Тезисы Одесский национальный университет имени И. И. Мечникова

Вид материала

Тезисы

Содержание Розробка каталізатора реакції електровідновлення кисню на основі складних оксидів Одеський нацiональний унiверситет iмені I.I. Мечникова Закрепленные металлокомплексные катализаторы низкотемпературной очистки воздуха от озона Токсичных веществ ОАО «Укргазпроект», г. Киев, Украина Снижение энергозатрат в технологическом процессе производства агара из штормовых выбросов дальневосточной анфельции Институт химии ДВО РАН, г. Владивосток, Россия Ресурсосберегающая технология получения пигментов на основе оксидов железа Ресурсозберігаючі технології водокористування в енергетиці та промисловості

Подобный материал:

• Научный, 8.03kb.
• Учебное пособие одесский национальный университет имени И. И. Мечникова 2010 ббк 83., 3007.67kb.
• Украины Одесский Национальный политехнический университет Кафедра «Информационные системы, 334.62kb.
• С задачами и упражнениями, 4649.95kb.
• Одесский Национальный Политехнический Университет Программное обеспечение автоматизированных, 41.53kb.
• Одесский Национальный Политехнический Университет курсовая, 457.95kb.
• Национальный Университет Узбекистана имени Мирзо Улугбека Номер паспорта: 30 Полное, 152.58kb.
• Одесский Национальный Политехнический Университет курсовая, 433.89kb.
• Положение о премировании работников ргкп «Евразийский национальный университет имени, 60.28kb.
• Конференция пит-2010 проведена на базе Самарского государственного аэрокосмического, 176.83kb.

УДК 541.136

РОЗРОБКА КАТАЛІЗАТОРА РЕАКЦІЇ ЕЛЕКТРОВІДНОВЛЕННЯ КИСНЮ НА ОСНОВІ СКЛАДНИХ ОКСИДІВ


Макордей Ф. В., Умiнський М. В., Колесникова I. П.,

Колесников А. В., Щадних Н. М

Одеський нацiональний унiверситет iмені I.I. Мечникова

м. Одеса, Україна


Оксидні каталізатори типу перовскитів використовуються для виготовлення катодів високотемпературних паливних елементів, які працюють при температурах 800-1000 С. У якості палива такі джерела струму використовують дешеві вуглеводні, які часто входять до складу викидів підприємств. Конструктивно такі джерела струму складаються з твердих анодів, катодів та твердого іонопровідного електроліту між ними. Всі складові створюються з оксидів металів різного складу та властивостей.

Каталізатор катоду, на якому відбувається електровідновлення кисню є переважно складним оксидом та не утримує дорогоцінних металів. Катод паливних елементів повинен мати цілий комплекс властивостей, як от: хімічну стабільність на повітрі (кисні), фазову стабільність в широкому інтервалі температур (до 1000 С), хімічну інертність за відношенням до електроліту та струмовідводам. Але основною його характеристикою є достатньо висока активність у реакції електровідновлення кисню. Певну увагу у цьому напрямку привертають складні оксиди з додаванням оксидів заліза, які мають змішану електронну та йонну провідність.

Метою розробки є створення складного оксиду, до складу якого входить залізо, стронцій та кобальт в різних їх співвідношеннях. Досліджено їх електрофізичні та електрохімічні властивості.

Перовскітні сполуки SrFe_xCo_(1-x)O₃ отримували з азотнокислих солей відповідних металів у співвідношеннях SrFe_(0,3-0,7)Co_(0,7-0,3)O₃. Перовскіти такого складу формувалися при 800-1000 С. Дослідження сполук рентгенофазовим аналізом свідчать, що при відпаленні системи утворюються SrO, Fe₂O₃, Fe₃O₄, CoO – прості оксиди та перовскитні сполуки SrFeO₃, SrCoO₃ з постійними кристалічних граток 3,521 Å та 3,654 Å відповідно. Встановлено, що максимальна кількість перовскитів утворюється в оксидній системі з наступним співвідношенням металів – SrFe_0,6Co_0,4O₃. Максимальну електропровідність мають сполуки з таким же співвідношенням металів (2,15 · 10^-2 См·Ом ^-1). Проведене дослідження електрохімічної активності у модельних умовах на повітрі у 30 % КОН при кімнатній температурі. Для випробувань готували елемент Zn-повітряний катод з виготовлених зразків. Розрядні характеристики елементів визначались знятою ємністю до напруги 1 В. Показано, що катод, виготовлений з наведеної оксидної системи, може забезпечувати щільність струму 100 мА/см² при поляризації 0,2 В. Величина електрорушійної сили джерела струму з Zn-анодом та виготовленим катодом на основі перовскіту складає 1,78 В проти 1, 46 В для стандарної марганець-цинкової системи.


УДК 542.924:541.127:546.26


ЗАКРЕПЛЕННЫЕ МЕТАЛЛОКОМПЛЕКСНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ОЗОНА


Ракитская Т. Л, Раскола Л. А., Труба А. С.,

ОНУ имени И. И. Мечникова, г. Одесса, Украина

Эннан А.А.

ФХИ ЗОСиЧ МОН и НАН Украины, г. Одесса, Украина


Озон относится к токсичным газообразным веществам, предельно-допустимая концентрация которого для рабочей зоны составляет 0,1 мг/м³. Актуальным является вопрос разработки высокоактивных катализаторов очистки воздуха, среди которых перспективными являются закрепленные на различных носителях комплексные соединения металлов переменной валентности [1, 2 ].

В работе представлены результаты исследования кинетики разложения озона ацидокомплексами Cu(II), Co(II) и Mn(II), закрепленными методом импрегнирования на различных носителях (SiO₂, АУ, углеродные волокнистые материалы – УВМ, клиноптилолите – Кл, базальтовом туфе – БТ, трепеле – ТП).

Методами РФА, термогравиметрии, ИК-, УФ-видимой спектроскопии, адсорбции ионов металлов изучен механизм формирования катализатора на внутренней и внешней поверхности исходных и кислотно-модифицированных носителей, что позволяет осуществлять целенаправленный выбор носителя и состав катализатора на основе ацидокомплексов 3d-метал­лов. На рисунке представлены результаты исследования кинетики разложения озона ацидокомплексами MCl₂, закрепленными на природном (П-Кл) и модифицированном 3М HNO₃ в течение одного часа при 373 К клиноптилолите (Н-Кл (1)). Видно, что активность катализатора MCl₂/П-Кл растет в ряду Cu(II)   Co(II)  Mn(II) (кривые 1-3); незначительное повышение активности меди(II) происходит за счет кислотного модифицирования клиноптилолита (CuCl₂/Н-Кл) (кривая 4). При взаимодействии MnCl₂/П-Кл с озоном формируются оксиды марганца, вероятнее всего Mn₂O₃ и MnO₂, обеспечивающие вторичный каталитический эффект и разложение озона в стационарном режиме (кривая 5). Рассматриваются примеры применения катализаторов в облегченных респираторах типа „Снежок” и малогабаритных установках очистки воздуха от озона.


1. Каталитическое разложение озона металлокомплексными соединениями / Т.Л. Ракитская, А.А. Эннан, Л.А. Раскола, А.Ю. Бандурко // Изв. высш. учеб. завед. Химия и хим. технология. – 1999. – Т. 42, вып. 4. – С. 3-18.

2. Ракитская Т.Л., Эннан А.А. Экологический катализ: теория и практика // Вісн. Одес. нац. ун-ту. Хімія. – 2003. – Т. 8, вип. 3-4. – С. 26-40.


УДК 54.128.13:541.124:542.943.7:546.262.3-31:546.92’284

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ АЛЮМОСИЛИКАТОВ Украины для разработки новых МЕТАЛЛОКОМПЛЕКсНЫХ катализаторов ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ГАЗООБРАЗНЫХ

ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ


Ракитская Т. Л., Киосе Т. А., Волкова В.Я., Эннан А. А.,

ОНУ имени И. И. Мечникова, г. Одесса, Украина

ФХИ ЗОСиЧ МОН и НАН Украины, г. Одесса, Украина



Известно применение металлокомплексных катализаторов для очистки воздуха от токсичных газообразных веществ (СО, О₃, РН₃ и SO₂) при температуре окружающей среды. Активность и стабильность таких катализаторов существенно зависит от природы носителя. Впервые показана перспективность использования в качестве доступных и дешевых носителей металлокомплексных катализаторов – природных алюмосиликатов различного происхождения: каркасных – клиноптилолит (CLI), морденит(MOR), слоистых с расширяющейся решеткой – монтмориллонит (Mont) и дисперсных – трепел (ПТ), а также полиминерального базальтового туфа (БТ), содержащего CLI, MOR, Mont, α-SіО₂ и другие фазы. Обоснованный выбор носителя усложняется переменным составом природных сорбентов и множеством факторов, влияющих на активность металлокомплексных катализаторов. По нашему мнению, помимо компонентного состава катализатора, к наиболее важным факторам относятся: цеолитная структура (топология цеолитного каркаса; геометрические размеры входных окон, каналов); соотношение nSi/nAl; условия сорбции ионов переходных металлов; форма их нахождения; топографические места локализации Мⁿ⁺ и возможность их координации с другими лигандами; кислотные свойства цеолитов; возможность доступа других реагентов, например, газообразных молекул, к местам локализации иона Мⁿ⁺; наличие других катионов и анионов, влияющих не только на локализацию ионов Мⁿ⁺ и их координационное окружение, но и на подвижность ионов вообще и ионов водорода, в особенности. Нанесенные металлокомплексные катализаторы исследованы методами РФА, ИК-, УФ-видимой спектроскопии, ЭПР, термогравиметрии, термопрограмированной десорбции аммиака, газовой хроматографии. Образцы катализатора тестированы кинетическим методом в реакциях низкотемпературного окисления СО, SO₂ и разложения О₃. Детальные исследования кинетики перечисленных реакций позволили оптимизировать составы катализаторов, выявить влияние природы носителя и способов его предварительного модифицирования на степень очистки воздуха. На рисунке показан пример изменения активности сложных каталитических систем окисления СО кислородом включающих ацидокомплексы Pd(II), Cu(II) и алюмосиликаты: кислотно-модифицированные образцы базальтового туфа с разных месторождений Н-БТ(1)-6, Н-БТ(1)^*-6, Н-БТ(2)-6, а также Н-CLI-6, Н-MOR-6, H-Mont-6, ПТ. Разработаны технические условия на катализатор (ТУ У 24.6-02071091-001:2008), обеспечивающий очистку воздуха от СО ниже ПДК в облегченных средствах защиты органов дыхания.


УДК 622.691.24


Сооружение подземных хранилищ для обеспечения эффективности функционирования нефте- и газотранспортных систем


Хрущов Д. П.,

Институт геологических наук НАН Украины, г. Киев, Украина

Чабанович Л. Б.,

ОАО «Укргазпроект», г. Киев, Украина

Николаенко В. И.,

ОАО «Укрнефтехимпроект», г. Киев, Украина


В настоящее время считается общепризнанным, что надежное функционирование нефте- и газотранспортных систем должно обеспечиваться парками подземных хранилищ (ПХ) припромышленного (в начале транспортных продуктопроводов), транспортного (на протяжении магистралей) и модуляционного (при крупных объектах-потребителях) назначения. Целью настоящей публикации является изложение научно-технических принципов сооружения и эксплуатации ПХ энергетического сырья (нефти, газа) и другого назначения в каменной соли. В основу этой разработки положен опыт нескольких десятилетий научно-исследовательских работ, проектирования и реализации проектов указанного направления, накопленный межведомственным научно-техническим коллективом, включающим ОАО «Укргазпроект» (прежде – институт «Союзгазпроект»), Институт геологических наук НАН Украины, Укр НИИПК «Нефтехим» и другие организации. Этот опыт был осуществлен в строительстве хранилищ различного назначения (преимущественно газа, нефти, нефтепродуктов, а также гелия, опасных отходов и др.) на территориях республик СССР в том числе в Украине, затем – стран СНГ, а также ряда объектов в странах дальнего зарубежья.

Мировой опыт включает также создание воздушных и газовых аккумуляторов, камер захоронения радиоактивных отходов и т.д.

Хранилища рассмотренных типов создаются в основном методом подземного выщелачивания (известны также примеры применения метода камуфлетного взрыва, в том числе ядерного).

Техническая и экологическая безопасность хранилищ любого назначения обеспечивается изначально путем выбора геологической среды (объемов соляного массива и др.) на основе специально разработанного комплекса критериев, которые в конечном счете должны удовлетворять техническим требованиям, предъявляемым к данному типу хранилища.

Проектирование и сооружение подземного комплекса хранилищ включает следующие этапы и задачи: выбор участков и интервалов для заложения емкости; расчет регламентов создания каверн; осуществление технологических процессов строительства; обустройство подземного комплекса; решение проблемы удаления строительных рассолов; обозначение технологий эксплуатации хранилища.

В Украине актуальность создания парков ПХ определяется прежде всего необходимостью повышения эффективности работы транзитных нефте- и газопроводов, техническими нуждами нефте- и газоперерабатывающих предприятий, а также потребностью создания стратегического запаса нефти- и нефтепродуктов. В перспективе для удовлетворения нужд энергетики и других отраслей народного хозяйства обозначается создание камер воздушно-аккумулирующих газовых электростанций, емкостей для гелия, химических продуктов, токсических отходов и др.

На территории Украины имеется пять обширных регионов развития соленосных формаций. В пределах этих регионов в связи с перечисленными выше задачами намечен ряд перспективных участков для размещения ПХ различного назначения.


УДК 664.864


СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА АГАРА ИЗ ШТОРМОВЫХ ВЫБРОСОВ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЙ АНФЕЛЬЦИИ


Цыбульская О.Н., Юдаков А.А.,

Институт химии ДВО РАН, г. Владивосток, Россия


В современных условиях дефицита энергетических ресурсов все более остро ставятся вопросы рационального использования энергии, что является особенно актуальным для энергоемких технологических процессов. Производство агара, в особенности, из штормовых выбросов тихоокеанской анфельции, - это технологический процесс требующий значительного количества энергоресурсов.

С целью снижения непроизводительных энергозатрат, повышения эффективности работы технологического оборудования, получения агара высокого качества в технологический цикл получения агара тепловым методом были введены новые операции с учетом особенностей местного сырья.

В качестве исходного сырья использовались штормовые выбросы в бухтах Перевозная и Баклан Хасанского района Приморского края.

Исходное сырье подготавливалось двумя способами: промывкой анфельции в пресной воде с целью опреснения и освобождения от механических и органических примесей, илистых составляющих, известковых обрастаний и последующее замачивание промытой анфельции в известковом молоке, а также дроблением талломов (веточек) сухой анфельции, что открывает доступ варочного раствора к внутренним тканям, в результате, ускоряет процесс и увеличивает процент выхода агара. Дробленная анфельция не требует предварительного замачивания в известковом молоке перед варкой.

Подготовленное сырье после замачивания загружается в варочный реактор в смеси с дробленым в соотношении дробленой и промытой недробленой анфельции 1:4 по массе. Это позволяет повысить насыпную плотность сырья и увеличить коэффициент загрузки реактора на этапе варки.

В данный технологический цикл введена новая операция - пропаривание, т.е. обработка сырья, загруженного в пустой реактор, перед варкой острым паром с последующим сливом образующегося конденсата, что способствует освобождению от низкомолекулярных фракций агара, снижению зольности и, как следствие, повышению качества сухого агара. После чего осуществляют трехкратное экстрагирование. Использование предварительно подготовленного сырья позволяет наиболее полно извлечь из водорослей агар, т.е. произвести три этапа процесса варки с высоким коэффициентом эффективности.

В данной технологической схеме применяется операция отжима с последующей сушкой отжатых пластин. Операцию дробления пластин агара производили двухстадийно на специально разработанном оборудовании.

Таким образом, проведение технологического процесса получения агара из дальневосточной анфельции по разработанной схеме позволяет эффективно перерабатывать штормовые выбросы, сохраняя при этом естественные поля анфельции. Введение новых операций на стадии подготовки сырья увеличивает производительность оборудования. Использование специально разработанного оборудования для измельчения агара снижает воздействие на человека вредных производственных факторов. Получаемый порошковый агар отвечает требованиям ГОСТ 16280-2001 и по основным параметрам соответствует импортным аналогам.


УДК 661.872


Ресурсосберегающая технология получения пигментов на основе оксидов железа


Фролова Л.А., Верещак В.Г., Колодяжный А.Т.

ГВУЗ «Украинский государственный химико-технологический университет»

Анализ некоторых производств химической, химико-металлургической и металургической промышленности показаол , что потребности Украины в железнооксидных пигментах могут быть обеспечен за счет переработки железосодержащих отходов этих производств. Как правило эти отходы представляют собой кислые водные растворы содержащие катион железа.

К числу предприятий, являющихся крупнотонажным источникоми отходов железосодерхащих растворов, можно отнести травильные растворы , которые образуются в больших количесвах в металлургическом производстве «черного» проката. В настоящий момент эти растворы утилизируется с получением сульфата железа (ІІ), который не находит широкого использования в промышленности, что приводит к его накоплению в большом количестве. На основе этого сырья нами разработана технология получения железосооксидных пигментов различной цветовой гаммы, котрые имеют низкую себестоимость и могут широко применяться в лакокрасочной промышленности.

Для получения пигментов различной цветовой гаммы из травильных растворов прокатного производства нами предложен способ, в котором двухвалентное железо осаждается в виде гидроксида растворм щелочи. Образующийся окисляют кислородом воздуха, подаваемого через барботер. Из сборников суспензию подают на автоматический камерный фильтр-пресс, на котором осуществляют фильтрование, отмывку от ионов , отжим, просушку и выгрузку. После фильтрования пигмент в виде пасты с влажностью 505 % ленточным транспортером подается в барабанную сушилку и далее на прокалку.

Цвет и оттенки пигмента варьировались за счет добавления в исходные растворы солей растворимых соединений фотохромных металлов. Было изучено влияние природы осадителя, соотношения реагентов «соль:осадитель», количества красящей добавки , порядка осаждения и температуры прокаливавния на технологические и цветовые свойства пигментов.

Установлено, что при совместном осажднии железа и катиона красящей добавки образуются сложные гидроксокомплексные содинения , которые при дальнейших процессах термообработки (синтеза) спообствуют более равномерному рспределию красящего катиона в матрице оксида железа.

Показано, что методом соосаждения из травильных рвстворов можно получать пигменты различной цветовой гаммы и дисперсности при более низких температурах синтеза с высокими технологическими показателями.

Предложенная технология получения железооксидных пигментов из травильных растворов металлургического производства внедрятся на одном из предприятий отрасли.


УДК 628.143.23


Ресурсозберігаючі технології водокористування в енергетиці та промисловості


Шаблій Т.О., Гомеля М.Д.

Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”,

м. Київ, Україна


До найбільш простих та дешевих методів пом’якшення води відноситься реагентний метод. Найбільш поширеними реагентами, що використовуються для пом'якшення води, є луг, сода та вапно. Проте дані реагенти дозволяють знизити жорсткість води лише до 1,2–2,0 мг-екв/дм³, а інколи до 3,8–4,2 мг-екв/дм³.

У зв’язку із цим метою роботи було визначення впливу різних реагентів на ефективність реагентного пом’якшення води, оцінка впливу гідроксоалюмінату натрію на глибину реагентного пом’якшення води, створення високоефективного процесу пом’якшення та очищення природних вод з підвищеною жорскістю.

В роботі при дослідженні процесів реагентного пом’якшення води використовували луг, соду, вапно, фосфат та гідроксоалюмінат натрію. Як водне середовище використовували води із підвищеною жорсткістю: севастопольську водопровідну воду, воду з р. Сіверський Донець (м. Сєвєродонецьк), з Ісаківського водосховища (м. Алчевськ).

Кращі результати при пом’якшенні севастопольської водопровідної води отримано при використанні лугу та соди. В даному випадку було досягнуто ступеню пом’якшення (Z) на рівні 80–85 % при доведенні рН до 10,5 та 11,0. Нижчі результати отримано при застосуванні вапна. Для підвищення ефективності пом’якшення в воду, крім вище приведених реагентів, при різних рН добавляли фосфат та гідроксоалюмінат натрію. В даному випадку було відмічено значне зростання ефективності пом’якшення води (Z=92-98 %), не дивлячись на відносно невеликі дози реагентів.

Значно складніше пом’якшувати мінералізовані сульфатно-натрієві води з високою жорсткістю, до яких можна віднести воду з р. Сіверський Донець (м. Сєвєродонецьк) та воду з Ісаковського водосховища (м. Алчевськ).

При пом’якшенні води з Сіверського Донця вапном навіть при рН=10,5 залишкова жорсткість води складала 4,8 мг-екв/дм³ (Z=34,2 %). Використання соди наряду з вапном дозволило знизити жорсткість води лише до 3,0 мг-екв/дм³ навіть при дозі соди 10 мг-екв/дм³. Використання фосфату натрію було також неефективним. Лише при дозах 10 та 15 мг-екв/дм³ було досягнуто зниження жорсткості відповідно до 1,8 та 1,0 мг-екв/дм³. При цьому відбувалося ефективне освітлення води. Значно ефективніше пом’якшується вода при застосуванні гідроксоалюмінату натрію. При дозі 2,0 мг-екв/дм³ при рН=10,0 та 4,0 мг-екв/дм³ при рН=9,0 було досягнуто зниження жорсткості до 0,3 мг-екв/дм³ (Z=95,9%).

Ефективним було використання гідроксоалюмінату натрію і для пом’якшення мінералізованої води з Ісаківського водосховища вапном. Кращі результати отримано при рН=10,5. При цьому було досягнуто значного підвищення ефективності пом’якшення води при зниженні залишкових концентрацій іонів алюмінію у воді.

Таким чином, в роботі вивчено процеси пом’якшення вод з високим рівнем жорсткості і показано, що карбонатно-кальцієві води краще пом’якшуються в порівнянні із сульфатно-натрієвими. Встановлено, що алюмінат натрію забезпечує зниження залишкової жорсткості води до 0,2–0,7 мг-екв/дм³ при застосуванні в дозах 1,0–4,0 мг-екв/дм³ при пом’якшенні її лугом, вапном або содою незалежно від характеристик вихідної води.