Все статьи
Технология, переработка пластических масс и стеклопластиков
Объекты исследования: Коллаген, его производные полученные из отходов натуральной кожи, неорганические и органические кислоты, виниловые мономеры, пенетратор, растворители.
Цель работы: Получение новых коллаген-полимерных систем на основе природного высокомолекулярного соединения путем его модификации с синтетическими ненасыщенными мономерами винилового ряда.
Методы исследования: Стандартные физико-химические методы, визкозиметрический, весовой анализ, ИК-спектроскопия, микроскопия, DSC, TG (термический) анализ, математико-статистическая обработока данных.
Полученные результаты и их новизна: Разработана новая методика получения коллагена. Создан оптимальный состав коллагенполимерной композиции, содержащий мягкие и твердые белковые и мономерные пленкообразователи, пластификаторы, наполнители, пенетраторы и др.
Разработан технологический процесс получения и применения продуктов коллагена в качестве основного связующего и пленкообразователя, в качестве пропитывающего агента в сочетании с дисперсиями других полимерных пленкообразователей. Белок-полимерный пропитывающий импрегнант на коже, полученный на основе коллагена, характеризуется образованием сплошной пленки с достоточно высокими механическими свойствами и эластичностью.
Практическая значимость: Разработана технология получения и применил коллаген-полимерных систем для импрегнирования кожи.
Степень внедрения и экономическая эффективность: На частном предприятии «Шохайдаров Х.Ш.» с применением коллагенполимерного импрегнанта для кожи выпущены опытные партии кожи 20 тыс. дм2, при этоим экономической эффективностью только из за замене традиционных компонентов составил 124027,2 сум. Ожидаемый ориентировочный годовой экономический эффект от испытания состава пропитывающих импрегнанта в процессе отделки кож для верха обуви и галантерейных изделий из шкур крупного рогатого скота составит может составит 1488326,4 сум. (октября 2009 г.).
Область применения: кожевенная промышленность, учебный процесс.
Технология процесса получения производных морфолина
Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день в мире производство полифункциональных азотсодержащих соединений по сравнению с последним десятилетием возрос в два раза. В мирепо объёму производства полифункциональных азотосодержащих соединений страны СИГ занимают второе место и 65% проценте выпускаемой продукции применяются в производствах переработки каракулевой кожи для смягчения и улучшения антибактеральных свойстви в различных сферах народного хозяйства, в связи с этим ведутся научно - исследовательские работы по усовершенствованию технологии получения их производных.
Вреспублике после приобретения независимости уделяется большое внимание развитию научных исследований в области химической промышленности, производства новых видов продукции и их реализации, и при этом достигнуты определенные результаты по удовлетворению местного рынка в импортазамещающих химических реагентов. В этой связи, синтези разработка на основе местного сырья азот, кислород, хлор содержащих антибактериальных олигомеров, которые подавляют рост бактерий является актуальность проблемой. В развитие решении этих проблем в Республике Узбекистан служит основным направлением стратегия движения.
На сегодняшний день во всем мире актуалной является повышение качества олигомерных материалов содержащих в составе атомы азота, кислорода и хлора: применение в качестве современных биологических активных вещества, синтез морфолино содержащих производных морфолина в структуре ненасыщенных углерод-углеродных связей; создание технологии получения на основе морфолина и мочевины новых полифункциональных и гетероциклических соединий считается актуальной задачей.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Постановлениях Президента Республики Узбекистан: ПП-1442 «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах» от 15 декабря 2010 года, № ПФ-4707 «О Программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы» и постановление Кабинета Министров Республики Узбекистан от 22 января 2015 года за № 8 «О дополнительных мерах по сокращению производственных затрат и снижению себестоимости продукции в промышленности», № ПФ-4947 «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан» от 7 февраля 2017 года, а также в других нормативно-правовых документах, относящихся к данной сфере.
Цель исследования являетсяразработка методов синтеза новых полифункциональных азотсодержащих соединений - производных морфолина.
Научная новизна исследования заключается в следующем: определены условияполучения непредельных гетероциклических соединений на основе морфолина и с акриловой и метакриловыми кислотами;
синтезирован 1Ч-морфолин-3-хлор-2-пропанола на основе морфолина и эпихлоргидрина и реакцией этерификации на его основе с акриловой кислотой получен новый мономер N-морфолин-З-хлор-изопропилакрилат, его радикальная полимеризация, определены технологические параметры;
Опредены кинетические параметры процесса: порядок по исходным реагентам, эффективная энергия активации полимеризации;
разработана технология получения полуфункциональных соединений содержащие морфолиновый фрагмент.
Выводы
1. Изучено влияние температуры, продал жительности реакции, концентрации исходных реагентов на процесс получения сложного эфира в результата этерефикации 1Ч-морфолин-3-хлор-2-пропанола с акриловой и метакриловой кислотами,
2. Исследовано влияние различных факторов на процесс взаимозействия М-морфолин-З-хлор-2-пропанола с акриловой кислоты: природы растворителя, концентрации мономера, инициатора и температуры, установлено, что порядок реакции по мономеру и инициатору составляют, соответственно 1,05 и 0,5, а также суммарная энергия активации процесса.
3. Установлено, что при смешении морфолина с эпихлоргидрином как в массе, так и в среде различных органических растворителей, в интервале температур от 10 до 50 °C протекает химическая реакция, которая сопровождается образованием водорастворимого высокомолекулярного продукта, в котором энергия активации равна 56,2 кДж/мол.
4. Установлено образование поликомплексона олигомеров на основе морфолина и эпихлоргидрина с катионом меди. Атомные координаты соединения введении кристаллического банка (CCDC 1032146); deposit@ccdc.cam.ac.uk или http://www.ccdc.cam.ac.uk). .
5. Олигомер полученный на основе морфолина и эпихлоргидрина и его медный комплекс показал антимикробную активность против микробов стафилоккоки и эшерихии коли.
6. При обработке олигомером полученного из морфолина и эпихлоргидрина кожевенных полуфабрикатов увеличиваются физикомеханические и гигиенические показатели кожевенных полуфабрикатов из шкур овчины: предел прочности при растяжении увеличивается на 9-11%, относительное удлинение повышается на 20%, гигроскопичность - на 81-85%.
7. Предложен технологический процесс получения олигомерного продукта морфолина с эпихлоргидрином и полимера на основе N-морфолин-3-хлор-изопропилакрилата.
Технология получения хлоридов калия и натрия из низкосортных сильвинитов Тюбегатана и галитовых отходов
Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире производство и применение минеральных удобрений растет с каждым годом. Это связано с повышением урожайности и качества сельскохохяйственной продукции, обеспечением увеличивающегося населения земли в продуктах питания. Для нормального роста и развития растений в первую очередь необходимы азотные, фосфорные и калийные удобрения.
После провозглашения независимости Республики в результате реализации конкретных широкомасштабных мер были достигнуты высокие результаты научных исследований в области получения фосфорных и калийных удобрений на основе местных сырьевых источников и обеспечению сельского хозяйства качественными минеральными удобрениями. В этой связи следует особо отметить получение флотационного хлористого калия из местного сильвинитового сырья. Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан предусматривает подъем промышленности на качественно новый уровень, дальнейшую интенсификацию производства готовой продукции на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов, освоение выпуска новых видов продукции и технологий. В этом отношении особое значение приобретает дальнейшее увеличение мощности по добыче и обогащению сильвинитов Тюбегатанского месторождения, их переработке на калийные удобрения, отходов калийного производства на хлорид натрия и кальцинированную соду, обеспечение Республики в необходимой химической продукции.
На сегодняшний день в мире особое внимание уделяется вовлечению в промышленное производство низкосортных калийных руд и разработке технологии переработки отходов калийного производства. В этом аспекте важной задачей является разработка технологии получения хлористого калия из низкосортных сильвинитов и так необходимой для народного хозяйства продукции - переработкой галитовых отходов. При разработке технологии переработки низкосортных сильвинитов и галитовых отходов необходимо обосновать ряд существующих научных решений, в том числе по следующим направлениям: установление причин снижения эффективности переработки сильвинитов Тюбегатанского месторождения флотационным методом, вовлечение в промышленное производство сильвинитовой руды с содержанием 20-30 % K.CI и 5 % нерастворимого в воде остатка (н.о.), усовершенствование и интенсификация отдельных стадий производства флотационного хлористого калия, разработка технологии переработки флотационных галитовых отходов, содержащих флотореагенты и другие примеси.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в указах Президента Республики Узбекистан № УП-4707 от 4 марта 2015 года «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы» и № УП-4947 от 7 февраля 2017 года «Стратегия действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017-2021 годах», а также других нормативноправовых документов, принятых в данной сфере.
Целью исследования является усовершенствование технологии переработки сильвинитов Тюбегатанского месторождения на хлористый калий и разработка технологии переработки галитовых отходов калийного производства на хлористый натрий.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
выявлено уникалность состава и свойств сильвинитовых руд Тюбегатанского месторождения, также определено влияния фракционного состава руды и минералогического состава н.о. сильвинитов на процессы гидромеханического обесшламливания;
выявлены причины низкой эффективности процессов гидромеханического обесшламливания сильвинитовых руд Тюбегатанского месторождения и разработаны технические решения повышения их эффективности;
усовершенствованы процессы обесшламливания и флотации получения флотационного хлористого калия из низкосортных сильвинитовых руд Тюбегатанского месторождения и интенсифицированы процессы фильтрации концентрата хлорида калия и галитовых отходов;
установлены оптимальные технологические параметры процесса повышения выхода хлорида калия и переработки галитовых отходов путем выщелачивания насыщенными растворами хлорида натрия на технический хлорид натрия и хлорид натрия пищевой чистоты, выявлены условия флотации низкосортных сильвинитов.
Заключение
Основными научными и практическими результатами, полученными при выполнении диссертационной работы являются:
1. Проведенный анализ работы производства флотационного K.CI показал существенное изменение состава поступающих сильвинитовых руд. Содержание н.о. достигает 10%, а содержание хлорида калия снижается до 20%. Изменилось и дифференцированное распределение н.о. в крупной и тонкозернистых фракциях измельченной руды. Так, отношение содержания фракции -0,15 мм к +0,15 мм уменьшилось с 4,22 до 1,76, что является одной из основных причин снижения эффективности процесса гидромеханического обесшламливания руды.
2. Исследованиями химического, минералогического и фракционного составов низкосортных сильвинитов Тюбегатанского месторождения установлено, что основную долю сильвинитов (64-67%) составляют фракции +0,90 мм. Снижение содержания хлорида калия обусловлено увеличивающимся содержанием в руде NaCI с 65,99% до 70,68% в зависимости от крупности фракции.
3. Изучен химический и минералогический состав н.о. из сильвинитов Тюбегатана и установлено, что они относятся к слабошламующимся минералам. Нерастворимые в воде остатки сильвинитов представлены на 65-70% мелкими глинистыми минералами, т.е. карбонатными (магнезит, доломит) и сульфатными (ангидрид, бассанит) и низким содержанием (25-35%) легко шламующихся, силикатных минералов, что является причиной снижения эффективности гидромеханического обесшламливания.
4. Изучено влияние предварительной оттирки шламов из руды перед ее обесшламливанием в присутствии и отсутствии диспергаторов. Показано, что оттирка не дает нужного эффекта. Общая степень извлечения н.о. в шламовый продукт повышается на 2,0-2,5%, а извлечения в «свободное» н.о. составляет 4-14 %.
5. Изучен процесс обесшламливания сильвинитовой руды стандартного состава и низкосортной руды с дополнительной установкой после двух гидроциклонов гидросепаратора и пульсационной флотомашины. Показана возможность повышения степени извлечения н.о. с 39,38% до 55,63-56,13% и до 62,7-71,9%, соответственно, или в 1,4-1,8 раза.
6. Разработаны усовершенствованные технологические схемы переработки сильвинитовых руд Тюбегатанского месторождения, позволяющие интенсифицировать производственный процесс, повысить качество и улучшить товарные свойства K.CI. Изменения схемы возврата маточных растворов после фильтрации концентрата и галитовых отходов позволяют снизить влажность солей на 1,8 % и интенсифицировать процессы фильтрации в 1,3 - 1,5 раза. При этом сокращаются расходы газа на сушку хлорида калия на 658,8 тыс. м3, на сумму 70,27 млн. сум, расходы на перевозку, хранение галитового отхода и содержание хвостохранилища на 838,64 млн. сум в год, а технология переработки флотационных галитовых отходов на NaCI технический и пищевой чистоты позволило повысить выход KCI с 85-86% до 89-91%, или на 4-6 %.
7. Разработана технология окрашивания хлорида калия с использованием природных красителей, содержащих железоокисные пигменты в присутствии связующих реагентов сульфата и фосфата аммония. Прочность закрепления красителей составляет не менее 95-97%. При этом улучшаются товарные свойства хлористого калия. Данная технология внедрена на УП «Дехканабадский завод калийных удобрений» и выпушено 164214,15 т окрашенного хлорида калия на сумму 98,2 млрд. сум.
8. Изучена растворимость основных компонентов галитовых отходов в воде и насыщенных растворах NaCI. Установлено, что основное количество KCI выщелачивается из галитовых отходов в первые 15 минут. За это же время находящаяся в составе отхода органика всплывает и образует пленку на поверхности суспензии, которая удаляется с пенным продуктом. При разделении суспензии на жидкую и сгущенную, в жидкую фазу переходят мелкие частиц NaCI, н.о., органика и взвеси. Оптимальными параметрами растворения и выщелачивания являются: время 30-35 мин; температура 20-40°С; соотношения Т:Ж=1:(3,5-4) в случае растворения в воде и 1:(1,0-1,2) в случае выщелачивания галитового отхода насыщенными растворами NaCI.
9. На модельных и опытных установках исследован процесс переработки галитового отхода на технический хлорид натрия с использованием различных технологических схем и оборудований, разработаны технологические схемы, материальный баланс, технологический регламент, исходные данные опытно-промышленной установки. Технология с применением флотомашины апробирована в промышленных условиях и внедрена в производство. Освоение технологии позволило увеличить выход хлорида калия основного производства дополнительно на 4-6%, за счет возврата раствора хлорида калия, вовлечь в переработку галитовые отходы, снизить расходы по доставке, хранению галитового отхода и содержанию хвостохранилища. Суммарный экономический эффект от выпуска 100 тыс. т технического NaCI из галитовых отходов составляет 5,66 млрд, сум в год. Кроме того, возвращается в основное производство более 3 тыс. т K.CI. Выпущено продукции в количестве более 11,5 тыс. тонн на сумму 1,43 млрд, сум.
10. Разработана технология получения хлорида натрия пищевой чистоты из технической соли, полученной из галитовых отходов, установлены оптимальные технологические параметры. Технология апробирована на модельной установке и разработаны необходимые технологические документы. Предварительные технико-экономические расчеты показывают, что при выпуске 50 тыс. т хлорида натрия из галитовых отходов экономический эффект составит более 5,5 млрд. сум.
Технология получения протравителей семян на основе отхода производства уксусной кислоты
Актуальность и востребованность темы диссертации работы. В мире хлопководство и зерноводство являются важнейшими отраслями экономики сельского хозяйства. В условиях концентрации и специализации сельскохозяйственного производства, значительно возрастает роль фунгицидов и протравителей семян. Эти препараты предназначены для защиты растений от болезней и занимают третье место по объёму производства. Заболевание растений обычно возникает в полевых условиях ещё до сбора урожая. Для большинства зерновых, овощных и технических кормовых культур главным источником болезней служат зараженные посевные семена.
В настоящие время в мире проводятся исследования по развитию производств высокоэффективных протравителей семян. В этом отношении важной задачей является разработка и усовершенствование технологии получения протравителей семян с вовлечением в промышленное производство низкосортных сырьевых ресурсов. Для этого необходимо обосновать ряд существующих научных решений, в том числе по следующим направлениями: определение оптимальных технологических параметров получения протравителей семян на основе моногидрата ацетата меди и моноэтаноламмонийных солей карбоновых кислот; разработка ресурсо- и энергосберегающей технологии переработки техногенного отхода производства уксусной кислоты.
На сегодняший день в химической промышленности республики благодаря осуществлению мер по модернизации производства, локализации сырьевой базы промышленных предприятий и получению на их основе импортозамещающих новых видов продукции достигнуты существенные результаты. В стратегии действия дальнейшего развития Республики Узбекистан предусмотренные в 2017-2021гг. особое внимание уделено «...развитии промышленности, глубокой переработке местных сырьевых ресурсов, модернизации и интенсивному развитию сельского хозяйства»2. В этой связи обеспечение сельского хозяйства новыми видами протравителей семян, обладающих фунгицидной, физиологической активностью и обеспечевающих ускорение созревания урожая хлопчатника, на основе местного сырья - уксусной кислоты и отхода производства легколетучей фракции, моногидрата ацетата меди и физиологически активных веществ является актуальным.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указах Президента Республики Узбекистан У П-4947 от 7 февраля 2017 года «Стратегия действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017-2021 годах» и Постановлением Президента Республики Узбекистан, УП-4707 от 4 марта 2015 года «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы», от 23 августа 2017 года ПП-3236 «О программе развития химической промышленности на 2017-2021 годы», а также в других нормативно - правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка технологии получения комплекснодействующих протравителей семян хлопчатника и зерновых культур на основе уксусной кислоты, отхода производства уксусной кислоты - легколетучей фракции, моногидрата ацетата меди и моноэтаноламина
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
получен моногидрат ацетата меди, обладающий фунгицидной активностью, на основе закиси и углекислой меди, уксусной кислоты и отхода производства уксусной кислоты - легколетучей фракции (ЛФ);
созданы диаграммы растворимости «состав-свойства» на основе растворимости сложных водных систем с участием моно-ди-, триэтаноламина ацетатов моноэтаноламмония и муравьинокислого моноэтаноламмония;
доказано образование шести новых соединений:
\Н2С2Н2ОН (СНзСОО)2Си Н2О; NH(C2H4OH)2 (CH3COO)2Cu Н2О;
N(C2H4OH)3 (СНзСОО)2 Си Н2О; НСООН NH2C2H4OH (СН3СОО)2Си Н2О;
СНзСООН NH2C2H4OH (CH3COO)2Cu H2O; 2СН3СООН NH2C2H4OH (CH3COO)2Cu Н2О, образование которых подтверждено современными физико-химическими методами анализа;
разработаны технологии получения три новых видов протравителей семян обладающих стимулирующие активности, фунгицидность от гоммоза и корневой гниля хлопчатника при пользовании уксусной кислоты, моногидрата ацетата меди, легколетучей фракции и моноэтаноламина.
Заключение
Основными научными и практическими результатами, полученными при выполнении диссертационной работы, являются:
1 .Изучен прцесс получения моногидрата ацетата меди на основе уксусной кислоты, отхода производства - легколетучей фракции (ЛФ), закиси меди и углекислой меди в зависимости от температуры (25,50°С), концентрации уксусной кислоты (25,50,70,99,6%) и продолжительности процесса (60-360 мин). Установлено, что наибольший выход моногидрата ацетата меди (МАМ) 78,9-80,7% достигается при использовании СиСО3 и 70%-ой СНзСООН, температурах процесса 25 и 50°С, и продолжительности ЗбОмин. В случае использования Си2О при идентичных условиях выход МАМ составляет 62,5-64,2%. Изучением взаимодействия CuCO3 , Си2О с легколетучей фракцей (ЛФ) установлено, что максимальный выход суммы моногидрата ацетата и формиата меди в течение 360 мин, температуре 25°С составляет 3,0%( СиСО3+ЛФ) и 2,75% (Си2О+ЛФ).
2.Получены новые соединения о растворимости и взаимодействии компонентов в шести водных системах, включающих моногидрат ацетат меди, моно, - ди,- триэтаноламин, моноэтаноламмонийные соединения уксусной и муравьиной кислот. Установлено, что в системах, состоящих из моногидрата ацетата меди, моно, - ди,- триэтаноламина выявлены ветви кристаллизации исходных компонентов и трех новых соединений: NH2C2H4OH(CH3COO)2CuH2O;NH(C2H4OH)2(CH3COO)2CuH2O;
N(C2H4OH)3(CH3COO)2CuH2O.
Обнаруженные соединения идентифицированы комплексом методов химического и физико-химического анализов. В системах: HCOOHNH2C2H4OH-(CH3COO)2CuH2O-H2O; CH3COOHNH2C2H4OH-(CH3COO)2Cu-H2O-H2O;
2CH3COOHNH2C2H4OH-(CH3COO)2CuH2O-H2O наблюдается
образование новых соединений составов: HCOOHNH2C2H4OH-(СН3СОО)2СиН2О; CH3COOHNH2C2H4OH(CH3COO)2CuH2O; 2СН3СООН •NH2C2H4OH(CH3CC)O)2CuH2O, индивидуальность которых подтверждена методами химического и физико-химического анализа.
3.Данные, полученные на основе изученных систем и технологических исследований послужили научной основной для рекомендации технологических схем получения твердого и жидкого протравителей семян на основе уксусной кислоты, моноэтаноламина, моногидрата ацетата меди и моноэтаноламмониевых соединений уксусной кислоты. Разработаны нормы технологического режима получения, составлен материальный баланс получения 1 т протравителей. Предложенные технологии апробированы на укрупненной лабораторной установке с выпуском опытных партий продуктов.
4. Изучением процесса взаимодействия уксусной кислоты и ЛФ, моногидрата ацетата меди, карбоната меди и моноэтаноламина установлены оптимальные условия получения концентратов ХАМККФМ и САМККФМ, состоящих из суммы ацетатов монокарбоновых кислот и формиата меди. Рекомендованы их технологические схемы получения, которые испытаны на укрупненной лабораторной установке с выпуском опытных партий жидких протравителей. Составлен материальный баланс получения 1т продуктов.
5. Агрохимические испытания предложенных протравителей семян на хлопчатнике показали, что они проявляют фунгицидные свойства, защищая всходы от корневой гнили и гоммоза, а также обладают стимулирующей активностью, способствуя ускорению созревания и увеличению урожая хлопка-сырца до 4,9 г/раст. (первый сбор) и 4,2 г/раст. (валовый сбор).
6. Расчет экономической эффективности от применения предложенных протравителей семян хлопчатника показал, что при протравлении 1 т семян новыми препаратами по сравнению с эталоном (П-4) экономия составит 10713 сум, за счет повышения урожая - сырца 431925,9 сум. То есть экономический эффект с каждого гектара составит 442638,9 сум.
Технология получения одинарных фосфорных удобрений путем фосфорнокислотной активации фосфоритов Центральных Кызылкумов
Объекты исследования: рядовая фосфоритовая мука, мытый концентрат, термоконцентрат, минерализованная масса, пылевидная фракция фосфоритов Центральных Кызылкумов, одинарные фосфорные удобрения.
Цель работы: разработка технологии получения одинарных фосфорных удобрений из вышеперечисленных видов фосфатного сырья Центральных Кызылкумов.
Методы исследования: химический и физико-химические.
Полученные результаты и их новизна: впервые из бедного высоко-карбонизированного фосфоритного сырья методом фосфорнокислотной его активации и кислотнотермической переработки получены одинарные высококонцентрированные фосфорные удобрения с большим содержанием усвояемой и водорастворимой форм Р2О5.
Практическая значимость: сельское хозяйство получит крайне необходимые ему одинарные фосфорные удобрения для внесения под зяблевую пахоту. Результаты работы позволяют вовлечь в производство фосфорных удобрений такие крупнотоннажные отходы Кызылкумского фосфоритового комбината, как минерализованная масса и пылевидная фракция.
Степень внедрения и экономическая эффективность: лабораторные исследования Опробированы на укрупненной модельной установке. В 2010г намечаются опытно-промышленные испытания на ОАО «Аммофос-Максам». Проведенные агрохимические испытания показали высокую эффективность новых удобрений. Потребность сельского хозяйства в одинарных фосфорных удобрениях для внесения их под зяблевую пахоту только на хлопчатнике и зерновых колосовых культурах составляет 272-292 тыс. т Р2О5 в год. В настоящее время только простой аммонизированный суперфосфат, выпускаемый Кокандским заводом в количестве 22,9 тыс. т Р2О5 в год, может использоваться в качестве одинарного фосфорного удобрения под зяблевую пахоту.
Область применения: предприятия Государственной акционерной компании «Узкимёсаноат», сельское хозяйство.
Технология получения новых олигомерных антиоксидантов и ингибиторов коррозии на основе местного сырья
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время в странах мира с развитой химической и нефте-химической промышленностью ущерб, наносимый в результате коррозии металлов составляет 20 процентов от годового производства металлов. При крупном планировании расширения их производства и модернизации производственных организаций, возникает проблема увеличения срока службы полимерных и металлических изделий1.
После приобретения независимости нашей Республики по направлению развития производства различной новой продукции химической промышленности были осуществлены широко охватываемые мероприятия по защите металлических труб от коррозии в сельском хозяйстве, в бытовой и производственной сферах, а именно, производства качественных ингибиторов, которые служат в определенной степени увеличению срока службы полимерных и металлических изделий.
В настоящее время в мире основным сырьем для производства ингибиторов являются пиридиновые основания, низкомолекулярные и высокомолекулярные амины и оксиамины, жирные синтетические кислоты, высокомолекулярные спирты, хинолиновые основания, имидазолины, производные тиомочевины, уротропина, фосфорсодержащие соединения, а также побочные продукты производства синтетических каучуков, коксохимического и нефтехимического производства. В нашей стране ведутся систематические научные исследования по созданию новых типов ингибиторов. В связи с возрастающей потребностью в применяемых ингибиторах, целесообразность создания производства, применительно к новым сырьевым ресурсам, базирующегося на передовой технологии, приобретает исключительно важное значение. В ходе решения данной задачи возникла необходимость в синтезе олигомерных ингибиторов, обладающих совокупностью ценных и полезных свойств, разработке нанотехнологии получения олигомерных ингибиторов с применением новых сырьевых ресурсов, в качестве сырьевой базы.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в постановлении Президента Республики Узбекистан № 1442 от 15 декабря 2010 года «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан» и № 1072 от 12 марта 2009 года «О программе мер по реализации важнейших проектов по модернизации, техническому и технологическому перевооружению производства», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка технологии получения азот, фосфор и серосодержащих полифункциональных олигомерных антиоксидантов для полимерных материалов и ингибиторов коррозии для защиты металлов.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
определено строение, физико-химические свойства синтезированных органических химических добавок на основе олигомерных производных гос-сипола, полиметиленди(тио)амидофосфатов, олигомеров на основе эпихлоргидрина с ди(тио)амидофосфатами и олигомеров диметилтерефталата с полиэтиленполиамином;
определено влияние полученных ингибирующих добавок на основе N-, S- и P-содержащих олигомеров на физико-химические и механические свойства полимерных материалов и металлических изделий;
обосновано в определении изменения химических связей синтезированных олигомерных антиоксидантов на основе госсипола с антиоксидантами класса пространственно-затрудненных фенолов и установлены качественные и количественные различия в механизме их действия;
определены ингибирующие свойства разработанных олигомерных ингибиторов коррозии для защиты металлов от соляной, сероводородной и кислотной коррозии;
разработана технология получения новых олигомерных антиоксидантов и ингибиторов коррозии и прогнозирования ингибирующих свойств антиоксидантов для полимеров и ингибиторов коррозии при ингибировании коррозии металлов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Предложены методы получения антиоксидантов на основе госсипола с эпихлоргидрином и аллильными соединениями при различных условиях и соотношениях реагентов.
2. Предложены олигомерные антиоксиданты и ингибиторы коррозии в качестве полифункционльных N-, S-, Р- содержащих соединений, на основе которых получены новые ингибиторы: олигомерные производные госсипола, полиметиленди(тио)амидофосфаты, олигомеры на основе эпихлоргидрина с ди(тио)амидофосфатами и олигомеры диметилтерефталата с полиэтиленполиамином.
3. С использованием ИК спектроскопии, масс-хроматоргафии, дифференциально-термического анализа и т.д. изучена структура и ингибирующая активность синтезированных олигомеров в реакциях деструкции ПЭ. Выявлено, что синтезированные олигомеры на основе госсипола предотвращают термоокислительное старение полимеров и практически превосходят по эффективности используемый в промышленности антиоксидант «Ирганокс-1010».
4. Исследована кинетика поглощения кислорода исходным и стабилизированным ПЭНП при различных давлениях молекулярного кислорода. Установлено, что наряду с реакциями ингибирования процесса окисления полимера, олигомерный антиоксидант приводит к торможению процесса деструкции полимерной композиции.
5. Предложенные олигомерные антиоксиданты на основе госсипола проявляют антиоксидантную активность в резиновых смесях, на основе СКИ-3 и СКМС-30 АРКМ-15, и по эффективности стабилизирующего действия сравнимы с действием антиоксиданта Ирганоск-1010.
6. Показано, что введение смесей олигомерных стабилизаторов приводит к значительному увеличению термостабильности каучука СКИ-3 и СКМС-30 АРКМ-15, причем наблюдаемый эффект синергизма в 2,4-3 раза превосходит сумму эффектов индивидуальных стабилизаторов.
7. На основе проведенных исследований по сравнительной оценке ингибирующей способности исследуемых олигомерных ингибиторов коррозии установлено, что наилучшими защитными свойствами обладают олигомерные ингибиторы коррозии, показавшие степень защиты от коррозии 98-99%, в солевой среде - олигомерный ингибитор коррозии ИК-4 и ИК-5, а в кислой среде - ингибитор коррозии на основе ИК-3.
8. Предложены технлогии получения олигомерных антиоксидантов и ингибиторов коррозии.
Технология получения ксилита из пивной дробины методами одновременного гидролиза и гидрирования
Объект исследования: пивная дробина - отход производства пива на ТОО «Шымкснтпиво», ксиланы пивной дробины, кислотостойкие катализаторы.
Цель работы: разработка методов получения ксилита из пивной дробины методами одновременного гидролиза и гидрирования полисахаридов пивной дробины в присутствии промотированных катализаторов.
Методы исследования: физико - химические, ИК - спектроскопия, газожидкостная хроматография, электронная микроскопия.
Полученные результаты и их новизна: новизна диссертации заключается в разработке научно - технических основ эффективной технологии получения ксилита из пивной дробины методом совместного гидролиза полисахаридов и гидрирования образовавшейся ксилозы. Установлен химический состав ксиланов пивной дробины и доказано, что пивная дробина может являться перспективным пентозосодержащим сырьем для гидролиза; установлена возможность проведения процесса гидролиза ксиланов в автокаталитическом «бескислотном» режиме; разработаны научно -технические основы гидролиза и гидрирования полисахаридов пивной дробины в аппарате колонного типа оригинальной конструкции; осуществлен подбор эффективных кислотостойких катализаторов гидрирования, устойчивых к примесям неочищенных ксилозных растворов; методом математического планирования эксперимента определены оптимальные условия процесса автокаталитического гидролиза и гидрирования полисахаридов пивной дробины.
Практическая значимость: на основе результатов исследований впервые разработаны методы синтеза и рссурсо - и энергосберегающая технология получения ксилита из пивной дробины путем одновременного гидролиза и гидрирования, которая апробирована в реальных опытно -промышленных условиях. Реализация на практике результатов данного исследовании решает следующие важнейшие задачи: создастся конкурентоспособное отечественное производство ксилита с принципиально новой технологией путем разработки и внедрения высокоскоростных процессов; рационально используется отход пивоваренного производства -пивная дробина.
Степень внедрения и экономическая эффективность: разработанная технология прошла опытно-промышленные испытания в НИИ химической технологии и промышленной экологии (г. Шымкент), полученный ксилит по органолептическим и физико-химическим свойствам отвечает требованиям ТХ - 64 - 10 -04 -89. При среднем объеме производства 2 тыс. т. кристаллического ксилита в год при его продаже по минимальной мировой цене 10 000 долларов за 1 т. ожидаемая прибыль составит 4.359,4 долларов на 1 тонну ксилита.
Область применения: гидролизная промышленность, переработка отходов пивоваренной промышленности.
Технология получения ксилита из пивной дробины методами одновременного гидролиза и гидрирования
Объект исследования: пивная дробина - отход производства пива на ТОО «Шымкентпиво», ксиланы пивной дробины, кислотостойкие катализаторы.
Цель работы: разработка методов получения ксилита из пивной дробины методами одновременного гидролиза и гидрирования полисахаридов пивной дробины в присутствии промотированных катализаторов.
Методы исследования: физико - химические, ИК — спектроскопия, газожидкостная хроматография, электронная микроскопия.
Полученные результаты и их новизна: новизна диссертации заключается в разработке научно - технических основ эффективной технологии получения ксилита из пивной дробины методом совместного гидролиза полисахаридов и гидрирования образовавшейся ксилозы. Установлен химический состав ксиланов пивной дробины и доказано, что пивная дробина может являться перспективным пентозосодержащим сырьем для гидролиза; установлена возможность проведения процесса гидролиза ксиланов в автокаталитическом «бескислотном» режиме; разработаны научно -технические основы гидролиза и гидрирования полисахаридов пивной дробины в аппарате колонного типа оригинальной конструкции; осуществлен подбор эффективных кислотостойких катализаторов гидрирования, устойчивых к примесям неочищенных ксилозных растворов; методом математического планирования эксперимента определены оптимальные условия процесса автокаталитического гидролиза и гидрирования полисахаридов пивной дробины.
Практическая значимость: на основе результатов исследований впервые разработаны методы синтеза и ресурсе — и энергосберегающая технология получения ксилита из пивной дробины путем одновременного гидролиза и гидрирования, которая апробирована в реальных опытно -промышленных условиях. Реализация на практике результатов данного исследовании решает следующие важнейшие задачи: создается конкурентоспособное отечественное производство ксилита с принципиально новой технологией путем разработки и внедрения высокоскоростных процессов; рационально используется отход пивоваренного производства -пивная дробина.
Степень внедрения и экономическая эффективность: разработанная технология прошла опытно-промышленные испытания в НИИ химической технологии и промышленной экологии (г. Шымкент), полученный ксилит по органолептическим и физико-химическим свойствам отвечает требованиям ТХ - 64 - 10 -04 -89. При среднем объеме производства 2 тыс. т. кристаллического ксилита в год при его продаже по минимальной мировой цене 10 000 долларов за 1 т. ожидаемая прибыль составит 4.359,4 долларов на 1 тонну ксилита.
Область применения: гидролизная промышленность, переработка отходов пивоваренной промышленности.
Технология получения комплексных фосфорно-серных удобрений, обладающих инсектицидной активностью
Объекты исследования: фосфориты Центральных Кызылкумов: необогащенная фосфоритовая мука, низко сортный фосфорит, мытый сушеный концентрат, мытый обожженный концентрат, сера.
Цель работы: разработка технологии и химических основ получения комплексных фосфорно-серных и азот-фосфорно-серных удобрений, обладающих инсектицидной активностью, на основе переработки фосфоритов Центральных Кызылкумов серой и при пониженной норме серной и азотной кислот.
Методы исследования: химический и физико-химический (рентгенографический, термогравиметрический).
Полученные результаты и их новизна: Впервые исследован процесс активации низко сортных фосфоритов кызылкумских фосфоритов присутствием серы, а также выявлены роль, нормы серы и влияние условий на переход неусвояемой формы фосфора в усвояемую. Разработана технология получения фосфорно-серных и азот-фосфорно-серных удобрений путем разложения фосфоритов Центральных Кызылкумов присутствием серы и пониженной нормой серной и азотной кислот, а также исследованы физико-химические и товарные свойства полученных продуктов.
Практическая значимость: На основе результатов исследований впервые получены научные данные о создании упрошенной интенсивной технологической схемы получения комплексных фосфорно-серных и азот-фосфорно-серных удобрений, обладающих инсектицидной активностью с помощью активации низкосортных фосфоритов с серой, пониженной нормы серной и азотной кислот.
Методы исследования: химический и физико-химический (рентгенографический, термогравиметрический).
Полученные результаты и их новизна: Впервые исследован процесс активации низко сортных фосфоритов кызылкумских фосфоритов присутствием серы, а также выявлены роль, нормы серы и влияние условий на переход неусвояемой формы фосфора в усвояемую. Разработана технология получения фосфорно-серных и азот-фосфорно-серных удобрений путем разложения фосфоритов Центральных Кызылкумов присутствием серы и пониженной нормой серной и азотной кислот, а также исследованы физико-химические и товарные свойства полученных продуктов.
Практическая значимость: На основе результатов исследований впервые получены научные данные о создании упрошенной интенсивной технологической схемы получения комплексных фосфорно-серных и азот-фосфорно-серных удобрений, обладающих инсектицидной активностью с помощью активации низкосортных фосфоритов с серой, пониженной нормы серной и азотной кислот.
Степень внедрения и экономическая эффективность: Агрохимические испытания на хлопчатнике показали эффективность фосфорно-серных и азот-фосфорно-серных удобрений перед суперфосфатом. Себестоимость 1 т фосфорно-серных удобрений составляет 20102,77 сум, а себестоимость 1т азот-фосфорно-серных удобрений 153057,64.
Область применения: предприятия Государственной акционерной компании «Узкимёсаноат», сельское хозяйство.
Технология получения азотносерных удобрений на основе плава аммиачной селитры, сульфата аммония и фосфогипса
Актуальность и востребованность темы диссертации. В XXI веке ещё более обострилась мировая продовольственная проблема, обусловленная высокими темпами роста населения, сокращениями таких ресурсов, как пахотно-пригодные земли и запасы пресной воды. В этом отношении одной из основных задач сельскохозяйственной и пищевой промышленности является обеспечение населения с продуктами продовольствия. В этой связи особое внимание уделяется увеличению объемов производства минеральных удобрений.
Во всем мире в проводимых научных исследованиях уделено отдельное внимание на улучшение потребительских свойств удобрения - аммиачной селитры (АС), имеющейся важное значение при получении высокого урожая из сельскохозяйственных культур. В этом направлении актуальной задачей является разработка технологии получения модифицированной АС с использованием местного сырья, устраняющего её слеживаемость и термическую неустойчивость. При разработке технологии модифицированной АС с добавкой (NH4)2SO4 с улучшенными товарными и агрохимическими свойствами, необходимо обосновать научные решения в следующих направлениях: установление влияния (NH4)2SO4на повышение прочности гранул АС с одновременным уменьшением слёживаемости; с помощью (NH4)2SO4 создание множества центров кристаллизации, основанных на заполнении пор и микротрещин АС, в результате которого образуется более совершенная поверхность и внутренняя структура гранул, разработка технологии АС с добавкой (NH4)2SO4
На сегодняшний день с целью обеспечения сельского хозяйства страны качественными удобрениями и повышения их экспортного потенциала на основе проведения научных исследований достигнуты определенные результаты в направлении разработок технологий эффективных азотных, фосфорных и калийных удобрений. В третьем направлении Стратегий развития Республики Узбекистан отмечены важные задачи, направленные на «развитие высокотехнологичных перерабатывающих отраслей, прежде всего по производству готовой продукции с высокой добавленной стоимостью на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов». В плане производства термостабильной АС с улучшенными товарными свойствами важное место занимает обеспечение республики новыми видами азотносерных удобрений путем вовлечения местного материала - (NH^SO-i.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указах Президента Республики Узбекистан от 4 марта 2015 года УП-4707 «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы», У П-4947 от 7 февраля 2017 «Стратегия действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017-2021 годах» и Постановлении Президента Республики Узбекистан от 23 августа 2017 года ПП-3236 «О программе развития химической промышленности на 2017-2021 годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка технологии получения азотносерных удобрений с улучшенными физико-химическими и потребительскими характеристиками на основе добавки в плав нитрата аммония (NH4)2SO4 и фосфогипса.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
выявлено применение добавок (NH4)2SO4 и фосфогипса в плав NH4NO3 при весовом соотношении от 100 : 0,5 до 100 : 15 увеличивают прочность гранул АС в 2,5-4 раза и снижают слёживаемость в 2-3 раза по сравнению с селитрой, полученной на основе импортной добавки магнезита;
доказана конверсия NH4NO3 в составе сульфатно-гипсово-нитратных расплавов;
обосновано осуществление процесса грануляции методом приллирования в случае содержания до 40% (NH4)2SO4 в сульфатно-нитратных смесях, а в случае содержания (NH4)2SO4 более 40% - методом окатывания;
установлено отсутствие фазы III и наличие прямого полиморфного перехода II—>IV, обеспечивающие стабильность продукта без разрушения гранул при колебаниях температур 25-45°С в результате охлаждения плава NH4NO3 с добавкой (NH4)2SO4 или фосфогипса;
разработана технология получения азотносерных удобрений на основе плава NH4NO3 и (NH4)2SO4
Заключение
В диссертации решены актуальные научно-технические задачи по созданию технологий модифицированной АС и сульфат-нитрата аммония с применением в качестве добавки доступных и дешевых азотносерных материалов - (NH4)2SO4 и фосфогипса.
Основные научные и практические результаты, полученные при выполнении диссертационной работы следующие:
1. Изучен процесс получения исслеживающейся АС с добавкой (NH4)2SO4 и ФГ в плав NH4NO3 перед его грануляцией методом приллирования. Количество добавки меняли от 0,5 до 15г по отношению 100г плава NH4NO3. Показано, что слёживаемость АС с добавкой (NH4)2SO4 и ФГ составляет 1,61 и 2,37 кг/см2 соответственно, что меньше в 3,5 и 2,4 раза, чем у селитры без добавок (5,62 кг/см2). Для получения гранул неслёживающейся АС с содержанием не менее 34% N, имеющих прочность 4-6 МПа, выдерживающий 50 и более циклов нагрев-охлаждение количество добавок должно быть: для (NH4)2SO4 не более 7 г, а для ФГ не более 3 г по отношению к 100 rNH4NO3.
2. Добавление от 0,5 до 15 г (NH4)2SO4 и ФГ способствует снижению пористости гранул с исходного 22,0% (NH4NO3) от 8,89 до 7,50% и от 9,04 до 7,73% в продуктах соответственно. Впитываемость гранул АС колеблется в пределах для (NH^SC^ 4,03-4,24 г и для ФГ 4,10-4,28 г топлива по отношению к 100 г продукта. Она у гранулированного NH4NO3 равна 4,82 г. При изучаемых соотношениях компонентов и температуры (165-185°С) плотность (не более 1,7 кг/см3) и вязкость (не выше 15 сПз) сульфатно-нитратных плавов приемлемы для гранулирования методом приллирования.
3. При изучении полиморфных переходов в цикле нагрев-охлаждение (25-175°С - 175-25°С) показано, что при охлаждении плава NH4NO3 с добавкой (NH4)2SO4 или ФГ последовательно протекают превращения плав—>1; I—>11 и II—>IV. Фаза III не образуется. Селитра с 7 %-ной добавкой (NH4)2SO4 сохраняет целостность гранул до 60 термоциклов, а после 100 термоциклов на 84% против 16% разрушенных. При таком количестве ФГ гранулы селитры после 100 термоциклов разрушились на 13% против 87% целых. В то время гранулы чистого NH4NO3 после 10 термоциклов разрушаются на 5% и после 80 термоциклов разрушаются полностью.
4. Изучен процесс получения сульфат-нитрата аммония, на основе смешения (NH4)2SO4 с плавом NH4NO3 при весовых соотношениях (NH4)2SO4 : NH4NO3 от 17,1 : 82,9 до 62,3 : 37,7 (или мольных соотношениях от 1 : 1 до 1 : 8). Если в смеси имеется до 40% (NH4)2SO4, процесс грануляции осуществляют методом приллирования. Если сульфата более 40%, то грануляция следует методом окатывания. С увеличением количества (NH4)2SO4 от 17,1 до 62,3% в продукте уменьшается содержание No6w. и NHlITp., увеличивается содержание NaMM. и S. При этом сумма питательных компонентов (N+S) находится в пределах 36,19-41,05%.
5. В другом варианте получен сульфат-нитрата аммония путем добавки в его расплав ФГ в количестве 5-15%. Изучен процесс конверсии NH4NO3 с участием ФГ в смеси (NH4)2SO4. При одном мольном соотношении (NH4)2SO4 : NH4NO3 увеличение количества добавки ФГ с одной стороны уменьшает в продуктах содержание N, с другой повышает содержание S. Увеличение доли ФГ, хотя значительного влияния не оказывает на прочность гранул продукта (повышает всего в 1,03 раза), но эффективно влияет на пористость и впитываемость его гранул в сторону их уменьшения.
6. Температура начала разложения и энергия активации чистого NH4NO3 (без добавок) составляет 211°С и -915 Дж/г, а образцов сульфат-нитрата аммония как без добавки, так и с добавкой фосфогипса находятся в пределах от 252,5-268,2°С и -219-^-907,8 Дж/г соответственно. Это свидетельствует о том, что (NH4)2SO4 и фосфогипс снижают детонационные способности АС. Сульфат-нитратные расплавы аммония вполне пригодны для гранулирования методом окатывания.
7. На модельной установке отработаны оптимальные режимы получения неслёживающейся АС с добавкой (NH4)2SO4 и сульфат-нитрата аммония. Состав и свойства удобрений близки к составам продуктов, полученных в лабораторных условиях. Технологии получения неслёживающейся АС и сульфат-нитрата аммония прошли апробацию в опытно-промышленных условиях на АО «Навоиазот» с выпуском опытной партии продукции. На основе опытных работ на модельной лабораторной установке и опытнопромышленных испытаний на АО «Навоиазот» предложены стадии технологических схем производства новых видов продуктов.
8. Проведенные технико-экономические расчеты показывают, что стоимость 1 тонны привозного магнезита составляет 550 долларов США (1$ -8100 сум), а местного сульфата аммония - 394 тыс. сум. Если при годовой мощности производства 100 тыс. тонн модифицированной АС ежегодно требуется 500 тонн магнезита (MgO) на сумму 275 тыс. долларов США, то для 500 тонн сульфата аммония расходуется 197 млн. сум, что дешевле на 2,03 млрд. сум.
Технология отхаркивающего эликсира с антисептическим свойством
Объекты исследования: Объектами исследования являются лекарственные растения: корней алтея, цветков ромашки, трава тысячелистника, листья шалфея, листья ореха, надземная часть хвоща, трава одуванчика и очищенная вода
Цель работы: Разработка и стандартизация технологии, изучение стабильности и биодоступности нового эликсира “Тонзилат” с отхаркивающим, противовоспалительным и антисептическим свойствами на основе местного растительного сырья
Методы исследования: получено спиртовое извлечение из лекарственного сырья методом мацерация-циркуляция; Определение концентрации спирта проведено методом перегонки, плотности - с помощью пикнометра; pH - потенциометрическим методом, показателя преломления света - с помощью рефрактометра Аббе, сухого остатка -согласно ГФ XI. Биодоступность препарата изучена в опытах ин виво. Качественный и количественный анализы действующих веществ, содержащихся в эликсире, проведены методами ХМС, ТСХ, СФ. Срок хранения эликсира изучен методом «естественного хранения».
Полученные результаты и их новизна: на основе проведенных исследований выбран оптимальный состав и разработана рациональная технология эликсира «Тонзилат». Проведена биофармацевтическая оценка биодоступности предложенного эликсира «Тонзилат» в опытах ин виво. Определены условия хранения и сроки годности эликсира «Тонзилат».
Практическая значимость: составлен лабораторный регламент и разработан проект ВФС на эликсир «Тонзилат».на основе результатов проведенных исследований.
Степень внедрения и экономическая эффективность: ВФС на лечебный эликсир «Тонзилат» внесен в проект лабораторного регламента. Технология эликсира «Тонзилат» успешно апробирована на ООО «Галеника», которое дало согласие на внедрение данного препарата в промышленное производство на своей базе..
Область применения: фармацевтическая промышленность, медицина.
Технология и переработка пластических масс и стеклопластиков
Объекты исследования: Коллаген, производные коллагена, отходы натуральной кожи, неорганические и органические кислоты, виниловые мономеры, пснстратор, растворители.
Цель работы: Получение новых коллаген-полимерных систем на основе природного высокомолекулярного соединения путем его модификации с синтетическими ненасыщенными мономерами винилового ряда.
Методы исследования: Стандартные физико-химические методы, визкозимстрический, весовой анализ, ИК-спсктроскопия, микроскопия, DSC, TG (термический) анализ, математикостатистическая обработка данных.
Полученные результаты и их новизна: Разработана новая методика получения коллагена. Создан оптимальный состав коллагенполимерной композиции, содержащий мягкие, твердые белковые и мономерные пленкообразоватсли, пластификаторы, наполнители, пенстраторы и др.
Разработан технологический процесс получения и применения продуктов коллагена в качестве основного связующего и пленкообразователя, в качестве пропитывающего агента в сочетании с дисперсиями других полимерных пленкообразователей. Белок-полимерный пропитывающий импрсгнант на коже, полученный на основе коллагена, характеризуется образованием сплошной пленки с достоточно высокими механическими свойствами и эластичностью.
Практическая значимость: Разработана технология получения и примсния коллаген-полимерных систем для импрсгнирования кожи.
Степень внедрения и экономическая эффективность: На частном предприятии «Шохайдаров Х.Ш.» с применением коллаген-полимерного импрсгнанта для кожи выпущены опытные партии кожи 20 тыс. дм2, при этом экономической эффективностью только из за замене традиционных компонентов составил 124027,2 сум. (октябр 2009 г.). Ожидаемый ориентировочный годовой экономический эффект кож может составит 1488326,4 сум.
Область применения: лакокрасочная, кожевенная промышленность, учебный процесс.
Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно - косметических продуктов
Цель работы: заключается в создании научно-обоснованной эффиктивной биотехнологии переработки хлопкового шрота, позволяющей вырабатываеть ценный корм не содержащего токсического госсипола и обогащенного белком, растворимыми углеводами, каротиноидами, липидами, обладающими хорошей усвояемостью.
Метод исследования: для анализа и оценки качества хлопкового шрота использованы физико-химические, микробиологические, биохимические и математические методы исследования.
Полученные результаты и их новизна: выявлена и обоснована при совместном культивирования микромицетов и дрожжей глубоко детоксирует госсипола в хлопковом шроте. Определены основные оптимальные параметры технологии культивирования исследуемых микроорганизмов (температура t =28-ЗО°С, кислотность среды рН~7, продолжительность детоксикации т = 96-120 часов). Разработана принципиально новая технология облагораживания хлопкового шрота. Способ детоксикации госсипола в хлопковом шроте подтвержден патентом РУз № JAP 03544.
Практическая значимость: разработанная новая технология облагораживания хлопкового шрота перевосходит существующие технологии по технологической и экономической эффективности. Обеспечивает животноводства и птицеводства высококачественным и пищевым безопасным кормом.
Степень внедрения и экономическая эффективность: предлагаемая технология облагораживания хлопкового шрота биологической трансформацией госсипола апробирована в опытно-производственных условиях ОАО «Когон-ёг экстракция», где были получены положительные результаты. Основные научные положения и результаты внедрены в учебный процесс ТХТИ и используются при чтении курсов «Технология жиров» и «Микробиология и основы биотехнологии». Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемой технологии составляет 65,8 млн. сумов при производительности завода 24840»? перерабатываемого хлопкового шрота в год.
Область применения: масложировая промышленность.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ В КАЧЕСТВЕ НАПОЛНИТЕЛЕЙ
В настоящее время переработка изношенных автомобильных шин является серьезной проблемой. Например, мировая статистика утилизации шин показала образование более 14,5 млн тонн изношенных автомобильных шин в год. Однако около 10% использованных шин перерабатываются. Утилизация шин методом пиролиза позволяет получать горюче-смазочные материалы, а камерный остаток, представленный углеродом, часто представляет угрозу для окружающей среды как загрязнитель. Поэтому утилизация полученной сажи представляет собой серьезную проблему. В Навоийского государственного горно-технологического университети на кафедре “Химического-технологии” проанализированы физико-механические свойства углеродсберегающего материала, являющегося вторичным сырьем для производства пиролиза изношенных шин, в свою очередь, и изучены технологические параметры резиновых смесей на основе каучуков СКИ-3, Наирит КР-50.
Технологии получения жидких углеаммонийных и азотно-кальциевых удобрений на основе вторичного сырья азотнотуковых производств
Объекты исследования: экспанзсрный газ, кальцийсодержащие шламы, нитрат аммония, карбамид, углсаммонийные соли, жидкие удобрения, кубовые остатки моноэтоноламина, растворы медноаммиачной очистки, фосфат моноэтоноламина.
Цель работы: физико-химическое обоснования и разработка технологии жидких углсаммонийных и азотно-кальцисвых удобрений на основе вторичного сырья азотнотуковых производств с установлением оптимальных технологических параметров и изыскание путей стабилизации углеаммонийных солей.
Методы исследования: химический, физико-химический, визуально-политсрмичсский, рентгенофазовый.
Полученные результаты и их новизна: установлены закономерности влияния технологических параметров на процессы получения жидких углсаммонийных и азотно-кальцисвых удобрений, их состав и свойства, выявлены оптимальные технологические параметры. Разработаны их технологии с использованием вторичного сырья азотнотуковых производств. Установлены условия стабилизации углсаммонийных солей.
Практическая значимость: результаты выполненных исследований стали научной основой для создания технологии жидких углсаммонийных и азотно-кальцисвых удобрений на основе вторичного сырья - экспанзсрного газа, кальцийсодержащего шлама, а также удобрений с добавками карбамида и аммиачной селитры, кубового остатка моноэтаноламина, растворов медноаммиачной очистки, фосфата моноэтаноламина. Разработаны способы стабилизации углсаммонийных солей и подобраны дисперганты.
Степень внедрения и экономическая эффективность: предложенные технологии апробированы на опытно-промышленных установках ОАО «Fargonaazot», наработаны опытные партии жидких углсаммонийных и азотно-кальцисвых удобрений. Разработаны технические условия, исходные данные на проектирование, технологический регламент, рекомендации по применению. Экономический эффект от 1 т 100%-ного N в зависимости от марки удобрения, по сравнению с аммиачной селитрой, составляет 61,ISIS?,98 тыс. сум, а прибавка урожая хлопка-сырца - 4-14%.
Область применения: Химическая промышленность, сельское хозяйство.
Термодинамика формирования ион-молекулярных комплексов в цеолите HZSM-5
Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире основную часть топливных материалов (более 60%) получают из нефтяных продуктов. На сегодняшний день в мире получение и изучение физико-химических и энергетических свойств цеолитов, применяемых для очистки и осушки природного газа, нефти, нефтепродуктов от различных примесей, имеет огромное теоретическое и практическое значение. В частности, на основе изучения адсорбционных и каталитических свойств цеолитов, структуры пористости, количества активных центров, силы и природы на высоковакуумной адсорбционной микрокалориметрической установке получены многочисленные данные, которые служат достижению практических и научных результатов.
За годы независимости в стране выполнен ряд научных работ по получению цеолитов для очистки и осушки природного газа и нефтепродуктов от примесей. В частности, на высоковакуумной адсорбционной микрокалориметрической установке получены важные результаты по определению активных центров цеолитов и образованию комплексов адсорбируемых соединений различного молекулярного размера с катионами, расположенными в активных центрах цеолитов. Следует отметить, что несмотря на богатый природный ресурс нашей страны, в частности запасы природного газа и нефти, проводимые работы по их сушке и очистке не соответствуют сегодняшним требованиям. Исходя из третьего направления Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан, направленной на «совершенствование промышленности на качественно новых уровень, дальнейшую интенсификацию производства готовой продукции на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов, освоение выпуска принципиально новых видов продукции и технологий» определены важнейшие задачи. В этом плане в том числе развитии химической промышленности, совершенствование технологии синтеза и получения цеолитов для очистки и осушки нефти и нефтяных продуктов от примесей, активных соединений и разработка новых адсорбентов на их основе имеет особое значение.
На сегодняшний день процессы адсорбции пара и газов являются основными химическими процессами в мире. Поэтому, определенный (четкий) химический состав и строение цеолитов дает возможность их получения и теоретическо-практического применения. Накопление и систематизирование знаний по термодинамическим свойствам процесса адсорбции газа и паров цеолитами, а также более полное исследование механизма адсорбции в адсорбентах имеет большое значение. Для разработки технологии получения адсорбатов с высокими адсорбционными свойствами необходимо научное обоснование решения ряда направлений: определение наноструктуры адсорбентов и анализ взаимных адсорбционных процессов; изучение химической кристаллической структуры адсорбентов используя молекулы неполярного н-гептана, квадрупольного диоксида, углерода, бензола и орто-, мета-, пара-ксилола; изучение конформации ион-молекулярных крмплексов при адсорбции и определение термодинамики адсорбции.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит осуществлению задач, предусмотренных в Указах Президента Республики Узбекистан от 4 марта 2015 года У П-4707 «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы», У П-4947 от 7 февраля 2017 года «Стратегия действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017-2021 годах» и Постановлением Президента Республики Узбекистан от 23 августа 2017 года ПП-3236 «О программе развития химической промышленности на 2017-2021», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является определение изотерм адсорбции и полных термодинамических свойств газов и паров на цеолитах типа HZSM-5.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
получены прецизионные изотерми и полных термодинамические характеристики (Д/7. AF и A.S) адсорбции н-гептана, диоксида углерода, бензола и орто-, мета-, пара-ксилола в цеолите IIZSM-5, также было доказано соответствие экспериментальных данных теорическим данным, полученным с применением двух- и трехчленных уравнении теории объемного заполнения микропор (ТОЗМ);
установлен ступенчатый характер теплоты адсорбции н-гептана, СО?, бензола и орто-, мета-, пара-ксилолов с взаимной адсорбционной корреляцией теплоты высоких ступеней II в составе цеолита;
установлено зависимость адсорбционных свойств цеолитов относительно н-гептана, СО2, бензола и орто-, мета-, пара-ксилолов от их строения на цеолите HZSM-5, то есть точное количество катионов водорода и их локализации; доказано экранированное расположение катионов водорода в кристаллической структуре цеолитов HZSM-5, а также показано, что в процессе адсорбции при образовании различных ион-.молекулярных комплексов наблюдается мигрирование катионов водорода по боковым и основным каналам структуры цеолита в связи с их малыми размерами.
Заключение
Основными научными и практическими результатами, полученными при выполнении диссертационной работы, являются:
1. В кристаллической структуре цеолита IIZSM-5 наблюдается экранированное расположение катионов Н*. Наблюдается миграция катионов водорода в основные и боковые каналы в структуре цеолита. Вследсвие малых размеров катионов II* они размещаются в боковых каналах, поэтому не могут полностью образовать связи с COj- Определена ступенчатая адсорбция СОа на цеолитах с образованием адсорбционных комплексов с двумя молекулами диоксида углерода.
2. Теплота адсорбции с заполнением мало меняется и при нулевом заполнении составляет ~91 кДж/моль. н-гептан в цеолите IIZSM-5 заполняет 0,18 с.м3/г, т.е. заполняется ~0,16 смТг место от общего объема цеолита, что на -11% меньше от общего адсорбционного объема. Адсорбент на ~11% состоит из аморфной фазы. Адсорбция в перекрестьях и зигзагообразных каналах сильно замедлена.
3. Адсорбция бензола в цеолите в IIZSM-5 сопровождается формированием я-комплексов бензола с протонами в перекрестьях каналов с теплотой в среднем 77 кДж/моль. Зигзагообразные каналы заполняются с теплотой ~66 кДж/моль, а прямые - 58 кДж/моль. Подвижность молекул бензола в каналах сильно заторможена.
4. Цеолит IIZSM-5 адсорбирует мета-ксилол в количестве 37.6% (3 молекулы на элементарную ячейку), орто-ксилол 75% (6 молекул на элементарную ячейку), и пара-ксилол 100% (8 молекулы на элементарную ячейку ) всего сорбционного объема. я-Комплекс для всех видов ксилола с протоном локализуется в перекрестье прямых и зигзагообразных каналов.
5. Проведенные исследовательские работы послужат научным обоснованием при получении адсорбентов для сушки и очистки нефти и нефтепродуктов, а также при получении высокоэффективных катализаторов на основе местного сырья.
Теория действия иммобилизованных органических реагентов и их аналитические возможности при определении тяжелых токсичных металлов
Актуальность и вострсбованность tcmbi диссертации. Развитие науки и интенсификация всех отраслей народного хозяйсгва, а также внедрение hobbix техногеннмх процессов производства приводит к антропогенному воздействию производственной деятельности человека на окружаюшую среду и экологическое равновесие. Ilo даннмм региональной оценки Европейского Союза, самью вьюокие концентрации стойких токсичнмх вешеств: свинца, кадмия и ртути в окружаюшей среде наблюдались на Украине (Pb-3102, Cd-54, Hg-36 тонн/год). Вьшадения тяжелмх металлов, вшброшеннмх в окружаютую среду для России составил Pb-80%, Cd-66%, Hg-37%, no другим странам Pb-10%, Cd-21%, Hg-58%. Краткий анализ ситуации с этими тремя важнмми металлами показмвает насколько велики антропогеннме вмбросм тяжёлнх металлов. Больше всего тяжёлмх токсичнмх металлов (ТТМ), попавших с вмбросами в атмосферу, вьшадает на почву и в водь1 странм-источника вмбросов, а дальше уже эти приоритетнне тяжёлме металль! оседают в соседних странах.
Сегодня в Республике Узбекисган уровень производства стремительно растет, что вь13Ь1вает увеличение концентрации тяжелмх токсичнмх металлов. Особую опасность для здоровья населения представляют неэссенциальнме элементь! (Hg, Cd, Pb, As), антропогеннме источники котормх довольно бмстро увеличиваются.
Восгребованность вьшолнения диссертации характеризуется тем, что повьпиение загрязнений объектов окружаюшей средм, особенно ТТМ, вмдвигают перед аналитиками и экологами задачу разработки экспресснмх, чувствительнмх и селективнмх методик установления микроколичеств этих канцерогенов, токсикантов и др. мутагенов.
Актуальность и вострсбованность tcmbi диссертации. Развитие науки и интенсификация всех отраслей народного хозяйсгва, а также внедрение hobbix техногеннмх процессов производства приводит к антропогенному воздействию производственной деятельности человека на окружаюшую среду и экологическое равновесие. Ilo даннмм региональной оценки Европейского Союза, самью вьюокие концентрации стойких токсичнмх вешеств: свинца, кадмия и ртути в окружаюшей среде наблюдались на Украине (Pb-3102, Cd-54, Hg-36 тонн/год). Вьшадения тяжелмх металлов, вшброшеннмх в окружаютую среду для России составил Pb-80%, Cd-66%, Hg-37%, no другим странам Pb-10%, Cd-21%, Hg-58%. Краткий анализ ситуации с этими тремя важнмми металлами показмвает насколько велики антропогеннме вмбросм тяжёлнх металлов. Больше всего тяжёлмх токсичнмх металлов (ТТМ), попавших с вмбросами в атмосферу, вьшадает на почву и в водь1 странм-источника вмбросов, а дальше уже эти приоритетнне тяжёлме металль! оседают в соседних странах.
Сегодня в Республике Узбекисган уровень производства стремительно растет, что вь13Ь1вает увеличение концентрации тяжелмх токсичнмх металлов. Особую опасность для здоровья населения представляют неэссенциальнме элементь! (Hg, Cd, Pb, As), антропогеннме источники котормх довольно бмстро увеличиваются.
Восгребованность вьшолнения диссертации характеризуется тем, что повьпиение загрязнений объектов окружаюшей средм, особенно ТТМ, вмдвигают перед аналитиками и экологами задачу разработки экспресснмх, чувствительнмх и селективнмх методик установления микроколичеств этих канцерогенов, токсикантов и др. мутагенов.
В этом плане в охране объектов окружаюшей средь! немаловажно определение TOMHbix концентраций ТТМ различньши физическими, химическими и физико-химическими методами, которое принимает особую актуальность и необходимость. Для практической реализации гаких задач при химическом анализе необходимо совершенствование сугцествуюших и разработка hobbix современнмх методов мониторинга экотоксикантов, в особенности ТТМ. В аспекте реализации теоретических предпосьиюк и практического подтверждения аналитических определений содержания экотоксикантов также необходимо разработать гибриднью методь! с иммобилизацией различнмх комплексообразуюших реагентов на полимернмх основах и матрицах, отличаюшиеся вмсокими метрологическими характеристиками и эксплуатационньши параметрами.
Сушествуюшие актуальнме проблемь! могут бьггь решень! введением в аналитическую практику методик определения ТТМ hobbix специфичнмх органических реагентов. Наиболее перспективньш путь её решения целенаправленньш синтез и иммобилизация органических реагентов с заданньши аналитическими характеристиками с последуюшим прогнозированием их свойств с целью оптимального решения поставленнмх задач. Актуальньш является и разработка приёмов и подходов прогнозирования, как способа дальнейшего развития сорбционно-спектроскопических методов анализа. В этой области теоретической и прикладной аналитической химии имеются значительнме достижения, связаннью с исследованиями отечественнмх и зарубежнмх исследователей. Однако ряд вопросов проблематичного характера всё же требует глубокого изучения и знания hobbix подходов и путей решения.
Известно, что теорию действия органических реагентов характеризуют как «систему идей, позволяюшую построить аналитическую систему, отьюкать оптимальньш по природе реагент и среду, в которой будет протекать аналигическая реакция». В решение задач развития теории дейсгвия органических реагентов входят следуюшие этапьк «объяснение наблюдаеммх процессов и явлений, предсказание и направление работ по синтезу реагентов с заданнмми свойствами». В конгексте всего нриведенного, разработанную методологию и предсказание свойств иммобилизованнмх аналитических реагентов можно рассматривать как определенньш научньш вклад в развитие теории действия иммобилизованнмх органических реагентов, для их использования в аналитической химии и экологии.
Целью исследования являстся разработка экспресснмх, вь1сокоизбирательнь1х и вьюокочувствительнмх сорбционно-спектроскопических методик и тест-систем для определения ТТМ с использованием ИМОР. Создание на основе этих методов обшего подхода к прогнозированию свойсгв и строений специфичнмх аналитических групп органических реагентов, иммобилизованнмх на различнмх типах носителей, сингез hobbix органических реагентов с заданньши свойствами на основе наших теоретических прогнозов и внедрение их в практику анализа различнмх аналитических и экологических лабораторий.
Для достижения цели сформулированм следуюшие задачи исследования:
оптимизация условий иммобилизации органических реагентов с сохранение.м их аналитическихсвойств;
установление химизма цветнмх реакций комплексообразования иммобилизованнмх реагентов с ионами ТТМ;
вмявление связи между строением органических реагентов (ОР) с аналитическими характеристиками, прогнозирование перспективнмх путей их модификации и направленньш синтез hobbix специфичнмх реагентов на основе нитрозонафтолов;
установление строения и сгруктурь! аналитических форм иммобилизованнмх органических реагентов (ИМОР);
физико-химические характерисгики волокнистмх сорбентов и оптимизация условий их взаимодействия с новьши ОР, обладаюших специфичньши функционально-аналитическими группами (ФАГ): (6-метил-(пиридил-2-азо-м-аминофенол, 1 -(5-метил-2-пиридилазо)-5-диэтиламино-фенол, 1 -(4-
антипиридилазо)-2-нафтол сульфокислота, 1-(2-пиридилазо)-2-оксинафталин-6-сульфокисльш натрий, Злидрокси-4-нитрозо-2-нафтойная кислота, 2-гидрокси-З-нитрозо нафтальдегид и др.);
установление влияния различнмх факторов и параметров на величину аналитического сигнала;
применение разработаннмх методик в анализе различнмх по природе модельнмх бинарнмх, тройнмх и более сложнмх смесей, стандартнмх образцов природнмх и сточнмх вод, биологических объектов, проммшленнмх материалов и др.;
сопоставление полученнмх результатов с таковьши, установленньши сушествуюшими методиками определения исследованнмх металлов в растворах.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следуюшем: теоретически обоснована и практически реализована иммобилизация различнмх по природе реагентов для прогнозирования и предсказания оптимального строения органических соединений, основаннме на квантовохимической оценке изменения аналитических характеристик в зависимости от строения функциональной и аналитико-активной групп;
исследовань! химико-аналитические свойства ОР, иммобилизованнмх на носителях на основе полиакрилонитрила (ПАН) и полипропилена (1111), для априорного предсказания структурь! различнмх реагентов и на их основе оптических химических сенсоров на основе ПАН- и ПП-матриц; обладаюших необходиммми аналитическими параметрами;
вмявлен химизм аналитических реакций и установлень! функционально-аналитические rpyinibi (ФАГ), реагируюшие с ионами ТТМ, найдено влияние их сгроения и природь! заместителей на аналитические свойства реагентов и их комплексов с ионами исследованнмх металлов;
разрабогань! новме методм анализа, основаннме на сорбционно-спектроскопическом определении ТТМ с использованием иммобилизованнмх на волокнистмх материалах органических реагентов, с целью улучшения метрологических параметров, эксплуатационнмх и аналитических характерисгик.
Заключение
1. Показаны преимущества использования волокнистмх сорбентов для определения ионов ТТМ при анализе объектов окружаюшей средь! по сравнению с гранулами и порошками. Обоснована необходимость поиска новь1х иммобилизованнмх реагентов для определения металлов из различнмх объектов;
2. Разработань! новмеметодм анализа в аналитической химии, основаннме на сорбционно-спектроскопическом определении ТТМ в различнмх объектах окружаюшей средь! с использованием иммобилизованнмх на волокнистмх материалах органических реагентов различной природьқ с целью улучшения метрологических параметров, эксплуатационньтх и аналитических характеристик;
3. Систематически исследовань! физико-химические и аналитические свойства иммобилизованнмх реагентов на основе реагентов Арсеназо и трифенилметановмх, а также реагентов синтезированнмх на кафедре органической химии НУУз, сорбированнмх на волокне «нитрон» и определень! оптимальнме условия иммобилизации hobbix реагентов на полимерншх носителях с сохранением специфичнмх аналитических свойств иммобилизованншх реагентов;
4. Полученм даннме ИК-спектроскопии для изученнмх иммобилизованнмх реагентов, исследуемой rpyinibi волокнистмх сорбентов и их комплексов с ионами металлов. Доказано, что в комплексообразовании ионов ТТМ с иммобилизованньши реагентами участвуют те же ФАГ, как и в нативнмх растворах;
5. Результатм исследований взаимодействия реагентов rpyinibi Арсеназо и трифенилметанового ряда, а также реагентов синтезированнмх на кафедре неорганической и аналитической химии химфака НУУз, иммобилизованнмх в матрицу на основе палиакрилонитрильного (ПАН) и полипропиленового (1111) волокон с ионами ТТМ показало, что иммобилизация реагентов происходит за счет ионного обмена, а гакже образования сильнмх межмолекулярнмх водороднмх связей между носителем и реагентом;
6. -Использование расчетнмх квантово-химических методов MNDO, РМЗ и АМ1дало возможность априорного предсказания структурм различнмх реагентов, обладаюших некоторьши, необходимьши аналитическими параметрами (чувствительность, избирательносгь, контрастность реакции и условия её проведения). Исследование зависимости спектральнмх характеристик комплексов от способа координирования металла функциональной грушюй реагента, квантовохимическая оценка тенденций изменения спектров приварьировании аналитико-активнмх групп с последуюшим определением возможншх путей модификации реагентов,обеснечиваюший наиболее благоприятньш с точки зрения избирательности или контрастнос ги реакций показала перспективность и преимушества новой группь! аналитических органических реагентов производнмх нитрозонафтолов по сравнению с их аналогами на основе нитрозонафтолов. На основе проведеннмх исследований осушествлен целенаправленньш синтез hobbix органических реагентов на основе анабазиновмх и пиридиновмх реагентов, а гакже нитрозонафтолов, цветнме реакции котормх отличаются повьииеннмми контрастностью и избирательностью, малой зависимостью свойсгв образуюшихся комплексншх соединений от условий проведения процесса и в связи с этим вмсокой воспроизводимостью, что позволило провести иммобилизацию полученнмх реагентов на волокнистмх сорбентах полиакрилонитрильного типа, модифицированнмх различньши анионообменнмми группами.
7. На основании сопоставления оптимальнмх условий иммобилизации, сорбции, степени извлечения ионов металлов, коэффициентов раснределения, сорбционной ёмкости волокнистмх сорбентов, даннмх по избирательности аналитического действия по отношению к ионам кадмия, ртути, меди и железа, в присутствии сопутствуюших элементов, возможности количественной десорбции мальши объе.мами минеральнмх кислот и доступности исходнмх продуктов синтеза показана перспективность практического применения синтезированнмх реагентов и волокнистмх сорбентов. Иммобилизованнме реагенть! количесгвенно извлекают mohbi металлов в течение 20-30 мин. при температуре 20-25°С в диапазоне pH от 3-7 (R=90-99%);
Исследование химизма аналитических реакций и установление функционально-аналитических групп (ФАГ), реагируюших с иона.ми ТТМ, влияние их строения и природь! заместителей на аналитические свойства реагентов и их комплексов с ионами исследованнмх металлов показало, что комплексообразование на носителе и в растворе происходит за счет одних и тех же функционально-аналитических групп, на что указьшают даннме ИК-спектроскопии;
8. Результать! теоретических исследований позволили ввести в аналитическую практику HOBbie органические реагентм 6-метил-(пиридил-2-азо-м-аминофенол, 1 -(5-метил-2-пиридилазо)-5-диэтиламинофенол, 1 -(4-антипиридилазо)-2-нафтол сульфокислота, 1-(2-пиридилазо)-2-оксинафталин-6-сульфокисль1й натрий, 3- гидрокси-4-нитрозо-2-нафтой кислота, 2-гидрокси-З-нитрозо нафтальдегид, которме легли в основу комплекса вмсокоизбирагельньш сорбционно-фотометрических методик определения гяжелмх токсичнмх металлов.
С помошью реагентов 6-метил-(пиридил-2-азо-м-аминофенола разрабогань! сорбционно-фогометрические методики определения железа и кобальта, 1-(5-метил-2-пиридилазо)-5-диэтиламинофенола - сорбционно-фогометрические методики определения алюминия и ртути, 1-(2-ниридилазо)-2-оксинафталин-6-сульфокислого натрия- методики определения ртути, свинца, железа, 3-гидрокси—4-нитрозо-2- нафтойной кислоть! и 2-гидрокси-З-нитрозо нафтальдегида- железа, кобальта и меди.
9. Разрабоган комплекс методик твердофазно-спектроскопического определения ТТМ в природнмх объектах и образцах сточнмх вод, а гакже новь1й эффективньш метод сорбционно-спектроскопического определения микроколичеств кобальта, меди, никеля, железа и ртути в питьевой и природной водах с использованием иммобилизованнмх органических реагентов. Данньш метод позволяет определять указаннме элементм в питьевой и природной водах на уровне n-10’6 - irlO’3%, снижая предел обнаружения металлов и устраняя влияние сопутствуютих компонентов. 11равильность методик подтверждень! методом «введено-найдено» при анализе реальнмх объектов, сопоставлением co стандартньши ГОСТированньши образцами и сравнение.м с данньши, полученньши атомно-абсорбционньш методом;
10. Предлагаемме методики апробировань! на реальнмх объектах и внедрень! в практику лабораторий исследования поверхностнмх вод НИГМИ, Центральной аналигической лаборатории и лаборатории hobbix технологий АГМК, ЦАЛ Государственного комитета по геологии и минеральньш ресурса.м РУз, комитета по охране природм Са.маркандской области, СЭС Ташкентской области и г. Бекабада, отдела радиопрепаратов ИЯФ и др.
Теоретические и технологические основы синтеза биоситаллов, содержащих ортофосфат магния, фторапатит и анортит
Объекты исследования: Диаграммы состояния систем Mg3(PO4)2-Са5(РО4)3Ғ, Mg3(PO4)2-CaAl2Si2O8 и Mg3(PO4)2-Ca5(PO4)3F-CaAl2Si2O8; стекла и ситаллы в системах \^з(РО4)2-Са5(РО4)зҒ, Mg3(PO4)2-CaAl2Si2O8 и Mg3(PO4)2-Cas(PO4)3F-CaAl2Si2O8; биосовместимость ситаллов; биоситалло-вые покрытия металлокерамики; костные имплантаты из биоситаллов; цельнолитые биоситалловые зубные имплантаты; глазурь изделий ортопедической стоматологии.
Цель работы: реализация научного подхода к выбору составов био-совместимых стеклокристаллических материалов и разработка технологических основ получения биоситалловых изделий для ортопедической и стоматологической хирургии.
Метод исследования: Твердофазовый синтез, статический метод определения фазовых равновесий, кристаллооптический анализ, рентгенографический анализ, электронно-микроскопический анализ, электроннозондовый микроанализ, дифференциально-термический анализ.
Полученные результаты и их новизна: Впервые исследованы фазовые равновесия в системах Mg3(PO4)2-Ca5(PO4)3F, Mg3(PO4)2-CaAl2Si2O8 и Mg3(PO4)2-Cas(PO4)3F-CaAl2Si2O8. Установлены области стеклообразования и кристаллизационная способность стекол в исследованных системах. Исследована взаимосвязь состав-структура-свойство стекол и ситаллов, что позволило определить концентрационные границы оптимальных составов стеклокристаллических материалов, теоретически обосновать и экспериментально доказать возможность направленного управления свойствами и структурой ситаллов. Исследованы на совместимость с живым организмом стеклокристаллические материалы на основе систем Mg3(PO4)2-Ca5(PO4)3F, Mg3(PO4)2-CaAl2Si2O8 и Mg3(PO4)2-Ca5(PO4)3F-CaAl2Si2O8. Разработаны условия синтеза биоситаллов для ортопедической хирургии и стоматологии. Разработан структурно-управляемый синтез биоситалловых покрытий для металлокерамики. Разработаны глазури для изделий ортопедической стоматологии.
Практическая значимость: Установлены закономерности регулирования фазовых переходов в системах Mg3(PO4)2-Ca5(PO4)3F, Mg3(PO4)2-CaAl2Si2O8 и Mg3(PO4)2-Ca5(PO4)3F-CaAl2Si2O8, что позволило разработать составы биоситалловых изделий для ортопедической хирургии и стоматологии. Разработана технология получения биоситалловых изделий для ортопедической хирургии плотной и пористой структуры. Впервые в Узбекистане разработаны составы и технология получения зубных протезов - цельнолитых и металлокерамических изделий, качество которых не уступает зарубежным аналогам.
Степень внедрения и экономическая эффективность: Результаты клинических испытаний на больных, находящихся под наблюдением от одного до семи лет позволяет рекомендовать биоситаллы на основе систем Mg3(PO4)2—Са5(РО4)зҒ, Mg3(PO4)2-CaA12Si2O8 и Mg3(PO4)2—Са5(РО4)зҒ— CaAbSi20x для использования в отделениях челюстно-лицевой хирургии медицинских учреждений Узбекистана и организации промышленного производства по выпуску биоситаллов для ортопедической хирургии. Разработаны Технические условия на биосовместимый стеклокристаллический материал «Биоситалл». Начаты клинические испытания биоситалловых зубных протезов - цельнолитых и металлокерамических изделий в условиях кафедры «Ортопедической стоматологии» 1—-ТашГосМИ. Необходимо продолжить клинические испытания биоситаллов для ортопедической стоматологии для выявления долговременных результатов, которые позволят рекомендовать организацию промышленного производства. Экономический эффект от внедрения новых составов в одной поликлинике составит 2,85 млн. сум за один месяц. Эффективность использования синтезированных ситаллов в ортопедической хирургии обеспечивается высокой биосовместимостью, обеспечением больных имплантируемым материалом, который в виду его высокой стоимости многим недоступен, а в ортопедической стоматологии - заменой импортируемого продукта. Полученные результаты могут служить коммерческим продуктом для использования в лечебных и сервисных центрах ортопедической хирургии и стоматологии.
Область применения: Медицина.
Сузувчи насадкалар иштирокида пахта мойини дезодорациялаш жараёнини оптималлаштириш
Пахта мойини cузувчи насадкалар иштирокида дезодорациялаш жараёнини компьютерда моделлаштириш натижалари ишлаб чиқариш ҳаражатлари минимал бўлган ҳолатларда юқори сифатли, инсон организми учун безарар пахта мойи ишлаб чиқаришнинг оптимал шароитларини тавсия қилиш имконини беради.
Сув ва газ конденсатининг иссиқлик-физик кўрсатгичлари
Қувурли қурилмаларда буғларни конденсациялаш жараёнини самарали ташкил этиш учун вақт ва қувурдаги конденсацияланиш юзаси бўйича оқимнинг ҳарорати, босими ва иссиқлик-физик хоссалари каби технологик параметрларни ҳисобга олиш керак бўлади. Ушбу технологик параметрларни конденсацияланиш жараёнига таъсирини ўрганиш саноатда ишлатиладиган конденсация қурилммаларини иссиқлик самарадорлиги юқори оптимал дизайнини ишлаб чиқишга ёрдам беради [1-4]
Структура и свойства стекол для защитной оболочки оптического волокна
Защитная (окрашенная) оболочка жесткого оптического волокна выполняет две основные функции: предупреждает потери световой энергии, распространяющейся вдоль волокна при отражениях от поверхности раздела световедущей жилы и светозащитной оболочки, а также служит оптической изоляцией единичного волокна в пучке оптических волокон.
Спектрально-люминесцентные и фотохимические свойства гомодимеров стириловых красителей и родственных соединений в растворах
Объекты исследования: 9 новых стириловых красителей и 2 известных цианиновых красителя.
Цель работы: Изучение влияния концентрации, природы растворителя и светового облучения на спектрально-люминесцентные и фотохимические свойства новых синтезированных гомодимеров стириловых красителей; определение пространственной структуры молекул красителей методом квантово-химического расчета; разработка рекомендаций по практическому применению полученных результатов.
Методы исследования: Спектрально-люминесцентные методы исследования: по электронным спектрам поглощения и флуоресценции; квантово-химический: полуэмпирический метод AM 1.
Полученные результаты и их новизна: Определены спектральнолюминесцентные характеристики новых стириловых красителей в растворителях различной природы и их изменения в зависимости от концентрации раствора и под действием светового облучения. Обнаружено новый вид люминесцирующих ассоциатов красителей Cyan 40 и ТО в воде и в малополярном бинарном растворителе. Квантово-химическим методом для изученных красителей определены: максимумы спектров электронного поглощения, пространственная структура, теплота образования, электронная энергия, распределение зарядов и дипольный момент как в основном так и в возбужденном состояниях.
Практическая значимость: Даны рекомендации по практическому использованию полученных результатов в различных областях науки и техники, в частности обнаруженные люминесцирующие ассоциаты красителей Cyan 40 и ТО могут найти применение в качестве рабочего вещества в перестраиваемых лазерах на красителях. Полученные сведения о спектральнолюминесцентных и фотохимических характеристиках, а также результаты квантово-химических расчетов являются паспортными данными для новых стириловых красителей и дают ценные сведения для целенаправленного синтеза новых органических люминофоров с заданными спектральнолюминесцентными свойствами.
Степень внедрения и экономическая эффективность: научные статьи, тезисы докладов на конференциях и симпозиумах, курсы лекций и практические занятия для бакалавров и магистров.
Область применения: Квантовая электроника, синтез и применение новых органических люминофоров.
Составы и технология портландцементов Д20 повышенной прочности, быстротвердеющих и сульфатостойких пуццолановых цементов на основе термообработанных туффитов Карманинского месторождения
Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день в мире в области строительства производство цемента возросло до нескольких миллиардов тонн. Такие страны мира, как Китай (2 млрд, т), Индия (290 млн. т), США (86 млн. т), Россия (80 млн. т), Индонезия (63 млн. т), Турция, Япония и Южная Корея (56 млн. т), Германия и Иран (53 млн. т) в этой области являются ведущими. В связи с этим развиваются научные исследования по направлению повышения водостойкости и специальных качеств цементов и получения композиционных портландцементов1.
Сегодня модификация цементов современными методами, соответствующими мировому уровню, улучшение качества отвечающего требованиям стандартов, разработка технологии получения цементов с добавками и композиционных портландцементов является актуальной задачей. Цементная промышленность усовершенствуется на основе разработок получения природных (известь, диатомит, опока, трепел и т.д.) и искусственных (золы, шлаки, гранулированные доменные шлаки, нефелиновый шлам и т.д.) добавок. В их основе лежит выпуск высокопрочных, быстротвердеющих, расширяющихся специальных цементов, в связи, с чем расширяется область их использования. Для получения таких цементов на основе внесения добавок разработаны и внедрены сберегательные технологии производства композиционных портландцементов. Ведутся научные исследования в приоритетном направлении расширения объема выпуска строительных материалов, повышения их качества на высший конкурентоспособный уровень, снижения расходов на производство цементов и их себестоимость.
В республике ведутся научно-исследовательские работы, направленные на освоения природных ресурсов, их комплексного использования, разработки цементов целевого назначения для строительной индустрии, по созданию новых видов гидравлических добавок цементам, способствующих их долговечности, создания технологии добавочного портландцемента. В Стратегии действий по дальнейшему развития Республики Узбекистан предусмотрены задачи: «Подъем промышленности путем перевода ее качественно на новый уровень, к дальнейшей интенсификации производства готовой продукции на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов, освоение выпуска новых видов продукции и технологии»2. В связи с этим, применение гидравлически активных минеральных добавок и на основе их переработки цемента является новой ступенью в решении этих задач.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в постановлениях и указах Президента У П-2641 от 25 октября 2016 года «О мерах по дальнейшему совершенствованию организации управления промышленностью строительных материалов республики», УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», У П-4891 от 6 апреля 2017 года «Критический анализ производства и состава товаров (работ, услуг), углубление локализации производств, направленных на импортозамещение», а также в других нормативных документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка технологии получения с добавкой термически обработанного туффита добавочного портландцемента Д20 и сульфатостойкого пуццоланового портландцемента.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
определены интенсивные прохождения процессов гидратации, твердения и набора прочности портландцементов в присутствии туффитов, обожженных при 600°С;
показано, за счет метакаолинита, стимулирующего образования С3А 6Н2О на начальной стадии и гидросиликатов кальция низкой основности в более поздние сроки твердения портландцемента, создается плотная, прочная структура, сохранившиеся без изменения карбонаты кальция и магния также оказывают интенсифирующее действие на гидратацию портландцемента выделением дополнительного количества Са(ОН)2 для связывания активного кремнезема туффитовой добавки;
доказано, наилучшими показателями свойств обладают цементы, содержащие 20-30%-ные гидравлические добавки, состоящие из обожженного туффита при 600°С, и туффитосодержащие цементы и цементные растворы, которые являются высокопрочными, коррозионностойкими в сульфатных и сульфатно-магнезиальных растворах;
разработана технология получения и состав добавочных и пуццолановых портландцементов на основе термически обработанных туффитов.
Заключение
1. Научно обоснована и экспериментально доказана возможность осуществления направленного взаимодействия на процессы структурообразования цементного камня введением в состав цемента ранее не использовавшихся термообработанных туффитов полностью дегидратированными глинистыми составляющим при 600°С.
2. Впервые обнаружен и исследован с применением комплексных физико-химических методов эффект придания полиминеральному природному туффиту путем термообработки улучшения и усиления активации свойств минеральной добавки в цемент. Установлено, что термическая обработка туффита при температуре 600°С исключает отрицательное влияние глинистых примесей, содержащихся в природном туффите в цемент, превратив их к необратимым изменением в его структуре, повышением степени его дефектности, что обусловливает гидратационную активность по отношению к Са(ОН)з при нормальной температуре.
3. Обнаружена и комплексно исследована новая активная минеральная добавка в цемент - термообработанный природный туффит, содержащий в своем составе активный кремнезем и глинозем. Изучены прочностные показатели, процессы структурообразования, фазовый состав продуктов гидратации. Исследована роль термообработанного туффита в синтезе прочности смешанных цементов с добавкой, заключающемся в интенсификации процесса связывания Са(ОН)2 и образования гидросиликатов кальция CSH (I).
4. Показана и подтверждена возможность замены 20-30%-ной массовой доли клинкера указанной добавкой с повышением прочностных показателей вяжущего во все сроки твердения (от 1 суток до 2 лет), а в 28-суточном возрасте - на 4-5 МПа, при одновременном улучшении кинетики роста прочности после тепловлажностной обработки, повышении сульфатостойкости цементов и их морозостойкости.
5. Доказано, что добавка к портландцементам обожженной туффитовой породы повышает прочность и сульфатостойкость цемента, снижает усадочные деформации. Уменьшает массовую долю клинкера на 20-30% без снижения прочности показателей цемента в сравнении с контрольными образцами.
6. Портландцементы на основе обожженного туффита показали лучшую морозостойкость, сульфатостойкость и атмосферостойкость. На базе портландцементного клинкера с добавкой 20-30% туффитов, обожженных при 600°С, можно получать химически стойкие и морозостойкие цементы, использование которых позволяет получать портландцементы с добавкой 20% и пуццолановые цементы соответственно марки 500, 400 и придавать им специальные свойства (быстротвердеющий, расширяющийся и сульфатостойкий).
Сорбционное концентрирование и определение экотоксикантов с использованием биосорбентов на основе клеточных стенок пивоваренных дрожжей
Актуальность и востребованность тематики исследования. На сегодняшний день новые сорбционные материалы, полученные на основе сельско-хозяйственных и промышленных отходов, широко используются в технологических процессах химической промышленности, для очистки и ремедиации сточных и поверхностных вод.
В годы независимости в нашей Республике вводятся в строй новые промышленные предприятия, использующие современные технологии, проводится модернизация производства ряда новой продукции для различных отраслей промышленности. На этих предприятиях широко используются адсорбционные материалы для водоподготовки и очистки сточных вод от экотоксикантов. Тяжелые металлы (ТМ), радионуклиды, фенолсодержащие вещества относятся к приоритетным загрязнителям окружающей среды, и их мониторинг является актуальной задачей экоаналитики как теоретической, так и практической точки зрения.
На сегодняшний день в мире имеется большое количество физических и физико-химических методов анализа, позволяющих определять ультрамикроколичества ТМ в водных средах, однако и они не всегда обеспечивают необходимую чувствительность анализа на уровне ПДК и ниже. Важность мировой проблемы глобального загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, радионуклидами, фенолсодержащими веществами обусловливает необходимость проведения целенаправленных исследований по их мониторингу, в том числе придается особое значение следующим вопросам: получение дешевых сорбентов на основе природных и искусственных материалов для реализации сорбционных технологий; создание биосорбционных материалов на основе микроорганизмов различных таксономических групп, способных накапливать тяжелые металлы, радионуклиды и другие экотоксиканты; создание новых сорбентов, способных заменить дорогостоящие синтетические и природные сорбционные материалы; получение новых сорбционных материалов на основе сельскохозяйственных, пищевых отходов и отходов фармацевтических производств, применяющих живые микроорганизмы; определить биосорбционный потенциал пивоваренных дрожжей-сахаромицетов по отношению к ионам тяжелых металлов; определить сорбционно-аналитические свойства биосорбентов на основе клеточных стенок дрожжей, а также создание новых биосорбентов из отходов пивоваренных производств для извлечения и концентрирования тяжелых металлов, токсинов и радионуклидов в аналитических целях.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных постановлением Президента Республики Узбекистан ПП-1071 от 11 марта 2009 года «О программе мер по ускорению строительства и освоению производства новых видов химической продукции» и постановления № 142 Кабинета Министров от 27 мая 2013 года «О программе действий по охране окружающей среды Республики Узбекистан на 2013-2017 годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Цель работы является разработка способа определения ионов тяжелых металлов, радионуклидов и прочих экотоксикантов природной среды и группы тяжелых металлов с использованием их предварительного концентрирования из водных растворов бисорбентами на основе биомассы клеточных стенок дрожжей Saccharomyces cerevisiae.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые применены клеточных стенок дрожжей Saccharomyces cerevisiae для концентрирования группы тяжелых металлов, радионуклидов и токсинов в аналитических целях;
разработан способ инверсионно-вольтамперометрического определения ионов тяжелых металлов в водных средах при их содержании на уровне ПДК и ниже с использованием предварительного биосорбционного концентрирования;
впервые экспериментально определен вклад функциональных групп биополимеров клеточных стенок дрожжей в специфическом и неспецифическом связывании ионов тяжелых металлов;
определен сольватационно-координационный механизм ионообменного процесса в гетерогенной системе «раствор-биосорбент», позволяющий подбирать реагенты для осуществления количественной десорбции и регенерации биосорбентов;
впервые показано, что относительная электроотрицательность иона металла-комплексообразователя может стать важным критерием приоритетной сорбционной способности сорбента.
выводы
На основе проведенных исследований по докторской диссертации на тему «Сорбционное концентрирование и определение экотоксикантов с использованием биосорбентов на основе клеточных стенок пивоваренных дрожжей» представлены следующие выводы
1. Впервые показана возможность применения клеточных стенок дрожжей (КСД) Saccharomyces cerevisiae в качестве биосорбентов для концентрирования и определения ионов тяжелых металлов, радионуклидов, органических соединений. Предложен способ получения нового биосорбционного материала. Проведено его комплексное исследование физическими и физико-химическими методами. Установлены его основные функционально-аналитические группы (ФАГ) и их вклад в концентрировании ионов ТМ.
2. С использованием кинетических и термодинамических исследований определено, что сорбционное концентрирование ионов ТМ осуществляется по смешанным механизмам специфического связывания, ионного обмена и в основном физической сорбции.
3. Показано сорбционно-аналитические возможности КСД S. cerevisiae по отношению к индивидуальным ионам Cd(II), РЬ(П), Cu(II), U(VI), фенолу и определены факторы, влияющие на их биосорбцию.
4. Показано взаимное влияние ионов ТМ на полноту и селективность концентрирования в мульти-ионных системах, выражающееся в снижении общей сорбционной емкости биосорбента и установлено, что лучшей адсорбционной способностью обладают ионы РЬ(П) как в случае моно-, так и в ди- и три-ионных системах.
5. С целью улучшения сорбционно-аналитических и эксплуатационных характеристик биосорбентов определена возможность их химической модификации и показано, что обработка нативной биомассы КСД раствором поливинилпирролидона, значительно повышает сорбционную способность таких сорбентов.
6. Впервые показана возможность использования инверсионновольтамперометрического (ИВА) метода в изучении биосорбционных процессов и разработан компьютеризированный BA-комплекс и электрохимический датчик, позволяющий проводить измерения в «капле».
7. Разработан способ ИВА определения низких содержаний кадмия, свинца, меди в сточных, поверхностных и питьевых водах с предварительным биосорбционным концентрированием, позволяющий определять концентрации указанных ТМ на уровне ИДК и ниже со среднеквадратичной ошибкой не более 0,2 -10-4.
8. Методика группового определения ионов кадмия, свинца и меди ИВА методом с применением предварительного биосорбционного концентрирования апробирована и внедрена в лабораторную практику «Западной Лаборатории» НИЦ «Геология драгоценных металлов и урана» НГМК. Технология получения биосорбента на основе КСД внедрена в СП ООО «Pulsar - Group Brewery.
Создание селективных газовых сенсоров аммиака с использованием наноматериалов, полученных с применением золь-гель процесса
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время в ускоренном развитии промышленности во всем мире, решении экологических проблем, особенно проблемы мониторинга атмосферного воздуха, возникающей в результате интенсивного развитии химии, нефти и газовой химии применение селективных методов и чувствительных сенсоров становится актуальной проблемой. Полупроводниковые сенсоры относятся к числу чувствительных приборов, основными преимуществами которых являются простота в эксплуатации, портативность, значительный ресурс работы, высокая точность и быстродействие.
За годы независимости в Республике введены новые промышленные предприятия, использующие современные технологии, проводится модернизация производства ряда новых продуктов для различных отраслей промышленности. Значительно важным в сенсорике являются полупроводниковые газочувствительные материалы на основе SnO2, TiO2, ZnO, In2O3, MoO3, Fe2O3,WO3 и V2O$ широко применяемые на этих предприятиях при организация мониторинга смеси газов. Особое место занимают TiO2 и Fe2O3 из которых на основе золь-гель технологий получены газочувствительные материалы (ГЧМ), являющиеся по своим параметрам весьма перспективными. Для дальнейшего развития Республики Узбекистан соответствии стратегии действия развитии отросли химической промышленности, в частности, создание на основе золь-гель технологии селективных полупроводниковых газовых сенсоров имеет актуальное значение.
С развитием различных отраслей экономики особенно автотранспорта, энергетики и промышленности в мировых масштабах ужесточаются требования к экологическому мониторингу атмосферного воздуха. В связи с этим, усовершенствование существующих методов и приборов, разработка новых высокочувствительных полупроводниковых сенсоров, научное обоснование процессов получения селективных газочувствительных материалов и др. являются актуальным. Из них особое внимание уделяется изучению закономерностей золь-гель технологии получения полупроводниковых материалов, определению оптимальных параметров процесса, разработке высокоэффективных полупроводниковых сенсоров и определению их метрологических, аналитических и эксплуатационных характеристик.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных постановлением Президента Республики Узбекистан ПП-1442 от 15 декабря 2010 г. «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах», У П-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан» и постановлением № 142 Кабинета Министров от 27 мая 2013 года «О программе действий по охране окружающей среды Республики Узбекистан на 2013-2017 годы», а также другими нормативноправовыми документами, принятых в данной сфере.
Целью исследования является создание селективных полупроводниковых газовых сенсоров, определяющих концентрации NH^, с использованием наноматериалов, полученных с применением золь-гель процесса.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые методом золь-гель технологии на основе TiO2 и Fe2O3 проведен целенаправленный синтез селективных газочувствительные материалы для определения NH3b смеси газов;
определено, что модификация оксидами железа газочувствительных нанокомпозитов на основе SiO2-TiO2 приводит к понижению температурного порога чувствительности и увеличению избирательности полупроводникового сенсора по NH3;
показано, что использование подобранных катализаторов и оптимальных параметров обеспечивает высокую чувствительность определения NH3 в присутствии Н2, СО и СН4;
определено селективность полупроводникового определения NHj, основанная на использовании газочувствительных материалов, содержащих катализаторы, обладающие неадекватной активностью к компонентам газовой смеси;
показано влияние различных факторов на метрологические, эксплуатационные и другие параметры полупроводникового сенсора аммиака на основе 5% Ғе2Оз - 95% TiO2.
Заключение
1. В широком интервале концентраций и температуры изучено влияние состава и соотношения компонентов исходного раствора на кинетику золь-гель процесса формирования полупроводниковых газочувствительных пленок на основе тетраэтокси силана. Установлено, что наиболее высокой устойчивостью характеризуются растворы, полученные при соотношении компонентов ТЭОС:Н2О: этанол: НС 1=1:20:30:0,05. Выбран оптимальный температурновременной режим (Т=450 °C, t=30 мин) синтеза газочувствительных пленок состава SiO2-TiO2. Результаты исследования позволили рекомендовать к управлению золь-гель процесса получения газочувствительного материала для высокочувствительного сенсора аммиака.
2. Разработана методика формирования газочувствительного материала на основе оксидов титана и железа по золь- гель технологии. Получены образцы тонких пленок состава TiO2-Fe2O3 для создания на их основе селективных сенсоров аммиака. Структура пленки представляет собой двухслойное покрытие: первый покрывающий подложку слой оксида титана, полнота и сплошное покрытие которого зависят от состава исходного золя; второй слой сетка, в основном состоящая из катализатора (оксида железа).
3. С учетом технического уровня и тенденций развития газовых сенсоров предложена и реализована конструкция сенсора NH3 на спирали из остеклованного платинового микропровода, покрытого газочувствительным материалом на основе оксидов титана и железа с использованием золь-гель технологии нанесения чувствительного слоя. Минимальные размеры чувствительного элемента и низкая теплопроводность платиновых выводов сенсора позволили снизить потребляемую мощность до 100 мВт. Это дает возможность успешного применения данных сенсоров в малогабаритных и автономных приборах, работающих от батарей.
4. С целью подбора катализатора для селективного полупроводникового сенсора изучались закономерности каталитического окисления горючих веществ на индивидуальных и бинарных оксидах металлов. Экспериментально подтверждена возможность создания высокоселективных полупроводниковых сенсоров с использованием газочувствительных материалов, содержащих катализаторы различной активности, к компонентам газовых смесей. Установлено, что высокой активностью и селективностью в процессе окисления аммиака обладает смесь 5%Fe2O3-95% TiO2. В присутствии данного катализатора при температуре 35О°С наблюдается полное (100%-ное) окисление NH3.
5. Разработаны высокоселективные и чувствительные полупроводниковые сенсоры для определения аммиака из смеси токсичных, пожаро и взрывоопасных газов. Оценены основные метрологические и эксплуатационные характеристики разработанных селективных полупроводниковых сенсоров при определении аммиака. Данные сенсоры позволяют определять аммиак в широких интервалах его концентраций и обладают лучшими метрологическими и эксплуатационными характеристиками.
6. Выпущены экспериментальные образцы высокочувствительных газоанализаторов аммиака (BF-NH3) и изучены их основные метрологические и аналитические параметры.