Том 59, № 6 (2025)

Проведена оптимизация ранее разработанной ресурсосберегающей технологической схемы гидрометаллургического процесса разделения металлов из растворов выщелачивания литий-железо-фосфатных батарей. Используемый в работе подход основан на интеграции метода жидких псевдомембран (ЖПМ) и гидрофобных глубоких эвтектических растворителей в схему процесса, сочетающих экологическую безопасность (биоразлагаемость, низкую токсичность) с высокой эффективностью. Представлен поэтапный подход к оптимизации технологической схемы с целью снижения числа аппаратов, степени концентрирования, эффективности извлечения и чистоты получаемых продуктов. Показано, что применение метода ЖПМ позволяет сократить количество аппаратных единиц с 10 до 8 по сравнению с противоточной схемой. Обеспечено существенное концентрирование ионов железа(III) в 25 раз, меди(II) и алюминия(III) в 5 раз в фазе реэкстракта при достижении чистоты продуктов до 100% (Cu), 99.8% (Fe), 99.8% (Al) и 99.5% (Li). В результате работы была предложена оптимизированная схема замкнутого цикла. Предложенная методология демонстрирует, что комбинация метода ЖПМ и «зеленых» растворителей открывает путь к ресурсосберегающей и экологически сбалансированной гидрометаллургии.

Выполнено исследование удельной скорости диссипации энергии и качества микросмешения (с использованием йодид-иодатной методики) в микрореакторе с соосными камерами и встречными интенсивно закрученными потоками (MRISF-CC-2) при различных способах подачи потоков в широком диапазоне расходов. Найдена зависимость удельной скорости диссипации энергии от расходов, а также зависимость качества микросмешения (так называемого индекса сегрегации) от удельной скорости диссипации энергии для трех способов подачи растворов в аппарат. Наибольшие значения удельной скорости диссипации энергии наблюдаются при подаче в тангенциальный патрубок внутренней камеры и осевой патрубок, сопоставимые с ними – при подаче в тангенциальный патрубок внешней камеры и осевой патрубок, несколько меньшие – при подаче в тангенциальные патрубки внешней и внутренней камер. Сопоставление индекса сегрегации с тремя другими типами микрореакторов показало, что в целом все три способа подачи в MRISF-CC-2 обеспечивают существенно более высокое качество микросмешения. Показатели микросмешения оказались несколько лучше в микрореакторе MRISF-CC-2 по сравнению с MRISF-CC-1 (с оппозитными камерами и встречными интенсивно закрученными потоками). Наличие в микрореакторах с встречными интенсивно закрученными потоками MRISF-CC-1 и MRISF-CC-2 трех зон высокоинтенсивного смешения и двух зон интенсивного смешения открывает широкие возможности использования этих аппаратов для проведения многостадийных процессов синтеза наноразмерных и субмикронных частиц неорганических материалов, в том числе композиционных материалов.

Изучение закономерностей взаимодействия ионных жидкостей с элементной серой представляет определенный практический интерес, поскольку раскрытие цикла S₈ является ключевой стадией многих химико-технологических процессов. Однако оно сопряжено со значительными энергетическими затратами. В настоящей работе на примере диметилфосфата 1,3-диметилимидазолия рассмотрены особенности протекания реакции между диметилфосфатсодержащими ионными жидкостями и элементной серой в органических растворителях, приводящей к раскрытию серного цикла при комнатной температуре.

Предложен подход к построению систем наблюдения за пространством состояний реагирующей смеси. Система наблюдения при этом состоит из подсистем наблюдающих осцилляторов автоколебательного типа за фазовыми подпространствами системы кинетических уравнений наблюдаемых групп веществ реагирующей смеси. Геометрически подход основан на схеме синтеза предельных циклов в фазовом пространстве наблюдения. При таком подходе выходные амплитуды наблюдающих автоколебательных процессов, устанавливающихся в системе наблюдения, означают стабилизацию концентраций наблюдаемых реагентов в диапазонах их допустимых величин. Рассмотрены некоторые математические аспекты подхода. Результаты статьи проиллюстрированы численным моделированием динамики стабилизации количества вещества и сопряженной с ней фазовой динамикой системы наблюдения.

В настоящей работе авторами была усовершенствована установка для обработки воды плазменным разрядом в поле кавитации. Новая конфигурация реактора позволяет производить обработку воды с повышенной электропроводностью и минерализацией (до 5 г/л). Это было достигнуто за счет увеличения области кавитации реактора путем создания холостого участка, который играет роль дополнительного сопротивления и снижает ток утечки, возникающий из-за ионной проводимости в условиях повышенной минерализации. Использование новой конструкции реактора значительно расширяет область потенциального практического применения данной установки. Повышенной общей минерализацией обычно характеризуется вода, применяемая в сельском хозяйстве для полива растений и замачивания семян. В ходе работы также были проведены испытания установки в условиях аэропонной системы по проращиванию семян ярового ячменя сорта «Мамлюк». Определено, что использование воды, обработанной плазменным разрядом, приводит к увеличению содержания витамина С на 29%, а общего азота и фосфора на 25% и 13% соответственно.