Vol 86, No 2 (2024)

В ходе промышленной деятельности человека образуются огромные объемы воды, загрязненной радионуклидами, в том числе радием-226, которые представляют серьезную опасность для человека. Одним из наиболее перспективных материалов для очистки воды от радионуклидов являются графеновые наноструктуры. В данной работе была исследована эффективность малослойного графена, синтезированного в условиях самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из целлюлозы, а также отходов деревообрабатывающей промышленности (технический лигнин, кора деревьев) при очистке воды от радия-226. Ключевым достоинством выбранной методики синтеза малослойного графена является возможность синтеза больших объемов материала с приемлемой себестоимостью, что крайне важно при промышленном применении. Было установлено, что синтезированные образцы малослойного графена могут эффективно очищать воду от радия-226 (степень сорбции более 99%). Также было показано, что степень десорбции при повторной промывке водой не превышает 0.5%.

Органозоли наночастиц серебра благодаря своим уникальным свойствам находят широкое применение в оптических и полупроводниковых устройствах, для создания электропроводящих и теплопроводящих пленок, в качестве катализаторов, антибактериальных материалов и пр. В данной работе предложен простой и высокопроизводительный метод получения органозолей серебра с концентрацией металла до 1800 г/л, содержащих наночастицы сферической формы с низкой полидисперсностью и медианным размером 9.1 нм, заключающийся в первоначальном получении гидрозолей наночастиц (НЧ) серебра с концентрацией более 30 г/л с последующим переводом НЧ в органическую фазу о-ксилола. С помощью комплекса физических методов исследования изучены закономерности экстракции серебряных наночастиц о-ксилолом в присутствии бромида цетилтриметиламмония (ЦТАБ) и этилового спирта и определены оптимальные условия процесса, в которых степень экстракции достигала 62.5%. Установлено, что анион брома, входящий в состав молекулы ЦТАБ, вызывал агрегацию некоторого количества наночастиц серебра с образованием в водной фазе осадка металлического серебра, содержащего на поверхности, по данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), до 4 ат. % бромид-ионов. Синтезированные в оптимальных условиях органозоли отличались стабильностью в течение более 7 месяцев и выдерживали многократно повторяющиеся циклы высушивания и редиспергирования. На основе органозолей серебра получены металлические пленки с электропроводностью около 68500 См/см, которая возрастала до 412000 и 509500 См/см (87.8% от электропроводности объемного серебра) после их термической обработки при 150 и 250°C соответственно.

Предложен подход, основанный на прямом численном решении кинетического уравнения Больцмана, позволяющий учитывать влияние процесса гомогенной нуклеации на интенсивность переноса массы в задаче о переконденсации. На базе сравнения масштабов времени образования капли критического размера, а также времени распространения пересыщения показана возможность осуществлять описание рассматриваемой задачи в два этапа – без учета влияния капель на первом и с учетом на втором. Результаты расчетов показали, что в случае неподвижных капель наблюдается сильное влияние объемной конденсации на интенсивность процесса испарения/конденсации.

В работе исследована кинетика синтеза наночастиц кремнезема (< 50 нм) в условиях гетерогенного гидролиза тетраэтоксисилана (ТЭОС) с использованием L-аргинина в качестве щелочного катализатора. Определены скорости процесса образования диоксида кремния в диапазоне температур 10–95°C при концентрациях катализатора 6–150 мМ. Показано, что энергия активации процесса зависит от концентрации катализатора и изменяется в диапазоне 21.5–13.9 кДж/моль, линейно уменьшаясь с ростом концентрации L-аргинина в системе. Проведена оценка критерия сохранения монодисперсности частиц SiO₂ при их доращивании “на затравку”. Экспериментально установлена зависимость плотности кремнеземных частиц субмикронных размеров от температуры отжига. В диапазоне температур 200–1000°C плотность частиц меняется от 2.04 до 2.20 г/см³.

Целью работы является улучшение понимания механизма ферментативного гелеобразования в молоке за счет установления статистически достоверных изменений вязкости молока и соответствующих электронно-микроскопических исследований процесса структурообразования на ферментативной стадии коагуляции при использовании различных ферментных препаратов. Использование неразрушающего (Hot-Wire) метода контроля вязкости позволило подтвердить снижение вязкости в середине этой стадии и выявить ранее не описанный пик изменения вязкости в конце ферментативной стадии. Параллельно проведенные исследования с использованием трансмиссионной электронной микроскопии и различных методов подготовки препаратов позволили установить, что в конце ферментативной стадии гелеобразования в молоке запускается иерархический процесс преобразований белковой составляющей молока. Спусковым механизмом этого процесса является кооперативный конформационный переход в кластерах мицелл казеина, который вызывает цепочку все более энергоемких реакций, результатом которых является преобразование слабосвязанных кластеров мицелл в более плотные агрегаты. Окончательная структура молочного геля формируется преимущественно из образовавшихся ранее отдельных агрегатов мицелл. Отмечено, что изменений микроструктуры молочного геля на ферментативной стадии гелеобразования при использовании молокосвертывающих ферментов (МФ) животного, растительного и микробного (ГМО) происхождения обнаружено не было. Исследования молекулярно-массового распределения растворимых белковых веществ образцов, произведенных с разными типами МФ, показали, что фермент, выделенный от грибов Rhizomucor miehei, обладает большим протеолитическим действием на белки молока в сравнении с другими вариантами МФ.

Исследовано взаимодействие лизоцима белка куриного яйца с блок-сополимерами поли(L-глутаминовой кислоты натриевой соли) и полиэтиленгликоля (PGLU₁₀–PEG, PGLU₁₀₀–PEG) в водной среде и на границе вода–воздух. При проведении исследований применяли широкий спектр физико-химических методов: турбидиметрия, тензиометрия, флуориметрия, КД-спектроскопия, электрофоретическое светорассеяние, просвечивающая электронная микроскопия. Обнаружено, что на границе вода–воздух возможно образование смешанных адсорбционных слоев при мольных соотношениях блок-сополимер: фермент, не превышающих 2 : 1. В водной среде возможно образование комплексов блок-сополимера PGLU₁₀–PEG и лизоцима со структурой типа ядро–оболочка и комплексов блок-сополимера PGLU₁₀₀–PEG: лизоцим состава 1 : 1 или 2 : 1 (по молям). Возможность регулировать свойства продуктов взаимодействия фермента и блок-сополимеров позволяет разрабатывать стратегии получения антибактериальных препаратов.

Исследованы вязкоупругие свойства и структура растворов смешанных червеобразных мицелл на основе цвиттерионного ПАВ олеиламидопропилдиметил карбоксибетаина (ОАПБ) и положительно заряженного олеиламидопропилдиметил амина (ОАПА) при разном соотношении между компонентами. При малой доле катионного ПАВ ОАПА раствор проявляет вязкоупругие свойства, характерные для полуразбавленных растворов переплетенных червеобразных мицелл, присутствие которых было подтверждено данными криогенной электронной микроскопии. Обнаружено, что по мере увеличения мольной доли заряженного ПАВ до 0.1 вязкость и время релаксации растворов падают в три раза, а значения модуля накопления при малых временах воздействия не изменяются. Используемые ПАВ имеют близкое строение, поэтому при замене молекул цвиттерионного ПАВ на положительно заряженные молекулы ОАПА главным фактором изменения свойств и структуры является усиление электростатического отталкивания на поверхности мицелл. Показано, что данный фактор приводит к уменьшению средней длины мицелл и увеличению количества мицелл, что слабо отражается на реологических свойствах системы, пока длина мицелл больше, чем длина субцепей в сетке. При увеличении мольной доли ОАПА с 0.1 до 0.5 наблюдается резкое падение вязкости и времени релаксации на порядки и потеря раствором вязкоупругого отклика, т. е. разрушение сетки. Данный переход от полуразбавленного раствора к разбавленному объясняется уменьшением длины червеобразных мицелл и образованием сферических мицелл. Изображения, полученные методом криогенной электронной микроскопии, подтвердили образование смеси длинных и коротких червеобразных мицелл со сферическими мицеллами при мольной доле ОАПА 0.5.