Введение. На предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности одним из видов отходов производства является активный ил. В рамках рационального использования природных ресурсов и вторичного использования отходов благодаря своему составу активный ил при определенных технологических решениях возможно использовать для производства наноудобрений, поскольку он уже является основой для создания различных почвогрунтов и биопрепаратов. Однако иногда в составе активного ила могут содержаться токсичные соединения, тяжелые металлы, которые могут оказать отрицательное влияние на плодородие почвы и жизненное состояние растений, в связи с чем целью наших исследований явилось изучение влияния внесения активного ила в качестве основы наноудобрения на содержание тяжелых металлов в подзолистой почве различного гранулометрического состава, находящейся в сельскохозяйственном использовании. Методы и материалы. Исследования проводились в условиях модельного опыта в вегетационных сосудах. Использовали подзолистую почву различного гранулометрического состава (глинистую, суглинистую, песчаную) и отход целлюлозно-бумажной промышленности - активный ил в концентрациях 1; 2,5; 5 и 10% от веса сухой почвы. Определение валового содержания тяжелых металлов проводили атомно-абсорбционным методом с измерением на спектрофотометре АА-7000 (Shimadzu, Япония), подвижных форм - с использованием ацетатно-аммонийного буферного раствора методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Результаты и обсуждение. В работе приводятся результаты исследований по изучению изменения подвижных и валовых форм тяжелых металлов в подзолистой почве различного гранулометрического состава при внесении активного ила в качестве основы органического наноудобрения в условиях модельного опыта. Заключение. Показано, что содержание подвижных и валовых форм изученных металлов (Fe, Mn, Cu, Zn, Ti, Al, Ni, Co, Cr, Cd и Mo) находилось в пределах принятых санитарно-гигиенических нормативов, за исключением валовой формы Cd, где максимальное превышение составило 2,5 ПДК.

Бесплатно

Оценка эффективности использования наноматериалов при проведении воздействия на призабойную зону скважин после завершения их строительства

Грезина Ольга Анатольевна

Статья научная

Эффективная разработка низкопродуктивных объектов невозможна без использования мероприятий по воздействию на призабойную зону скважин как на этапе освоения после завершения строительства, так и в процессе снижения дебита при эксплуатации. Оценка эффективности новой технологии, в том числе с использованием наноматериалов, предполагает сравнение фактического уровня, достигнутого после применения новой технологии, с прогнозным базовым уровнем, который может быть обеспечен применявшимся ранее способом. Выполнено геолого-статистическое моделирование результатов кислотно-имплозионного воздействия на призабойную зону скважин, осуществляемого с использованием солянокислотного раствора в сочетании с ударно-волновым воздействием, отличающееся цикличностью и динамическим режимом. Рассмотренные результаты достигнуты в скважинах нефтяного эксплуатационного объекта со слабопроницаемыми карбонатными коллекторами очень сложного геологического строения. Методом множественной регрессии определены характер и степень влияния геолого-технологических параметров на результаты кислотно-имплозионного воздействия, выбраны наиболее влияющие параметры; даны рекомендации по выбору скважин и технологических параметров воздействия. Построены модели для прогноза прироста дебита и добычи нефти, снижения доли нефти в продукции скважин, продолжительности эффекта кислотно-имплозионного воздействия, которые могут быть использованы при оценке эффективности технологий воздействия на призабойную зону скважин после завершения их строительства с использованием наноматериалов.

Бесплатно

Оценка эффективности использования нанотехнологий после завершения строительства скважин, направленных на ускорение ввода месторождений нефти в разработку

Мухаметшин В.В.

Статья научная

Современный этап развития нефтяной отрасли России характеризуется необходимостью ввода в активную разработку мелких и средних месторождений нефти, содержащих запасы, отнесенные к категории трудноизвлекаемых, но приуроченных к регионам с развитой производственной инфраструктурой. Ограниченный ввод их в разработку в предыдущие годы объяснялся отсутствием инновационных технологий, позволяющих существенно снизить себестоимость добываемой продукции. Создание и использование новых технологий, в том числе с использованием наносистем, обоснованное их применение, введение государством различного рода преференций при разработке таких объектов позволяют рассматривать их существенным резервом добычи нефти. Одним из важнейших моментов, позволяющих повысить технико-экономические показатели разработки низкопродуктивных залежей с трудно-извлекаемыми запасами, является интенсификация выработки запасов, причем с самого начала эксплуатации объектов. Наличие широкого круга технологий первичного и вторичного вскрытия пластов в процессе завершения строительства скважин, методов воздействия на призабойную зону и пласт, использование различных конструкций скважин требуют корректной сравнительной оценки результативности этих мероприятий в различных геолого-промысловых условиях для обоснования областей их эффективного использования и снижения рисков принятия неэффективных решений. Для условий месторождений Западной Сибири проведено изучение динамики изменения степени очистки призабойной зоны и коэффициента продуктивности скважин по фактическим данным эксплуатации добывающих скважин. Получены зависимости и модели, лежащие в основе различных алгоритмов, позволяющих оценивать эффективность вскрытия пластов и воздействие на призабойную зону скважин с целью интенсификации процесса нефтеизвлечения, снижения себестоимости добываемой продукции и увеличения рентабельности при вводе в эксплуатацию и дальнейшей разработки месторождений с трудноизвлекаемыми запасами. Полученные результаты методики и алгоритмы позволяют повышать эффективность оценки результативности использования инновационных технологий, в том числе с использованием наносистем в процессе завершения строительства скважин, и на этой основе проводить поиск и обоснование технологических решений, направленных на расширение использования ресурсной базы месторождений, находящихся у границы экономической рентабельности.

Бесплатно

Оценка эффективности использования новых экологически чистых добавок ПВХ на основе адипиновой кислоты

Мазитова Алия Карамовна, Булатасов Жан Фаритович, Зарипов Ильнар Ильгизович, Сапожников Юрий Евгеньевич, Вихарева Ирина Николаевна

Статья научная

Введение. Хозяйственно-экономическая деятельность человека влечет за собой экологический, экономический и социальный ущерб, причиняемый окружающей среды. Производство продукции или услуг связано с потреблением природных ресурсов и выбросами, отрицательно влияющими на экологическое состояние. В настоящее время остро стоит проблема негативного воздействия человека на природную среду и представляет собой основной источник ухудшения здоровья живых существ. В современных условиях обеспечение химической безопасности относится к приоритетным задачам социально-экономического развития. Для защиты окружающей среды важно принять соответствующие меры и разработать надлежащие механизмы содействия устойчивому развитию. С этой целью требуется оценка эколого-экономического ущерба от деятельности человека. Материалы и методы. В работе для эколого-экономической оценки влияния на окружающую среду новых экологически безопасных биоразлагаемых добавок для поливинилхлорида на основе адипиновой кислоты использована методика определения предотвращенного экологического ущерба, утвержденная председателем Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды. Результаты и обсуждение. Полимерные материалы как наиболее востребованные и широко распространенные вносят значительный вклад в ухудшение экологической ситуации. В связи с этим рассчитаны основные величины предотвращенного экологического ущерба от деградации почв при использовании новых экологически безопасных добавок для ПВХ на основе адипиновой кислоты. Заключение. Введение в состав разработанных добавок обеспечивает экономическую и экологическую эффективность с целью ускорения биоразложения полимерных композиционных материалов, защищает от химического загрязнения опасными токсичными соединениями и способствует предотвращению деградации почв.

Бесплатно

Оценка эффективности минеральных добавок в цементных системах при разработке фотокаталитических композиций "ядро - оболочка"

Балыков Артемий Сергеевич, Низина Татьяна Анатольевна, Кяшкин Владимир Михайлович, Володин Сергей Валерьевич

Статья научная

Введение. Исследования по созданию высокоэффективных фотокатализаторов для строительных композитов, характеризующихся повышенной активностью и расширенным спектральным диапазоном действия, являются весьма актуальными. Известно, что одним из эффективных видов фотокаталитических добавок для цементных систем являются композиции «ядро (подложка) - оболочка (фотокатализатор)», где носителем может выступать минеральное сырье различного генезиса. Стоит отметить, что для комплексной оценки эффективности подложки необходимо владеть информацией о составе и свойствах используемого сырья, среди которых первостепенное значение придается его химической активности и структурообразующей роли в цементных системах. Цель данного исследования - установить закономерности влияния четырех видов минеральных добавок (микрокремнезем, метакаолин, расширяющий сульфоалюминатный модификатор и микрокальцит) на процессы формирования структуры пластифицированных цементных систем и выявить наиболее эффективные модификаторы для последующего их использования в качестве минеральной подложки в составе фотокаталитических композиций. Методы и материалы. Удельная поверхность и гранулометрический состав минеральных модификаторов определялись методами Козени-Кармана и лазерной дифракции. Исследование фазового состава минеральных добавок и модифицированных цементных систем проводилось методом рентгенофазового анализа. Результаты и обсуждение. Выявлены особенности минералогического и гранулометрического состава минеральных добавок. Установлено, что использование индивидуальных и комплексных минеральных добавок на основе микрокремнезема, метакаолина и РСАМ позволяет направленно влиять на содержание основных фаз цементного камня - эттрингита, портландита, гидросиликатов кальция разной основности. Заключение. Повышенная химическая активность указанных модификаторов в цементных системах, обусловленная наличием в структуре реакционноспособных минералов, наряду с особенностями гранулометрического состава (высокая дисперсность и узкий диапазон размеров частиц) свидетельствуют о потенциальной перспективности их применения в качестве минеральной подложки в составе фотокаталитических композиций «ядро - оболочка».

Бесплатно

Оценка эффективности технологии наномодифицирования серных вяжущих веществ по показателям эксплуатационных свойств

Королев Евгений Валерьевич, Киселев Денис Георгиевич, Альбакасов Азамат Илькинович

Статья научная

Представлены расчетная зависимость и теоретическая оценка диапазона изменения обобщенного критерия качества материала. Показано, что реализацию принципов нанотехнологии целесообразно осуществлять в отношении свойств, определяющих область применения материала. В качестве частных критериев, определяющих качество материала, целесообразно использовать показатели, раскрывающие сущность анализируемого процесса или свойства. Принципы наномодифицирования дисперсных фаз реализованы в технологии серных вяжущих веществ. Установлено, что серные вяжущие вещества являются химически стойкими материалами (по ГОСТ 25246-82**). Наномодифицирование наполнителей обеспечивает повышение стойкости материала в теоретически предсказанном диапазоне значений.

Бесплатно

Очистка воды от маслонефтепродуктов с помощью нанопористых супергидрофильных материалов

Кулигин Сергей Владимирович, Косяков Александр Викторович, Белов Петр Васильевич, Лапенко Александр Александрович, Ишков Александр Дмитриевич

Статья научная

Введение. В статье представлены результаты исследования физико-химических свойств нового фильтрующего материала, оценки его гидрофильных и олеофобных свойств, а также эффективности разделения прямых эмульсий в лабораторных и промышленных условиях. Методы и материалы. В качестве основы для создания нового фильтрующего материала была выбрана природная смесь минералов со значительным преобладанием кремнезема, также включающая в себя небольшие количества слоистых гидросиликатов (слюды, глина), которые обеспечивают прочность конечного гранулированного продукта при сохранении пористости и гидрофильных свойств поверхности. В исследованиях использовались гранулы сферической формы различного фракционного состава, полученные в результате сушки, гранулирования и обжига. Перед фильтрацией гранулы пропитываются водой с целью образования вокруг каждой гранулы водяной оболочки, которая обеспечивает защиту гранул от загрязнения маслонефтепродуктами и легкую очистку фильтра путем обратной промывки в режиме псевдоожижения. Для лабораторного исследования параметров разделения водонефтяных эмульсий был сконструирован тестовый стенд. В работе применялся комплекс различных инструментальных физико-химических методов исследования. Результаты. Приведены химический и минеральный составы разработанного фильтрующего материала, результаты его рентгено-структурного анализа, микрофотографии измельченного субстрата, полученные с помощью растрового электронного микроскопа, а также характеристики пористой структуры (распределение пор по размеру и совокупный объем пор материала гранул), определенные методом низкотемпературной адсорбции азота. Представлены результаты лабораторных и опытно-промышленных испытаний разделительной и накопительной способности фильтрующего материала. Обсуждение. Полученные данные обосновывают тот факт, что разработанный материал обладает ярко выраженными гидрофильными свойствами, а после создания водяной оболочки - олеофобными. При исследовании разделения двух жидких несмешивающихся фаз в процессе фильтрации через полученные гранулы было обнаружено значительное возрастание эффективности фильтра после достижения определенного количества удержанных фильтром маслонефтепродуктов. Возрастание эффективности фильтра связано с образованием протяженной структуры, которую авторы назвали «жидкостной сетью», образованной уловленными маслонефтепродуктами. Нити «жидкостной сети», образующиеся в зазорах между гранулами, уменьшают размеры каналов, что увеличивает эффективность улавливания более мелких капель маслонефтепродуктов. Выводы. Полученные нанопористые гранулы фильтрующего материала обладают супергидрофильностью и, за счет создаваемой вокруг них водяной оболочки, обеспечивают: защиту гранул от загрязнения содержащимися в очищаемой воде маслонефтепродуктами; эффективную (и не снижающуюся со временем) регенерацию фильтра путем обратной промывки в режиме псевдоожижения; качество очистки воды от маслонефтепродуктов на уровне самых дорогостоящих методов очистки. Перспективы внедрения. Разработанная технология «ОреФильтр» прошла опытно-промышленную апробацию на более полусотни производственных объектов различных отраслей промышленности (в основном, связанных с нефтедобычей и переработкой нефти) в России и зарубежных странах. Осуществляется тестирование технологии на промышленных объектах Ближнего Востока, Канады, США, Бразилии и Австралии. Промышленные фильтрационные установки, использующие технологию «ОреФильтр», уже эксплуатируются на российских предприятиях, работают в Швеции и Германии. Опытно-промышленные исследования доказали эффективность применения разработанной технологии: в пищевой промышленности; на заводах по производству моющих средств и мыла; на горно-обогатительных комбинатах; при очистке портовых балластных и льяльных вод, загрязненной воды после мойки нефтеналивных танкеров; в рыбоводстве; в морских океанариумах и дельфинариях.

Бесплатно

Очистка промышленных и сточных вод с использованием матрично-изолированных нанокомпозиционных флокулянтов-коагулянтов

Кудрявцев Павел Геннадьевич, Кудрявцев Николай Павлович, Фиговский Олег Львович

Статья научная

В данной работе представлены результаты исследований по очистке производственных нефтесодержащих сточных вод с применением новых нанокомпозиционных флокулянтов-коагулянтов АКФК и ФКФК. С их помощью испытаны методы обработки сточных вод промышленных предприятий, а также ливневых вод, содержащих нефтепродукты. Рассмотрены конкретные примеры водоочистки с использованием новых алюмокремниевых и железокремниевых флокулянтов-коагулянтов. Авторами разработана и запатентована технология получения флокулянтов-коагулянтов данного типа в твердом виде. Для получения таких композиционных материалов ис- пользован метод матричной изоляции действующих активных компонентов. Дана оценка эффективности действия коагулянтов-флокулянтов АКФК и ЖКФК на реальных промышленных сточных водах. Проведено сравнение новых композиционных материалов с известными аналогами.

Бесплатно

Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов с помощью наноактивированных комплексов природного цеолита и диатомита

Малкин П.

Статья научная

Несмотря на широкое практическое использование сорбционных методов и комплексонов в очистке производственных сточных вод, в этой области существует ряд проблем. К наиболее существенным относятся следующие: недостаточная сорбционная емкость материалов, отсутствие надежных способов регенерации сорбентов, ресурсосберегающих экологизированных технологий очистки с использованием сорбентов, способов утилизации тяжелых металлов из отходов комплексообразованием. Важным фактором, влияющим на поведение тяжелых металлов в почве, является кислотность среды. При нейтральной и слабощелочной реакции среды образуются труднорастворимые соединения: гидроксиды, сульфиды, фосфаты, карбонаты и оксалаты тяжелых металлов. При возрастании кислотности в почве идет обратный процесс – труднорастворимые соединения переходят в более подвижные, при этом повышается подвижность многих тяжелых металлов. Однако действие кислотности почв на подвижность тяжелых металлов неоднозначно. Хотя при возрастании pH среды подвижность многих тяжелых металлов снижается (например, Fe, Mn, Zn, Co и др.), имеется ряд металлов, подвижность которых при нейтрализации почвы возрастает. К ним относятся молибден и хром, которые способны в слабокислой и щелочной среде образовывать растворимые соли. Кроме того, такие тяжелые металлы, как ртуть и кадмий, способны сохранять подвижность в щелочной среде за счет образования комплексных соединений с органическим веществом почв. С твердой фазой почвы тяжелые металлы взаимодействуют по механизмам специфической и неспецифической адсорбции. В статье предложена методика очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов с помощью наноактивированных комплексов природного цеолита и диатомита. Данная методика позволяет сократить значительные издержки в подготовке сырья и последующей его химической модификации. Предложены технологические решения по обезвреживанию и утилизации производственных сточных вод и позволяющие получать очищенную до необходимого нормативного содержания примесей воду и возвращать ее в технологический цикл.

Бесплатно

Патентный обзор «наномодифицированные фиброкомпозиционные материалы»

Кузьмина Вера Павловна

Статья обзорная

Приведен анализ патентной информации по наномодифицированным фибро- компо- зиционным материалам. Изобретения можно применить в промышленных технологиях для получения наномодифицированных композиционных материалов на основе воздуш- ных и гидравлических вяжущих веществ, что позволит расширить их ассортимент за счет использования новых видов фибры на основе исходного ископаемого сырья.

Бесплатно

Патентный обзор «нанопористые углеродные материалы-адсорбенты»

Кузьмина Вера Павловна

Статья научная

Приведен анализ запатентованных нанопористых углеродных материалов для адсорбентов и пористых углеродных носителей для катализаторов. Изобретения могут применяться в промышленных технологиях процесса получения нанопористых углеродных материалов из углей, а также расширить ассортимент исходного ископаемого сырья за счет использования трудноактивируемых природных антрацитов.

Бесплатно

Патентный обзор «ультрадисперсные системы и механоактивированные материалы»

Кузьмина Вера Павловна

Статья научная

Приводится анализ патентной информации по ультрадисперсным системам и механоактивированным материалам для строительных технологий в части приготовления геле образующих составов для ограничения водопритока и регулирования проницаемости пласта при нефтедобыче. Изобретения можно применять в промышленных технологиях получения силикатного бетона, что позволит расширить ассортимент исходного минерального сырья за счет использования трудноактивируемых минералов природного или искусственного происхождения.

Бесплатно