Том 97, № 4 (2023)

Рассмотрены современные подходы к созданию смесевых ингибиторов коррозии металлов в растворах кислот и возможные пути их воздействия на процесс коррозии. Проанализированы количественные подходы к оценке взаимовлияния компонентов смесевых ингибиторов, обсуждены критерии синергизма их действия. Отмечена высокая эффективность трехкомпонентных смесевых ингибиторов на основе производных триазолов при защите различных сталей в высокотемпературных растворах кислот (t = 100–180°C) и растворах смесей кислот, содержащих соли Fe(III). Рассмотрены практически значимые преимущества и недостатки различных групп ингибиторов коррозии металлов в кислых средах. Обобщены сведения по защите металлов в кислых средах так называемыми “зелеными” ингибиторами, рассмотрены перспективы и противоречия, связанные с их практическим применением. Отмечена необходимость поиска технологий применения ингибированных растворов кислот, соответствующих экологическим требованиях современного производства, учитывающих также высокую опасность растворов самих кислот.

Представлены результаты экспериментального определения теплоемкости свинцового баббита БНа (PbSb15Sn10Na) с натрием и расчета температурной зависимости изменений термодинамических функций данных сплавов. Исследования температурной зависимости теплоемкости свинцового баббита БНа (PbSb15Sn10Na) с натрием проведены в режиме “охлаждения” с применением компьютерной техники и программы Sigma Plot 10.0. Установлены полиномы температурной зависимости теплоемкости и изменений термодинамических функций (энтальпия, энтропия и энергии Гиббса) свинцового баббита БНа (PbSb15Sn10Na) с натрием и эталона (Pb марки С00), которые с коэффициентом корреляции R_корр = 0.999 описывают эти изменения. Показано, что с ростом содержания натрия теплоемкость исходного сплава увеличивается, энтальпия и энтропия свинцового баббита БНа (PbSb15Sn10Na), легированного натрием, с ростом температуры и содержания натрия увеличиваются, а значения энергии Гиббса при этом уменьшаются.

Исследовано влияние температуры и давления процесса на коэффициент газогидратного распределения CO₂ и H₂S в модельной метансодержащей газовой смеси CH₄ (89.00 мол. %) – CO₂ (5.00 мол. %) – н-C₄H₁₀ (3.00 мол. %) – N₂ (2.00 мол. %) – H₂S (1.00 мол. %), содержащей компоненты природного газа. Моделирование проведено при низком (4.00 МПа) и высоком (8.00 МПа) давлении в диапазоне температур 272.15–278.15 К. Показана различная температурная зависимость коэффициентов газогидратного распределения компонентов природного газа. Получено, что максимальный коэффициент газогидратного распределения CO₂ и H₂S, равный 1.24 и 31.83, соответственно, наблюдается при температуре процесса, равной 272.15 К и давлении, равном 8.00 МПа. Установлено, что присутствие н-C₄H₁₀ в природном газе приводит к уменьшению коэффициента газогидратного распределения CO₂. Сделан вывод, что для эффективного концентрирования CO₂ в газогидратной фазе необходимо использовать месторождения природного газа с низким содержанием н-C₄H₁₀.

Исследованы каталитические свойства Cu–Zn-катализаторов на носителях Al₂O₃ и SiO₂ (Acros) в реакции гидрирования СО₂ с получением метанола. Установлено, что более высокую селективность по метанолу показывает образец 30Cu15Zn/Al₂O₃; наибольшая производительность по метанолу у образца 30Cu15Zn/SiO₂; при повышении давления от 10 до 30 атм для образца 10Cu5Zn/Al₂O₃ производительность по метанолу увеличивается в 2 раза, а также наблюдается повышение селективности до 94%. Показано, что после использования образца катализатора 10Cu5Zn/SiO₂ в процессе каталитической реакции в течение 10 ч образец не теряет активности, и при повторном использовании происходит повышение производительности по метанолу.

В работе представлены экспериментальные данные по поверхностному натяжению и плотности ацетона (“х.ч.”) и этанола (“ч.д.а.”) и растворов ацетон–этанол различных концентраций. Измерения температурной зависимости плотности проведены вибрационным плотномером ВИП-2МР, систематическая ошибка измерения плотности которого составляет ±0.01 г/см³. Поверхностное натяжение (ПН) измерено методом висящей капли на тензиометре DSA-100 “KRUSS”, систематическая ошибка измерения которого не превышает 1%. Экспериментальные измерения показали, что концентрационные зависимости молярных объемов и поверхностного натяжения в пределах погрешности эксперимента описываются линейной функцией. Расчеты изотерм ПН по уравнению А.А. Жуховицкого, полученному в предположении идеальности поверхностного слоя и объемной фазы, показали, что теоретические изотермы ПН в пределах погрешности эксперимента совпадают с экспериментальными. Расчеты термодинамических параметров поверхностного слоя показали, что коэффициенты термодинамических активностей компонентов в поверхностном слое во всем концентрационном интервале близки к единице. На основании этих результатов, в рамках метода слоя конечной толщины, сделан вывод об идеальности поверхностного слоя растворов этанол–ацетон.

рН-метрическим методом изучены кислотно-основные свойства β-аланина (β-Ala) в водном растворе в интервале температур 278.2–318.2 К и I = 0.1 моль/л КCl. Рассчитаны константы ионизации (pK_i) β-Ala при различных температурах. Установлена закономерность в изменении констант ионизации в зависимости от температуры: увеличение температуры приводит к снижению pK_i как для карбоксильной, так и для аминной группы, что указывает на увеличение степени ионизации β-аланина и усиление его кислотных свойств. Методом температурного коэффициента определены термодинамические характеристики (ΔН⁰, ΔS⁰ и ΔG) соответствующих процессов ионизации.

Методами молекулярной спектроскопии в УФ- и ИК-диапазонах проведено сравнительное исследование разложения толуола и гептана при механоактивации в присутствии титана. Показано, что высокоэнергетическая механическая обработка эффективна для получения низкомолекулярных алканов, количество которых в значительной степени определяется природой углеводородов. Изучено влияние скорости вращения водила мельницы на глубину разложения углеводородов и состав продуктов механообработки жидкой фазы. Показано, что при скорости вращения 600 об./мин разложение гептана начинается уже на малых временах механоактивации (МА), в то время как толуол стабилен до 30 ч МА. Значительные структурно-химические превращения в толуоле при скорости 890 об./мин происходят лишь к 20–30 ч механической обработки.

Настоящее исследование демонстрирует низкотемпературный подход получения мезопористых металл-органических каркасов с использованием нетоксичных растворителей и предсинтезированных полиядерных комплексов железа в качестве вторичных строительных блоков. Полученные соединения охарактеризованы с помощью ИК- и мессбауэровской спектроскопии, рентгенофазового анализа, термогравиметрии и дифференциальной сканирующей калориметрии; определена удельная поверхность полученных соединений и адсорбционная способность по отношению к органическим красителям метиленового синего и конго красного. Особенное внимание уделено изучению зависимости магнитного момента от температуры М(Т) и напряженности магнитного поля М(Н) для полученных образцов. Адсорбционные характеристики и эффективность сорбции красителей были определены путем варьирования таких факторов, как время контакта, количество адсорбента и температуры. Показано, что удаление красителя исследуемой концентрации свыше 90% наблюдается уже через 20–30 мин от начала адсорбции. Изотермы Ленгмюра и Фрейндлиха были использованы для описания экспериментальных данных. Показано, что процесс адсорбции при исследуемой начальной концентрации красителя наиболее точно описывается изотермой адсорбции Ленгмюра. На основе кинетических уравнений псевдовторого порядка рассчитаны константы скорости адсорбции.

В работе предложена методика расчета энергии вертикального срыва электрона (VDE) и энергии вертикальной ионизации (VIE) анионных и нейтральных хромофоров в водном окружении на основе расширенной многоконфигурационной квазивырожденной теории возмущений в сочетании с явным учетом влияния растворителя в рамках метода потенциалов эффективных фрагментов. Показана важность учета поляризационного вклада растворителя для получения количественных оценок VDE и VIE. Полученные значения VDE для фенолята (7.3 эВ) и VIE для фенола (7.9 эВ) в водном окружении находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными, полученными с помощью рентгеновской и многофотонной УФ-фотоэлектронной спектроскопии, что позволяет использовать предложенный подход для изучения процессов фотоиндуцированного переноса электрона как с анионных, так и нейтральных биологических хромофоров в водном растворе.

В результате лабораторных исследований и натурных испытаний установлено, что основной причиной самовозгораний резервуаров с сернистой нефтью является присутствие в продуктах коррозии внутренних поверхностей их стенок дисульфида железа, являющегося пирофорным соединением. При ведении азота в парогазовую фазу резервуара существенно снижается скорость коррозии металла, прекращается образование пирофоров и снижается вероятность их самовозгорания.

Рассмотрены способы получения высокоэнергетического топлива из древесины сосны с применением кислотных добавок и оценена возможность использования химически обработанной скорлупы косточки вишни в качестве углеродного сорбента. С использованием низкотемпературного пиролиза получен ряд углеродсодержащих материалов. Показано, что содержание углерода в данных материалах зависит от реагента, которым обработано исходное сырье, температуры и времени пиролиза. При последующей активации карбонизата из скорлупы косточки вишни окислителями выявлено, что азотная кислота существенно увеличивает катионообменную емкость материала, позволяя его использовать в качестве адсорбента.