых кислот и изучение особенностей иммобилизации последних на функционализированных поверхностях» (08-03-97009, д.х.н. Талипов Р.Ф.)
Изучены особенности иммобилизации молекул олигонуклеотидов на поверхности слюды методами атомно-силовой микроскопии (АСМ). Исследована эффективность использования ионов двухвалентных металлов (Mn2+, Ni2+, Mg2+, Zn2+) для закрепления олигонуклеотидов на поверхности. Наилучшими иммобилизующими свойствами обладает катион марганца Mn2+, дающий хорошо воспроизводимые результаты. На АСМ-изображениях наблюдаются как отдельные молекулы олигонуклеотидов размерами около 25-30 нм, так и объединения нескольких молекул – агрегаты различных размеров (около 50-70 нм). При соотношении количества катиона и фосфатных групп 1:1 степень агрегации наименьшая.
Изучено влияние HEPES-KOH-буфера на эффективность иммобилизации олигонуклеотидов. При сравнении соответствующих АСМ-изображений обнаружено, что в отсутствии HEPES-KOH агрегация молекул происходит в большей степени, чем в условиях присутствии буфера.
Методами АСМ изучены особенности химической модификации стеклянных подложек. Стекла подвергали обработке, имитирующей стадии подготовки поверхности при изготовлении ДНК-чипов. На основании полученных изображений даны характеристики поверхности образцов. Чистое стекло имеет гораздо более ровную поверхность по сравнению с обработанными. Это обусловлено тем, что относительно гладкая вследствие аморфной природы стекла изначальная поверхность подвергается размыванию и деградации после обработки. До обработки «пираньей» на поверхности наблюдаются крупные объекты, исчезающие после обработки, которые вероятно представляют собой микрокристаллы соды или мела, вымываемые кислотными агентами. Силанизация приводит к относительному выравниванию вследствие заполнения углублений на поверхности за счет нежелательного образования полимолекулярных органических слоев.
Методом спектроскопии адгезионных сил определены адгезионные характеристики стекол. Адгезия наблюдается для обработанных поверхностей при наличии силанольных групп. Для поверхности, модифицированной силаном адгезия невелика, что согласуется с данными по смачиваемости.
ИОХ УНЦ РАН
Проект: «Создание препаратов для борьбы с болезнями и вредителями пчел» (08-03-99029, академик РАН Юнусов М.С.).
Предложены новые подходы к синтезу биологически фармакологически активного компонента маточного вещества медоносных пчел Apis mellifera L. (9-оксо-2Е-деценовой кислоты) из аллила бромистого и 1,7-октадиена на основе хемо- и региоселективных трансформаций общего промежуточного строительного блока – 7-октен-1-илацетата.
Для решения задач оптимизации кормления и оздоровления пчелиных семей разработана феромонная композиция «Апимаг» на основе биологически активных компонентов мандибулярных желез пчелиной матки (9-оксо- и 9-гидрокси-2Е-деценовых кислот). Предложен способ применения препарата для нормализации пищеварительного процесса (улучшения состояния задних кишок), увеличения сохранности пчел (на 38%), силы, количества печатного расплода (на 13,7 и 16,0% соответственно) и повышения выхода товарного меда (на 25,5%).
Изучено воздействие йодполимеров (йодполивинилпирролидона и монклавита-1) в сравнении с водным раствором йодида калия и 5%-ным спиртовым раствором йода на сохранность однодневных пчел и состояние их задних кишок. Выявлено положительное влияние подкормок с йодполимерами на жизнедеятельность пчел, т.к. йод является эффективным антисептиком и дезинфектантом, обладает широким спектром бактерицидного, фунгицидного, антигельминтного, антивирусного и противопротозойного действия.