Химия

Аннотация. В работе рассмотрены математические методы решения задач химической технологии, описываемые дифференциальными уравнениями. Получено решение ряда практических задач как аналитическими, так и численным способом.

 

В последние два десятилетия в естественных науках произошел коренной перелом в понимании развития сложных систем. Идет смена парадигмы – совокупности фундаментальных знаний, убеждений, технических приемов, выступающих в качестве образца научной деятельности. Существование парадигмы, по мнению американского философа Т.Куна, связано с периодами эволюционного развития науки, в течение которых они выполняют проективно-программирующую и селективно - запретительную функцию [1].
Становление новой парадигмы связано с появлением на научном горизонте в 70-80 гг. ХХ столетия новой науки – синергетики, предметом изучения которой является эволюция сложных открытых нелинейных систем разной природы: физической, химической, биологической, геофизической, социальной и др.
В своем становлении и развитии синергетика опиралась и опирается на такие фундаментальные научные дисциплины, как термодинамика неравновесных процессов, физическая кинетика, гидродинамика, теория систем, фрактальная геометрия и т.д. Синергетика вызвала усиленное внимание исследователей разных областей знания к нелинейным процессам. Исследования только линейных взаимосвязей между внешним воздействием на систему и ее откликом на него не дает более адекватного научного представления об эволюции системы, о возможных качественных превращениях в ней. Новая методология науки, где у синергетики есть успехи, ориентирует исследователя на поиски управляющих параметров и особенно определение их критических значений в точках бифуркации эволюционной диаграммы, где происходит смена режимов состояний сложной системы [2]. В связи с вышеизложенным авторы данной работы сделали попытку обобщения информации о влиянии кластеров на теплофизические свойства газов CO2 , Ar2 , N2 . Механизм влияния кластеров на теплофизические свойства газов CO2 ,Ar2 , N2 можно рассмотреть на классическом примере. Примерами таких систем является идеальный газ или идеальный раствор. В такой системе флуктуации числа частиц в заданном элементе объема носят пуассоновский характер, что является отражением полной разупорядоченности, обусловленный тепловым движением соответствующих частиц. Допустим что в какой - то момент времени включаются силы притяжения. Тогда частицы будут стремиться к образованию кластеров, что приведет к увеличению отклонения их пространственного распределения от среднего значения. С другой стороны, если взаимодействие будет отталкивающим то частицы распределятся по объему системы более равномерно, что уменьшит отклонение от среднего значения. В обоих случаях пространственная «упорядоченность» обусловленная непуассоновским поведением флуктуаций, носит короткодействующий характер, если только система не находится вблизи точки фазового перехода, где хвост пространственных корреляций тянется довольно далеко. Удлинение масштаба корреляций отражает способность к совершению фазового перехода всей системой в целом [3].

Окружающая среда Восточного региона Казахстана формируется под влиянием возрастающего загрязнения атмосферного воздуха, водной среды, почвы, продуктов питания различными химическими соединениями, в том
 числе, тяжелыми металлами. Состав загрязняющих веществ в выбросах по г. Усть-Каменогорску насчитывает до 170 наименований от стационарных и передвижных источников - это свинец, цинк, медь, кадмий, мышьяк, фтористый водород, хлор, бериллий и др., из них 22% химических соединений относятся к 1 классу опасности.
Процент некоторых химических соединений в валовых выбросах может быть и незначителен, но их токсичность для окружающей среды высока. Кроме того, многие из вышеперечисленных компонентов обладают эффектом суммации токсичности, усиливающим неблагоприятное действие на организм человека при совместном присутствии в различных средах. Высокий уровень загрязнения воздуха в области обусловлен: выбросами предприятий цветной металлургии, выбросами теплоэнергетики,выбросами автотранспорта, выбросами химической и нефтеперерабатывающей промышленностями, климатическими условиями, неблагоприятными для рассеивания загрязняющих веществ.
Металлы и органические соединения, характерные для выбросов промышленных предприятий, вызывают существенные процессы нарушения обмена веществ, дезорганизацию метаболических реакций, способствуя снижению неспецифической резистентности организма человека. Это ведет к нарушениям функций различных органов и систем.
Последние годы в Восточно-Казахстанской области (ВКО) сохраняется рост общего количества регистрируемых заболеваний населения острыми и хроническими болезнями, особенно дыхательной, сердечно-сосудистой,
пищеварительной систем, из которых более половины – с впервые установленным диагнозом.
В результате чего, определение возможности образования устойчивых комплексных соединений с тяжелыми металлами с последующей нейтрализацией и выведением ксенобиотиков из организма человека является актуальной проблемой интегрированного медико-химико-биологического направления исследований в условиях промышленного центра Казахстана. Инулин – резервный полисахарид, выделяемый из растительного сырья, обладает комплексом уникальных свойств. Отчетливо определено влияние инулина на компоненты неспецифического иммунитета, показатели клеточного и гуморального иммунитета (восстанавливаются общее количество лимфоцитов в крови и соотношение между классами иммунокомпетентных клеток). 
Изучены мощный гепатопротекторный эффект, выраженное регенераторное действие инулина, а так же - нормализация углеводного, жирового, энергетического обменов, активация синтеза белка, улучшение кровоснабжения и микроциркуляции в результате благотворного влияния инулина.

Разработаны и исследованы физико-химические свойства при агломерации вскрышных вольфрамсодержащих пород с добавками 30% речного песка (ВВП). Несмотря на то, что максимальная температура процесса возрастает в среднем на 100 0С, отгонка вльфрама и висмута снизились соответственно до 24,5 и 75,2 %. Это, очевидно, связано с разубоживанием шихты. Для хвостов обогащения полиметаллических руд (ХОПР) Текелийского месторождения при обработке шихты соляной кислотой концентрации 40 г/л при соотношении Т:Ж = 4:1 свинец отгоняется на 95 %, цинк - на 71 % и медь - на 25 %. Разработана лабораторная установка для возгонки и улавливания возгонов цветных и редких металлов изображенная на рис. 1.

Важным аспектом развития нанотехнологий является методы и механизмы синтеза наноструктур. Одним из наиболее продуктивных методов является метод шаблонного синтеза, в котором применяются пористые материалы в качестве матрицы (в нашем случае – трековые мембраны). Данный метод позволяет синтезировать наноразмерные объекты различной формы и размеров, которые можно очень точно контролировать [1-4].
Для получения металлических нанотрубок и нанопроволок удобно использовать метод электрохимического осаждения. Осаждение материалов в поры происходит путем пропускания постоянного тока через раствор электролита, что позволяет получать композитные наноструктуры, главным достоинством этого метода является возможность контролировать скорость осаждения металлов в поры, путем изменения величины силы тока и приложенного напряжения, а так же времени осаждения. Регулируя эти параметры можно получить наноразмерные объекты с желаемой структурой.

Теги: Химия

Одним из важнейших биологически активных соединений, содержащихся в лекарственном растительном сырье, являются флавоноиды. Интерес к флавоноидам велик ввиду присущего им широкого спектра биологического действия. Флавоноиды обладают противоотечным, спазмолитическим, антигистаминным, противовоспалительным, антиоксидантным, тонизирующим, капилляроукрепляющим действиями. Предотвращают негативное воздействие свободных радикалов на организм, восстанавливают мембраны поврежденных ими клеток; замедляют старение организма, в первую очередь — клеток кожи, роговицы и сердечной мышцы; способны противостоять развитию рака толстой кишки (в сочетании с ультразвуком — рака кожи и простаты), яичников, молочной железы, желудка, хроническому простатиту, бронхиту, астме; укрепляют иммунитет и стенки капилляров организма, снижают повышенное кровяное давление; предотвращают окисление холестерина; уменьшают выделение мочевой кислоты, что важно при подагре; облегчают симптомы усталости, депрессии и нервозности

Вопросы добычи нефти и ее последующей переработки тесно связаны друг с другом через химический состав нефти и ее физические свойства. Концентрирование парафинов, асфальтенов и смол приводит к увеличению плотности и вязкости нефти, изменяет ее коллоидную структуру и реологические характеристики, нефть становится труднодоизвлекаемой. Содержание сернистых соединений, минеральных кислот и воды в нефти и конденсате увеличивают ее коррозионную активность, что вызывает затруднения при ее добыче и транспортировке и приводит к износу оборудования.
Для определения сероводорода и меркаптановой серы в жидких углеводородах проводили исследование методом потенциометрического титрования. Пробу жидкого углеводорода титровалипотенциометрически в аммиачном изопропиловом спирте с использованием в качестве титранта спиртового раствора нитрата серебра. Использовали комбинированный электрод с серебряным кольцом для аргентометрии фирмы MettlerToledoDG-141 SC. Анализ проводили на автотитратореMettlerToledoDL-77. Содержание в нефти сероводородной серы составило 56,7 мг/кг, меркаптпновой серы 13,2 мг/кг (Таблица 1).

В настоящее время ужесточение требований к эксплуатационным и экологическим характеристикам горючего уже не позволяет производителям дизельного топлива и бензина обходиться без специальных композиций присадок. Заводские присадки должны быть введены в бен-зин производителем в соответствии с нормативной и технологической документацией. Добавки вво-дятся в бензин в процессе эксплуатации автомобиля для улучшения его свойств, а также промывки и удаления образовавшихся отложений и нагара. Наряду с основными свойствами, октаноповышающи-ми, водоудаляющими и моющими, эти смеси имеют ряд других дополнительных свойств. Для этого в их состав могут быть введены: инициаторы и катализаторы, интенсифицирующие процесс горения топлива и снижающие нагарообразование; стабилизаторы, предотвращающие окисление топлива при хранении; модификаторы трения, образующие на поверхностях пленку, предохраняющую трущиеся пары от износа и снижающую потери на трение; антикоррозийные присадки , уменьшающие повреж-дение металлов, вызванное агрессивными веществами, содержащимися в топливе и в продуктах сго-рания; пусковые присадки, улучшающие воспламеняемость топлива, так как обладают хорошей испа-ряемостью, что особенно необходимо при низких температурах; приработочные присадки, ускоряю-щие приработку трущихся деталей двигателя после ремонта

Разработка новых узлов ракетно-космической техники ставит задачи повышения конструкционной прочности и коррозионной стойкости литейных алюминиевых сплавов. В данной работе использовали силумины системы алюминий-кремний: сплавы АЛ9, АЛ4 и АЛ4С, химические составы которых приведены в табл.1. Повышения механических характеристик алюминиевых сплавов можно достичь введением элементов-модификаторов. Модификаторы литейных алюминиевых сплавов разделяют на две принципиально различные группы[1]. К первой группе относятся вещества, которые создают в расплаве высокодисперсную взвесь в виде интерметаллидов, являющихся подложкой для образующихся кристаллов. Ко второй группе модификаторов относятся поверхностно-активные вещества, действие которых сводится к адсорбции на гранях растущих кристаллов и тем самым - торможению их роста.

В последние двадцать лет в научную лексику стремительно «ворвались» в ряд новых слов с префиксом «нано»: наноструктура, нанотехнология, наноматериал, нанокластер, нанохимия, наноразмерный материал, наноколлоиды, нанореактор и т.п [1]. Но есть объекты, которых по существу не было в арсенале исследователей еще 20 лет назад и без которых сегодня уже невозможно представить современное развитие науки – это наночастицы во всем их многообразии начиная от фуллеренов, нанотрубок, нанопроводов до квантовых точек и квантовых корралов.
Активный интерес к наноматериалам обусловлен тем, что при переходе в наноразмерное состояние происходит изменение ряда фундаментальных свойств вещества. Основным фактором, определяющим уникальные физико – химические характеристики наноразмерных объектов, является высокое отношение площади их поверхности к объѐму, что обеспечивает еѐ высокую реакционную способность [2, 3, 4].
В развитии нанотехнологий значимую роль играют исследования наночастиц (НЧ) металлов. Повышенный интерес к НЧ обусловлен, прежде всего, широким спектром возможностей их практического применения, в которых используются специфические свойства как самих наночастиц, так и модифицированных ими материалов.

Одним из энергоносителей является нефтяной газ - ценное углеводородное сырье, и его сжигание на факелах в период нарастания дефицита источников энергии является недопустимым расточительством. В настоящее время из 58 работающих в Казахстане нефтедобывающих компаний на 30 используют сжигание газа на факелах. Проблема утилизации нефтяного газа при переработке является глобальной. К тому же сжигание газа сопровождается выбросами в атмосферу углекислого и сернистого газов, окислов азота, сажи, что приводит к огромному расходу кислорода и выделению избыточного тепла. Все это губительно сказывается на экологии, способствуя усилению парникового эффекта. Впервые в Казахстане к проблеме сжигания попутного газа было привлечено широкое внимание общественности в июне 2004 года в Алматы, где состоялся «круглый стол» партии «Отан» — «Проблемы экологии – наши проблемы». В рамках этой проблемы президент Казахстана Н.Назарбаев подписал поправки к закону о нефти, которые предусматривали запрет на разработку отечественных месторождений без полной утилизации попутного газа наряду с нефтедобывающими странами.

Большое значение имеет восстановление фосфатов газообразными углеводородами как им из путей получения элементарного фосфора. Ранее проведѐнные термодинамические исследования охватывают и системы с продуктами разложения углеводородов.
По расчету А.И. Климовича восстановлением Са3(РО4)2 метаном в присутствии SiO2 при соотношении CaO:SiO2 = I возможно при сравнительно низкой температуре. Однако в реакцию вступает только углерод, входящий в состав метана, а водород в основном выделяется в виде молекулы H2 [1, с.58].
Большой интерес представляет восстановление природных фосфатов без добавки окиси кремния при высоких температурах, особенно в потоке низкотемпературной плазмы, где можно получить максимальный выход и высокую концентрацию фосфора [2, с.64]. Расчеты С.А. Паппа [3], П.В. Войчака и др. [4] показали, что при этом полное превращение исходных веществ (100%-ный выход фосфора) достигается при температуре не ниже 3000K. В работе [5, с.36] показано, что процесс можно вести при Т ≤ 2500K. Применение же пропана и бутана делает процесс термодинамическим возможным при T ≤ 2000K.

Миллионы людей подвержены поражениям костных тканей в результате патологических заболеваний, травм, неблагоприятной экологической обстановки, стрессов и множества других факторов. Современная хирургия позволяет спасти жизнь многим пациентам, но часто такое вмешательство приводит к значительным послеоперационным дефектам. Основной проблемой является выбор материала для изготовления имплантата. В идеальном случае материал должен быть биологически совместимым с тканью, не должен быть токсичным, не должен вызывать отрицательных иммунных и других реакций со стороны организма, не должен отторгаться организмом как инородное тело. Так же он должен быть биологически активным, то есть вступать в непосредственную связь с биологической системой организма и со временем замещаться костной тканью.

В настоящее время основу сырьевой базы для производства полимеров составляют ископаемые углеводороды – нефть и газ. Однако, в соответствии с обоснованными прогнозами, уже в ближайшие десятилетия запасы нефти и газа сократятся настолько, что не смогут удовлетворять потребности мировой индустрии [1].Рост цен на нефтепродукты уже сейчас позволяет в ряде случаев рассматривать сырье из возобновляемых природных источников как конкурентоспособную альтернативу традиционному углеводородному сырью. Среди синтетических продуктов, получаемых из углеводородного сырья, наряду с полимерами, выделяются компоненты для полимерных материалов, например пластификаторы. Пластификаторы являются основными компонентами конденсированных энергонасыщенных систем, например порохов, твердых ракетных топлив и пиротехнических составов [2]. Их используют в частности для облегчения диспергирования наполнителей при получении высоконаполненных полимерных композиций и улучшения их перерабатываемости [3].

Актуальность проблемы: при добыче и транспортировке высокопарафинистой нефти возникают проблемы, связанные с парафиновыми отложениями. Парафиновые отложения уменьшают полезное сечение насосно-компрессорных труб и, как следствие, значительно осложняют перекачку нефти, увеличивают расход электроэнергии, приводят к повышенному износу оборудования. В целях устранения такого рода недостатков в нефть вводятся специальные присадки, обеспечивающие необходимые реологические (для нефтепроводов) и физико-механические (для танкеров, автомобильных и ж/д цистерн) свойства. Целью научной статьи является повышение эффективности транспорта аномальных жидкостей с применением депрессорных присадок.

1 2 3
Яндекс.Метрика