Химические науки. Рубрика в журнале - Бюллетень науки и практики
Исследование кофе оптическими методами физико-химического анализа
Статья научная
В работе рассмотрены аспекты применения оптических методов физико-химического анализа для установления идентичности экстракции функциональных групп веществ при разных способах приготовления кофе. Для проведения исследований были использованы методы инфракрасной спектроскопии диффузионного отражения, спектрофотометрии и рефрактометрии. Было проведено сравнение способов приготовления кофе в каппинге и аэропрессе Aerobie Aeropress Coffee Maker. В качестве варьируемых параметров были выбраны температура воды, используемой для заваривания, и скорость продавливания жидкости поршнем аэропресса. По результатам исследований коэффициент преломления всех образцов практически одинаков, а TDS несколько отличается, при этом в оптимальном диапазоне (1,15-1,35%) находится TDS только образцов, приготовленных при температуре воды 96 °С. По инфракрасным спектрам образцов, было выявлено, что, что наиболее полное извлечение кофеина, теобромина, теофиллина, тригонеллина и хлорогеновых кислот из кофейного зерна наблюдается при температуре воды 96 °С (при данной температуре спектры поглощения образцов из каппинга и аэропресса практически идентичны). В спектрах образцов в ультрафиолетовой области наблюдаются типичные для кофе пики кофеина, теобромина, теофиллина и тригонеллина (диапазон 270-275 нм), причем они наиболее ярко выражены в каппинге. Органолептический анализ образцов кофе показал, что оптимальным вкусом обладают образцы, приготовленные в каппинге (96 °С) и в аэропрессе (96 °С, продавливание в течение 5 секунд), при этом их вкус практически идентичен, что подтверждает данные инфракрасной спектроскопии. Полученные результаты свидетельствуют о высокой перспективности использования оптических методов физико-химического анализа для исследования качества и идентичности образцов кофе.
Бесплатно
Статья научная
Восстановление активности каталитических систем является важной научно-технической задачей. На сегодняшний день разработано большое количество методов регенерации катализаторов включая: обработку ультразвуком, кислотами, щелочами, водородом, воздухом и т. п. Однако для определения необходимых технологических параметров необходимо проведение экспериментов. Катализаторы трансформации метанола в углеводороды характеризуются значительной склонностью к потери своей активности в процессе функционирования. Основным методом восстановления их активности является окисление в токе воздуха, однако при этом возможно восстановление различного количества кислотных центров, как в результате сохранения некоторого количества остаточного углерода, так и в результате термической деструкции кислотных центров. В связи с чем определение оптимальных режимов термоокисления цеолита позволяет обеспечить максимальную остаточную активность регенерируемого катализатора. В статье приводятся результаты изучения восстановления активности цеолита MFI-MORD методом термопрограммируемого окисления при скорости нагрева образцов 5℃/мин, 10℃/мин, 20℃/мин. Нагревание при 5℃/мин приводит к восстановлению минимального количества кислотных центров, а также минимальному значению остаточной активности трансформации метанола в углеводороды 0,121 кг(Ув)/(кг(Кат)×ч). Увеличение скорости нагрева до 10℃/мин приводит к восстановлению максимального количества активных центров и достижению максимальной остаточной активности 0,21 кг(Ув)/(кг(Кат)×ч). А увеличение скорости нагрева до 20℃/мин приводит к снижению количество кислотных центров и уменьшению остаточной каталитической активности 0,142 кг(Ув)/(кг(Кат)×ч). Уменьшение количества кислотных центров и остаточной активности при наибольшей скорости нагрева образца может быть связано с термической деструкцией активных центров при быстром нагреве.
Бесплатно
Исследование механизма гидролитического растворения сульфида никеля в разбавленной серной кислоте
Статья научная
В работе представлены результаты исследования механизмов гидролитического растворения сульфида никеля в разбавленных растворах серной кислоты. По полученной математической модели растворения сульфида установлены режимы взаимодействия, определены детали механизма изученных процессов. Предложены соответствующие наблюдаемым кинетическим зависимостям обоснованные схемы взаимодействия. Получены рентгенофотоэлектронные спектры и СЗМ - сканы поверхности сульфида никеля. Выявленный механизм является гидролитическим. Процесс не сопровождается окислением сульфидной серы. Лимитирующей стадией гидролитического процесса растворения выступает адсорбция ионов гидроксония, и процесс протекает в условиях адсорбционного насыщения.
Бесплатно
Исследование оптимальных параметров обезжиривания и травления сверхпроводящих материалов
Статья научная
К сверхпроводникам относятся материалы, в которых наблюдается уникальное явление сверхпроводимости, связанное тем, что электрический ток, однажды наведенный в сверхпроводящем контуре, будет длительное время циркулировать по этому контуру без заметного уменьшения своей силы и без дополнительного подвода энергии. Практическое использование сверхпроводников открывает широкие перспективы для решения целого ряда проблем, где применение традиционных электротехнических материалов экономически невыгодно или принципиально невозможно. Производство сверхпроводниковых материалов, проходя несколько стадий, является довольно сложным и затратным процессом. Для снижения затрат были проведены исследования по снижению концентрации азотной кислоты в полтора раза на шестигранных бронзовых и ниобиевых прутках, которые применяются как комплектующие для сверхпроводящих материалов. В результате чего время обезжиривания сокращается более чем в 2 раза, что позволяет увеличить производительность сверхпроводящих материалов без ухудшения качества обрабатываемой поверхности.
Бесплатно
Статья научная
Углеродные волокна хорошо известны в технике как углерод с волокнистым внешним видом. Некоторые из них известны как ультратонкие углеродные волокна, которые можно классифицировать по их диаметру и которые привлекли к себе широкое внимание. В статье приведены результаты исследования поверхности хлопковых волокон до и после термической переработки в вакуумной камере методом сканирующей электронной микроскопии. Установлено, что на структурные и физико-химические свойства ультратонкого композитного материала, полученного на основе ультрадисперсных углеродных волокон, влияют различные факторы. В данной работе исследовались микроструктуры ультратонкого композитного материала, полученного на основе ультрадисперсных хлопковых волокон и проведен химический анализ этих волокон. На основе химического анализа установлено, что содержание хлопкового волокна при термической обработке от 1000 до 1200 °C составляет 98,62%. Наряду с этим полученный порошок содержал ультратонкие углеродные волокна с размерами от 2,42 до 9,18 мкм с высокой химической активностью. Показано, что термическая обработка приводит к молекулярному соединению наружного слоя хлопкового волокна.
Бесплатно
Исследование продуктов каталитического пиролиза нефтесодержащих отходов
Статья научная
В настоящей работе представлены результаты исследования газообразных и жидких продуктов пиролиза нефтесодержащих отходов, полученных в присутствии катализаторов на основе хлоридов металлов. Раннее проведенные исследования показали, что наибольшую активность в процессе деструкции углеводородов нефти проявили хлориды металлов подгруппы железа. Наибольший выход ценных газообразных и жидких продуктов наблюдался в присутствии хлорида кобальта. Оптимальное содержание катализатора составляет 5% масс. При пиролизе нефтесодержащих отходов в присутствии хлорида кобальта выход газообразных и жидких продуктов составлял 65% и 16% масс. соответственно. Было проведено исследование качественного и количественного состава газообразных и жидких продуктов пиролиза в присутствии хлорида кобальта. Состав газообразных продуктов был определен методом газовой хроматографии. Газообразные продукты представляли собой смесь углеводородов С1-С4, водорода, оксида и диоксида азота. Применение хлорида кобальта в процессе пиролиза увеличивало содержание в газообразных продуктах углеводородов С1-С4 в 2,2 раза по сравнению с продуктами некаталитического процесса. Жидкие продукты были исследованы методами ИК-спектроскопии, газовой хроматомасс-спектрометрии и калориметрии. Жидкие продукты представляли смесь алифатических, циклических и ароматических углеводородов. Основными компонентами жидких продуктов являлись алканы линейного и разветвленного строения. Анализ жидких продуктов показал, что они могут быть использованы в качестве реактивного топлива. С цель использования их в качестве дизельного топлива необходимо проводить стадии очистки и облагораживания. Отдельные компоненты жидких продуктов пиролиза могут быть сырьем для химической промышленности.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы процессы водно-щелочного экстрагирования смолы из каменного угля и получение фенола при температурном режиме 200-250 °C. Известно, что для извлечения фенолов из фракций применяют экстракцию полярными растворителями. Для эффективного извлечения фенола методом экстракции использовали бутил ацетат, и буферный раствор гидрат окиси кальция Ca(OH)2, pH 12,45 и сравнивали с раствором NaOH, pH 12. Показано, что при экстрагировании фенола из каменноугольной смолы очень хороший результат дает буферный раствор Ca(OH)2, pH 12,45 с применением бутил ацетата. Установлено, что экстрагирование фенола из смолы с применением бутил ацетата с раствором гашенной извести дает очень хорошие результаты, извлечение фенола достигает 94-97,5%.
Бесплатно
Исследование родниковых вод Бирского района Республики Башкортостан
Статья научная
В статье рассматриваются результаты исследования аналитических показателей проб воды трех подземных источников в Бирском районе Республики Башкортостан: «Двенадцать ключей», «Березовый ключ», «Винный ключ» и «Ильин ключ». В статье дана органолептическая оценка качества воды, приводятся результаты исследований общей минерализации, жесткости, катионного и анионного состава, содержания органических веществ, радиологических и микробиологических показателей. Авторы подчеркивают, что численные значения показателей качества воды в целом не превышают нормативных для использования в хозяйственно-питьевых целях. Среднее значение объемной активности радона в воде родников «Двенадцать ключей» и «Березовый ключ» несколько превышает уровень вмешательства для радона в питьевой воде. Вода исследуемых родников соответствует требованиям Сан ПиН 2.1.4.1175-02. и может быть использована в качестве питьевой.
Бесплатно
Исследование роста и экспрессии выявленных лигно- и целлюлозолитических микроорганизмов в торфе
Статья научная
В настоящее время и в ближайшем будущем в качестве основного сырья для микробного биосинтеза предполагается использовать растительные материалы. Это обусловлено тем, что, во-первых, запасы растительной биомассы возобновляются в процессе фотосинтеза. Ежегодная продукция биомассы составляет 184-1010 т. Во-вторых, на сегодняшний день многие части растительной биомассы, являющиеся отходами некоторых производств, используются мало. Сказанное главным образом относится к лигноцеллюлозосодержащим материалам. Увеличение продуктивности процессов микробного синтеза путем повышения коэффициента конверсии субстрата в желаемый продукт - в литературе недостаточно раскрыт. Цель настоящей работы - рассмотреть возможности повышения конверсии углеводного субстрата в процессах микробного синтеза.
Бесплатно
Исследование системы иодид бария-ГМТА-вода
Статья научная
Актуальность. В статье изучены гетерогенные равновесия в тройных водных системах BaI2 - (CH2)6N4 - H2O, синтезированные комплексы могут быть применены в качестве антибактериального препарата в ветеринарии. Материалы и методы исследования: гетерогенные равновесия были изучены изотермическим методом растворимости при 25 °C. Установлены концентрационные пределы существования соединений и типы их растворимости. Цели исследования: определить тип химической связи между комплексообразователем и лигандом, а также общие закономерности термического разложения синтезированных соединений. Результаты исследования: изучена и составлена изотерма растворимости системы BaI2 - (CH2)6N4 - H2O. Выводы: выявлено влияние анионов на комплексообразование и состав образующихся соединений.
Бесплатно
Исследование тройной системы иодид кальция-ГМТА-вода
Статья научная
Актуальность: огромный интерес для биокординационной химии представляет синтез, физико-химические исследования и изучение биоактивности комплексов с солями биометаллов с органическими лигандами. Материалы и методы исследования: в работе использованы изотермический метод в изучении гетерогенных равновесий при 25 оC. Установлены концентрационные пределы существования соединений и типы их растворимости. Цели исследования: исследовать соединения гексаметилентетрамина с солями биометаллов с органическими лигандами с целью снижения токсичности, повышение биоактивности и биодоступности координационных соединений. Результаты исследования: установлены концентрационные пределы существования соединений и типы их растворимости. Выводы: в полученных комплексах лигандом является ГМТА, который имеет в своем составе четыре равнозначных электродонорных атома азота.
Бесплатно
Статья научная
Уменьшение запасов традиционных источников углеводородов стимулирует повсеместное увеличение интереса к получению синтетических углеводородов из возобновляемых или малоценных источников сырья. Каталитическая трансформация метанола в углеводороды, наряду с процессом Фишера-Тропша, может рассматриваться в качестве возможного пути получения синтетических углеводородов. При этом активность и стабильность применяемых катализаторов оказывает решающее влияние на эффективность всего процесса в целом. Традиционно используемые в качестве катализаторов цеолиты и цеотипы различного строения характеризуются небольшими скоростями накопления углеводородов и непродолжительным периодом функционирования, что требует изменения их структурных характеристик или синтеза новых систем. Целью проведенной работы является получение железомодифицированных цеолитов типа H-ZSM-5 с целью увеличения скорости накопления жидких углеводородов и увеличения срока функционирования катализатора. Для выполнения поставленной цели была проведена модификация цеолита железом, определены основные физико-химические характеристики полученных катализаторов, осуществлен скрининг каталитических свойств...
Бесплатно
Статья научная
Повсеместно истощающиеся запасы традиционных углеводородов требуют разработки технологии получения синтетических углеводородов из возобновляемых источников или отходов производства и жизнедеятельности человека. В настоящее время среди возможных способов получения синтетических углеводородов необходимо отметить метод Фишера-Тропша и метод каталитической трансформации метанола / диметилового эфира. При этом получение синтетических углеводородов из синтез-газа, метод Фишера-Тропша, пригоден для получения углеводородов линейного строения. Синтез углеводородов с использованием метанола / диметилового эфира пригоден для получения олефинов, разветвленных парафинов, ароматических и полиароматических углеводородов. При этом в зависимости от условий проведения синтеза возможно преимущественное получение определенного типа углеводородов, что существенно повышает ценность этого процесса. В представленной статье исследуется модификация цеолита типа Н-ZSM-5 цинком с целью увеличения выхода жидких углеводородов, для чего цеолит в кислотной форме обрабатывался растворами ацетата цинка разной концентрацией с последующим кальцинированием образцов...
Бесплатно
Каталитический гидрогенолиз различных типов лигнина, полученного из опилок хвойных пород
Статья научная
В статье приведены результаты процесса гидрогенолиза лигнина, полученного тремя разными способами из опилок хвойных пород. Показано, что процесс извлечения оказывает сильное влияние на конверсию исходного сырья и на выход продуктов. Максимальная конверсия 67,5 наблюдалась в случае уксуснокислого лигнина в пропаноле-2 в качестве растворителя, а наибольший выход жидких продуктов (38,5 масс. %) был получен в случае использования щелочного лигнина.
Бесплатно
Каталитический гидрогенолиз щелочного лигнина с получением биотоплива
Статья научная
Синтезированные 5% Pd/Al2O3 и 5% Pd/СПС были использованы при гидрогенолизе лигнина в присутствии растворителя донора водорода - пропанола-2 для получения компонентов жидких топлив. Установлено, что применение Pd-содержащих катализаторов на основе оксида алюминия позволяет получать фенольные соединения, в то время как в присутствии катализаторов на основе полимерной матрицы из гиперсшитого полистирола основными продуктами являются циклоалканы. Кроме того, исследование процесса гидрогенолиза показало, что при использовании пропанола-2 в качестве растворителя в основном наблюдается образование ароматических соединений, тогда как в водной среде достигается высокий выход фенолов.
Бесплатно
Каталитическое окисление лигнина в среде нитробензола с получением ванилина
Статья научная
Лигнин, благодаря своей структуре, является очень ценным поставщиком ароматических альдегидов, которые находят широкое применение в пищевой, химической и фармацевтической промышленности. Одним из них является ванилин, который широко используют в фармацевтической химии. Производные ванилина обладают антисептическими, бактерицидными свойствами. Лекарственные препараты, полученные из ванилина, используются для стимуляции пищеварения, лечения сердечнососудистых заболеваний. Нитробензол является самым селективным окислителем лигнина и потому дает максимально возможный выход ароматических альдегидов и является более предпочтительным по сравнению с кислородом, несмотря на свою токсичность. Наиболее распространенным катализатором при окислении нитробензолом лигнина является медь, однако подобные катализаторы достаточно сложно регенерировать и утилизировать. В данной статье рассмотрено окисление лигнина нитробензолом в щелочной среде в присутствии катализатора 3%Ru/MN270. MN270 представляет собой сверхсшитый полистирол, в порах которого методом импрегнации могут быть получены активные и стабильные частицы металла.
Бесплатно
Кинетика каталитического гидрирования нитробензола в присутствии Ru содержащих катализаторов
Статья научная
Процесс каталитического гидрирования нитробензола является важнейшим химико-технологическим процессом получения анилина, который используют в качестве полупродукта в синтезе полиуретанов, резины, различных фармацевтических препаратов, пестицидов и гербицидов. В работе представлено исследование кинетики каталитического гидрировании нитробензола до анилина в присутствии Ru содержащих катализаторов на основе сверхсшитого полистирола. Реакцию гидрирования нитробензола проводили в шестиячеечном стальном реакторе высокого давления Series 5000 Multiple Reactor System (MRS). В качестве катализатора использовали 3% Ru на основе сверхсшитого полистирола марки MN 270 (Purolite Ltd, UK). В работе были проведены эксперименты, направленные на изучение кинетики реакции. Анализ продуктов проводили методом газовой хроматографии с использованием газового хроматографа Кристаллюкс-4000М (Россия, Мета-Хром). Были выбраны оптимальные параметры реакции. Так же была предложена кинетическая модель реакции.
Бесплатно
Кинетика растворения миллерита и хизлевудита в растворах азотной кислоты
Статья научная
В работе представлены результаты исследования кинетики гидролитического и окислительного растворения сульфидов никеля в азотной кислоте. Изучены зависимости удельной скорости растворения сульфидов никеля (W, моль/см2с) от концентрации кислоты (Сн, моль/дм3), рН среды, температуры (Т, К), частоты вращения диска (ω, с-1) и продолжительности взаимодействия (τ, с). Рассмотрены механизмы растворения миллерита и хизлевудита. Рассчитаны значения эффективной энергии активации и константы скорости растворения сульфидов. Установлены режимы взаимодействия, выявлены вероятные лимитирующие стадии процесса растворения.
Бесплатно
Статья научная
Каталитическая трансформация метанола в углеводороды является сложным химическим процессом, сопровождающимся цепочной последовательно параллельных превращений. Наиболее ценными продуктами реакции каталитической трансформации метанола в углеводороды являются напряженные углеводороды - производные циклопропана, в связи с возможностью их использования в качестве высокоэнергетического топлива, а также в качестве ценного химического сырья. Однако выход напряженных соединений в реакции каталитической трансформации метанола в углеводороды крайне невелик. Одним из возможных методов повышения выхода целевых продуктов является разработка кинетической модели реакции и ее анализ. В работе проанализированы кинетические модели, наиболее часто используемые для описания процесса каталитической трансформации метанола в углеводороды. Проведеный анализ реакционной смеси позволил определить основные напряженные углеводороды, образующиеся в ходе реакции, среди которых - 1,1-диметилциклопропан, 1,2-диметилциклопропан, 1,1,2-триметилциклопропан, 1,2,3-триметилциклопропан, 1,1,2,2-тетраметилциклопропан, 1,1,2,3-тетраметилциклопропан. На основании списка продуктов была предложена схема химических превращений, происходящих в ходе синтеза напряженных углеводородов. На первом этапе происходит формирование производных циклопропана при взаимодействии пропена с карбеном, с последующим образованием ди, три и тетраметильных производных циклопропана. На основании схемы реакции предложена кинетическая модель процесса в виде системы дифференциальных уравнений. Решение дифференциальных уравнений по экспериментально полученным данным было произведено в системе Matlab методом Левенберга-Маркварда. Полученные значения констант скорости реакции позволяют определить лимитирующие стадии процесса трансформации метанола с образованием напряженных углеводородов. Вычисленные значения критерии адекватности Фишера указывают на значимость полученных результатов модели. Полученные значения констант химических реакций могут быть использованы для оптимизации процесса синтеза напряженных углеводородов.
Бесплатно
Кислородный режим малых водотоков в условиях различной антропогенной нагрузки
Статья научная
В работе рассмотрена внутригодовая динамика содержания растворенного кислорода в двух малых водотоках. Река Песчанка находится в промышленной зоне г. Воронежа, а река Тавровка - в пригородной зоне города, занятой дачными участками, садами и полями. Кислородный режим первого водотока характеризуется меньшими среднегодовыми содержаниями и большими амплитудами сезонных изменений кислорода, что обусловлено, среди прочих факторов, высокими затратами кислорода на окисление загрязняющих веществ. Второй водоток подвержен менее интенсивному антропогенному воздействию, однако для него также характерно сезонное снижение концентраций растворенного кислорода, в том числе до критических значений. Для расширения представлений о механизмах и факторах влияния антропогенной деятельности на кислородный режим малых водотоков необходимо продолжить исследования.
Бесплатно
