Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия @vestnik-susu-chemistry
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия
Все статьи: 699
Утилизация осадков сточных вод гальванических производств с применением комплексонов
Статья научная
Исследованы процессы выщелачивания ионов тяжелых металлов: меди, никеля, хрома, цинка - из осадков сточных вод гальванических производств комплексонами. В качестве комплексонов использовали пирокатехин и динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA-Na). Комплексонами с определенной концентрацией обрабатывали суспензию гальванических шламов в соотношении Т:Ж = 1:5. В фильтрате определяли содержание тяжелых металлов, перешедших в раствор из гальваношламов. Степень извлечения тяжелых металлов достигает 87 % для меди и никеля, около 70 % для цинка и хрома. Действие комплексонов избирательно. Большая активность проявляется в случае ионов меди и цинка, что связано с более высокой устойчивостью комплексов этих металлов по сравнению с цинком и хромом. Изучены зависимости концентрации ионов металлов (СМ) в растворе от концентрации комплексонов (СК). Для комплексов пирокатехина со всеми металлами зависимости СМ от СК линейны во всем интервале концентраций комплексона. При СК = 1 г/л значения СМ в растворе максимальны и составляют для меди и цинка 31,0 и 37,0 мг/л, для хрома и цинка 3,4 и 2,3 мг/л соответственно. Более низкие концентрации ионов хрома и цинка объясняются невысокими скоростями образования комплексов и их низкой устойчивостью по сравнению с комплексонатами других металлов. В случае EDTA-Na зависимости СМ от СК имеют максимумы с дальнейшим снижением концентрации ионов металлов в растворе при увеличении концентрации комплексона. Этот факт объясняется склонностью EDTA-Na к образованию разнолигандных комплексов с различной растворимостью. Максимальные концентрации ионов металлов составляют для меди и никеля 8,0 и 6,0 мг/л, для хрома и цинка - 3,2 и 2,0 мг/л при концентрации комплексона 0,5 г/л. Комплексообразование с ионами металлов существенно зависит от кислотности среды. При различных рН изучены степени извлечения ионов меди пирокатехином. При рН = 4,0 степень извлечения более 80 %. Повышение рН с 4,0 до 10,0 приводит к уменьшению степени извлечения почти в 3 раза. Проведено кислотное выщелачивание ионов металлов из гальваношламов обработкой шламов серной кислотой в присутствии комплексона пирокатехина. В кислой среде процессы комплексобразования ускоряются при сохранении высокой степени извлечения. Устойчивость комплексонатов металлов различна. Рассмотрены факторы, влияющие на извлечение металлов из комплексонатов.
Бесплатно
Уточнение структуры Винпоцетина методом РСА
Статья научная
В рамках работы выполнено уточнение структуры полусинтетического алкалоида винпоцетина методом РСА с более низким значением фактора расходимости (R-фактора) по сравнению с ранее описанным в литературе. При этом кристалл винпоцетина был получен путем медленного упаривания его раствора в метаноле. По данным РСА фрагмент линеарной системы тетрагидрокарболина молекулы винпоцетина характеризуется выходом атома азота N(2) гидрированного пиридинового цикла из общей плоскости остальных атомов на 0,653 Å. В свою очередь ангулярная тетрагидропиридо[1,2- a ]индольная система отличается выходом из её плоскости атомов углерода С(13) и С(14) на 0,806 и 0,327 Å соответственно. Ещё один шестичленный цикл расположен относительно тетрациклической системы индоло[3,2,1- de ][1,5]нафтиридина под углом 83,9° и имеет конформацию кресла. В настоящей работе уточнены торсионный угол связей С(12)-С(13)-С(14)-С(15) (-85,5°) и ориентация этильного заместителя, характеризующаяся соответствующим торсионным углом С(14)-С(13)-С(18)-С(19) (67,65°). Основным структурным мотивом организации молекул в кристалле является формирование двойных лент вдоль оси b посредством слабых водородных связей типа С-Н…О (расстояние D-H…A 2,66 Å, ÐDHA 121°, расстояние D…A 2,27 Å)
Бесплатно
![Участие 3-бензилгексагидропирроло[1,2-а]пиразин-1,4-диона в химической коммуникации микроорганизмов](/file/thumb/147160247/uchastie-3-benzilgeksagidropirrolo-12-a-pirazin-14-diona-v-himicheskoj.png "Участие 3-бензилгексагидропирроло[1,2-а]пиразин-1,4-диона в химической коммуникации микроорганизмов")
Участие 3-бензилгексагидропирроло[1,2-а]пиразин-1,4-диона в химической коммуникации микроорганизмов
Статья научная
Микробиологическими методами изучено влияние бифидобактерий B. bifidum 237 на кишечные палочки E. coli 12. Установлено подавляющее действие B. bifidum 237, предварительно обработанных супернатантами палочек E. coli 12, на персистентные свойства самих кишечных палочек. Методом хроматомасс-спектрометрии в супернатантах микроорганизмов обнаружен 3-бензилгексагидропирроло[1,2-а]пиразин-1,4-дион, содержание которого коррелировало в серии опытов с эффектами взаимного влияния участников ассоциации. Обсуждены особенности фрагментации 3-бензил-гексагидропирроло[1,2-а]пиразин-1,4-диона.
Бесплатно
Фазовая диаграмма системы BaO-PbO-Fe2O3
Статья научная
В статье представлены результаты проведенного исследования системы BaO-PbO-Fe2O3. С учетом экспериментальных данных подобраны и оптимизированы самосогласованные наборы значений термодинамических параметров, позволяющие моделировать реализующиеся в этой системе фазовые равновесия. Сформирована пользовательская база данных, позволяющая проводить расчёты с помощью программного пакета FactSage. С помощью программного пакета FactSage рассчитана фазовая диаграмма системы BaO-PbO-Fe2O3. Результаты расчётов представлены в виде изотермических и политермических разрезов фазовой диаграммы, а также поверхность ликвидуса исследуемой системы. В необходимых случаях на диаграммы нанесены изобары, отражающие равновесные парциальные давления оксида свинца. Полученные результаты будут востребованы для рационального выбора режимов выращивания кристаллов гексагональных ферритов из оксидного расплава.
Бесплатно
Фазовые переходы в растворах сополимеров бутил- метакрилата и метакриловой кислоты
Статья обзорная
Построены фазовые диаграммы бинарных и тройных систем, содержащих сополимер БМА и МАК и диоксан. Полученные диаграммы характеризуются верхними критическими температурами растворения (ВКТР). Показано, что с увеличением содержания звеньев МАК происходит снижение критических концентраций бинарных и тройных систем. Для псевдобинарных систем, содержащих ПБМА, отмечена поверхностная активность одного полимера по отношению к другому
Бесплатно
Фазообразование слоистых Титанатниобатов Ka2Ti2NbO10, A=Bi(III), Pr(III)
Статья научная
Слоистые перовскитоподобные соединения, относящиеся к фазам Диона -Якобсона, обладают уникальными структурными особенностями и имеют потенциальное применение в различных областях науки и техники, что делает данные материалы предметом активного изучения и исследований в последние годы. Синтез фаз Диона - Якобсона осуществляется разными способами, включая стандартный твердофазный синтез, гидротермальный синтез, золь-гель метод, синтез из расплава и другие. На сегодняшней день наиболее распространённым методом является твердофазный синтез ввиду простоты проведения взаимодействия компонентов и легкости контроля состава исходной шихты. Однако сообщается, что не каждое соединение со структурой Диона - Якобсона удается получить данным способом, что указывает на необходимость корректного подбора условий термообработки и прекурсоров. Таким образом, целью данного исследования было изучение возможности формирования слоистых перовскитоподобных фаз со структурой Диона - Якобсона состава KA2Ti2NbO10, A=Bi(III), Pr(III) в процессе твердофазного синтеза из исходной шихты различного состава при термообработке в муфельной печи. Подобраны условия высокотемпературного обжига на основании данных дифференциально-термического и термогравиметрического анализа. Показано, что при замене оксида висмута(III) в исходной шихте на более тугоплавкий смешанный оксид празеодима(III, IV) повышается температура получения однофазного образца. Выявлено, что уменьшение радиуса катиона в позиции А структуры фазы Диона - Якобсона приводит к понижению симметрии элементарной ячейки с тетрагональной в случае A=Bi(III) на ромбическую для A=Pr(III). Уточнены параметры элементарных ячеек синтезированных фаз, установлено уменьшение объёма ячейки при снижении ионного радиуса катиона в позиции А. Полученные фазы исследованы дифракционными и спектроскопическими методами.
Бесплатно
Статья научная
Фенацилбромид взаимодействует с тиоцианатом калия в ацетоне с образованием фенацилтиоцианата (1), строение которого детально изучено методом рентгеноструктурного анализа (РСА). РСА проводили на дифрактометре D8 Quest фирмы Bruker (MoKα-излучение, λ = 0,71073 Å, графитовый монохроматор) при 293,15 К. Данные РСА: [(1) C9H7NOS, M = 177,22; моноклинная сингония, пр. гр. Р21/c; размер кристалла 0,59 × 0,29 × 0,18 мм; параметры ячейки: a = 10,922(19) Å, b = 5,600(8) Å, c = 15,18(2) Å; β = 105,62(5), V = 894(2) Å3, Z = 4; выч = 1,316 г/см3; = 0,310 мм–1; F(000) = 368,0; обл. сбора по 2q: 7,6–41,2; –10 ≤ h ≤ 10, –5 ≤ k ≤ 5, –14 ≤ l ≤ 15; всего отражений 5869; независимых отражений 909 (Rint = 0,0593); GOOF = 1,047; R-фактор 0,0657]. Квантово-химические расчеты молекулярной геометрии и колебательного спектра фенацилтиоцианата (1) осуществляли в программном пакете ORCA 6.0.1 с использованием гибридного DFT функционала B3LYP с дисперсионной поправкой D4 в валентно-расщепленном базисном наборе def2-TZVP. Выявлены наиболее устойчивые конформеры фенацилтиоцианата (1), проведен сравнительный анализ экспериментальных и расчетных ИК-спектров. Полученный реакцией фенацилтиоцианата 1 с изатином в присутствии триэтиламина 2-оксо-1-(2-оксоиндолин-3-илиден)-2-фенилэтан-1-тиолат триэтиламмония (2) показал умеренно выраженный антидотный эффект в отношении гербицида 2,4-Д в условиях лабораторного эксперимента на проростках подсолнечника сорта Мастер.
Бесплатно
Ферроценкарбоксилат тетра(пара-толил)сурьмы. Синтез и строение
Статья научная
Взаимодействием пента(пара-толил)сурьмы с ферроценкарбоновой кислотой в бензоле (нагревание при 80 °С в течение 15 минут) получен ферроценкарбоксилат тетра(пара-толил)сурьмы (4-MeC6H4)4SbOC(O)C5H4FeC5H5 (1). Комплекс 1 охарактеризован методом ИК-спектроскопии, методом рентгеноструктурного анализа установлено его строение. В ИК-спектре 1, записанном на ИК Фурье-спектрометре Shimadzu IRAffinity-1S в области 4000-400 см-1 в матрице KBr, присутствуют полосы, характеризующие колебания связей Sb-C, Sb-О, СO2-группы и ферроценового фрагмента. Рентгеноструктурный анализ комплекса проводили на автоматическом четырехкружном дифрактометре D8 Quest Bruker (Мо Кα-излучение, λ = 0,71073 Å, графитовый монохроматор) при 293 К. Кристаллографические характеристики: 1 - триклинная сингония, пространственная группа P-1, a = 11,02(2), b = 13,00(2), c = 13,519(19) Å, a = 68,92(5), β = 81,26(7), g = 65,71(7) град., V = 1648(5) Å3, Z = 2, rвыч = 1,442 г/см3, 2q 5,6-74,32 град., всего отражений 96987, независимых отражений 16158, число уточняемых параметров 392, Rint = 0,0701, GOOF 1,060, R-факторы по F2 > 2σ(F2) R1 = 0,0829, wR2 = 0,2390, R-факторы по всем отражениям R1 = 0,1224, wR2 = 0,2597, остаточная электронная плотность (max/min), 3,38/-2,04 e/Å3. В мономерной молекуле кристалла 1 координация атома сурьмы искаженная октаэдрическая вследствие того, что карбоксилатный лиганд является бидентатным хелатирующим. Диагональные углы в октаэдре составляют 147,5(2); 156,7(2); 167,0(2)°. Расстояния Sb-О(1) и Sb-О(2) равны 2,475(6) и 2,313(5) Å, связи Sb-С существенно различаются (2,114(6), 2,142(6), 2,152(6), 2,168(6) Å). Структурная организация кристалла обусловлена в основном взаимодействиями С-Н···p-типа.
Бесплатно
Физико-химическая модель натриевосиликатного расплава и термодинамика Q n-единиц
Статья научная
Сформирована физико-химическая модель натриевосиликатного расплава, основанная на представлениях о структурных единицах Q n, представляющих кремнекислородные тетраэдры с различным соотношением мостиковых и немостиковых атомов кислорода. Результаты моделирования откорректированы на основе данных высокотемпературной спектроскопии КР, что позволило ввести поправки для термодинамики Q n-единиц. Полученные результаты позволяют описать структуру и свойства расплава в области составов от чистого SiO 2 до ортосиликата натрия в диапазоне температур от 700 до 2000 К.
Бесплатно
Физико-химические аспекты миграционных процессов тяжелых металлов в природных водных системах
Статья научная
Исследовано влияние физико-химических факторов на накопление и распределение тяжелых металлов (Fe, Zn, Cu, Ni, Cd, Pb) в системе вода - донные отложения Куйбышевского водохранилища. Проведена оценка сезонной динамики миграционной способности металлов из воды в донные отложения с использованием коэффициента распределения. Рассмотрены присутствующие в водохранилище доминирующие формы металлов, в которых основными лигандами могут выступать ионы ОН-, НСО3- и фульвокислотные остатки.
Бесплатно
Физико-химические исследования глин Нижнеувельского месторождения
Статья научная
Физико-химическими методами (РСА, ДТА, масс-спектрометрия, атомно-эмиссионным) исследован химический состав глины Нижнеувельского месторождения. Установлено, что глина Нижнеувельского месторождения относится к полукислому глинистому сырью. Установлена эмпирическая формула для Нижнеувельской глины.
Бесплатно
Статья научная
Золь-гель синтез оксигидроксидов металлов привлекает простотой и возможностью вести процесс в мягких условиях, однако воспроизводимость результатов и масштабируемость методик часто ограничены из-за высокой чувствительности к параметрам получения. Среди них основным является конечное значение рН, определяющее заряд поверхности формирующихся частиц и механизмы структурообразования. Для оксигидроксида иттрия YOx(OH)y(H2O)k, служащего прекурсором оксида иттрия (Y2O3), который находит применение в катализе, керамике, люминесцентных и сенсорных материалах, интерес представляет синтез вблизи pHтнз. В этом состоянии поверхность частиц формально не заряжена, что повышает их реакционную способность и делает систему наиболее чувствительной к внешним воздействиям. Кроме того, оксид иттрия, формируемый при термолизе исходного оксигидроксида, в значительной степени наследует морфологию и дисперсность своего прекурсора (с учётом неизбежных изменений, связанных с потерей воды), что важно учитывать при направленном регулировании свойств конечного продукта ещё на стадии синтеза оксигидроксида. В работе золь-гель методом из разбавленного раствора нитрата иттрия (0,01 М) получены образцы оксигидроксида иттрия при варьировании рН синтеза вблизи pHтнз, значение которой составило 9,08. Комплексом методов (РФА, СЭМ, ПЭМ, синхронный термический анализ с масс-спектрометрией) установлено, что образцы, синтезированные при pHтнз, характеризуются минимальными размерами областей когерентного рассеяния после прокаливания (≈175 Å), соотношением сферических и пластинчатых частиц, близким к 1:1, а также максимальной долей связанной воды и минимальным содержанием примесей. Таким образом, проведение синтеза при рН, равном рНтнз обеспечивает формирование оксигидроксида иттрия с особыми структурно-морфологическими характеристиками, повышенной чувствительностью к другим параметрам процесса и может служить удобной модельной системой для углублённого изучения механизмов структурообразования данного материала, в том числе при внешних воздействиях, а также для получения оксида иттрия с воспроизводимыми свойствами.
Бесплатно
Статья научная
В работе изучены композитные материалы на основе оксидов Fe3O4/TiO2 и Fe3O4/SiO2/TiO2, синтезированные гидротермальным пероксидным методом. На первой стадии наночастицы магнетита осаждали гидроксидом аммония из смеси водных растворов сульфата железа(II) и хлорида железа(III) при непрерывном воздействии ультразвука, после чего отмывали дистиллированной водой. На второй стадии полученные гидратированные частицы магнетита стабилизировали поливиниловым спиртом (ПВС) путём диспергирования их при воздействии ультразвука в горячем насыщенном водном растворе ПВС. На третьей стадии в композит вводили фотокаталитически активные частицы на основе оксида титана путём смешивания стабилизированной суспензии магнетита с водным раствором пероксотитановой кислоты (и опциональным введением золя кремниевой кислоты) с последующей гидротермальной обработкой смеси при 180 °C в течение 24 часов, отмывкой, сушкой под вакуумом и прокаливанием в муфельной печи. Изучено влияние на свойства образцов мольного содержания в них железа и титана, введения в образцы добавки диоксида кремния, а также термообработки при 350 и 700 °C. Исследованы фотокаталитические свойства синтезированных образцов в процессе фотодеструкции метилового оранжевого и метиленового голубого, а также их магнитная извлекаемость из суспензии. Выполнена физико-химическая характеризация образцов методами сканирующей электронной микроскопии высокого разрешения, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, порошковой рентгеновской дифракции, порометрии с низкотемпературной адсорбцией азота, масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, термического анализа (ТГ-ДСК), совмещенного с масс-спектрометрией газообразных продуктов термолиза. Определены оптимальные условия синтеза композитов, проявляющих лучшее сочетание фотокаталитических и магнитных свойств. Полученные фотокатализаторы можно использовать для очистки воды от красителей с последующим извлечением при помощи магнитного поля.
Бесплатно
Физико-химические характеристики смешанных гелей кремниевой кислоты и оксигидрата лантана
Статья обзорная
Исследованы смешанные гели кремниевой кислоты и оксигидрата лантана, полученные при разных способах смешения реагентов и рН маточного раствора. Установлено, что введение нитрата лантана в раствор метасиликата натрия приводит к образованию смешанных гелей, состоящих из зёрен оксигидрата лантана, «вкрапленных» в матрицу силикагеля. Такие гели имеют низкую сорбционную активность; зёрна оксигидрата лантана склонны к деструкции в сорбате. Введение силиката натрия в раствор нитрата лантана приводит к формированию сополимера, имеющего высокую сорбционную активность. С ростом рН синтеза сорбционная ёмкость сополимерных смешанных гелей возрастает, а зернистых смешанных гелей - снижается.
Бесплатно
Физико-химический анализ продуктов гидролиза нитрата иттрия, полученных золь-гель методом
Краткое сообщение
Рассмотрено влияние рН на продукты гидролиза нитрата иттрия едким натром золь-гель методом. Установлено образование слабокристалличных продуктов гидролиза с различными физическими характеристиками. Показано, что при рН выше точки нулевого заряда формируются образцы, не содержащие поровой влаги.
Бесплатно
Фильтровальные материалы на основе многостенных углеродных нанотрубок для очистки жидкостей
Статья научная
Осаждением многостенных углеродных нанотрубок на полых цилиндрических подложках при синтезе методом MOCVD получены макроцилиндры cо стенками из ориентированных массивов углеродных нанотрубок. Исследованы процессы протекания жидкости через модифицированные полимером макроцилиндры и их фильтровальная способность по отношению к ионам тяжелых металлов и нефтепродуктам. Проведена функционализация поверхности нанотрубок карбоксильными и гидроксильными группами, исследованы сорбционные свойства материалов.
Бесплатно
Формирование оксигидратов иттрия и циркония в присутствии неионогенного пав
Краткое сообщение
Исследовано влияние широко распространенного неионогенного смачивателя ОП-10 (октилфениловый эфир декаэтиленгликоля) на физико-химические свойства оксигидратов двух разных по основности металлов-циркония и иттрия. Изучены сорбционные свойства, термолиз и морфология поверхности образцов, полученных без ПАВ и при концентрациях ОП-10 в маточном растворе, при которых ПАВ образует молекулярные растворы, сферические и цилиндрические мицеллы. Оксигидрат циркония в присутствии ОП-10 в маточном растворе формирует сфероидальные нано-частицы, максимальная доля которых наблюдается при концентрации ОП-10, соответствующей образованию сферических мицелл. Оксигидрат иттрия формирует палочкообразные наночастицы, при концентрации ОП-10 в маточном растворе, соответствующей формированию цилиндрических мицелл. Оксигидраты циркония и иттрия, полученные при оптимальной концентрации ОП-10, имеют на порядок более высокие сорбционные свойства, чем образцы, синтезированные без ПАВ.
Бесплатно
Формирование полимерных материалов повышенной термостабильности
Статья научная
Благодаря своей универсальности, низкой стоимости и относительной безопасности для окружающей среды поливинилхлорид относится к наиболее широко используемой группе термопластов. Ключевым методом при производстве компаундов на основе поливинилхлорида является введение добавок, улучшающих необходимые характеристики. Расширение сфер применения полимерных материалов приводит к разработке композитов повышенной термостабильности. Достижение данной цели с помощью фосфорсодержащих и галогенсодержащих добавок не всегда оправданно и возможно. Минеральные наполнители не теряют своей актуальности при производстве композитов повышенной термостабильности. Устойчивое развитие способствует необходимости принятия определенных разумных решений для обеспечения безопасности нашей планеты, одним из которых является привлечение отходов в круговорот производства. Основным фактором при использовании наполнителей является обеспечение равномерного распределения частиц, что достигается среди прочего уменьшением размера частиц наполнителя. В работе показана потенциальная возможность использования вермикулита и яичной скорлупы в качестве наполнителей для полимеров повышенной термостабильности. Составлены рецептуры ПВХ композиций с содержанием исследуемых наполнителей. Изучен синергизм действия данных добавок на термоаналитические характеристики ПВХ композиций. Определено совместное влияние на реологию компаундов с их содержанием.
Бесплатно
Статья научная
В окружающей среде органические загрязнения подвергаются разложению при помощи микроорганизмов: происходит деструкция загрязнений на простые вещества - углекислый газ, воду и др. Органические поллютанты можно подразделить по происхождению на природные и искусственные. К природным относятся загрязнениям естественного происхождения: продукты метаболизма живых существ, остатки растений, животных и др. Эти вещества микроорганизмами, живущими в окружающей среде, разлагаются вполне успешно. Искусственные загрязнения образуются в результате различных технологических процессов или используются на предприятиях. Это фенол и его производные, красители, продукты нефтехимических производств. Данные загрязнения имеют синтетический характер, поэтому природная микрофлора к ним не приспособлена. Разложение таких загрязнений происходит очень медленно, иногда в течение нескольких десятков лет. В результате происходит накопление органических поллютантов в лучшем случае на специальных полигонах, в худшем - в окружающей среде (почва, озёра, реки). Существующие методы очистки - сорбция, ионный обмен, мембранная очистка - не разлагают загрязнения, а лишь концентрируют, что в глобальном смысле приводит к их накоплению. В ряде стран существуют целые озёра и даже реки, окрашенные во все цвета радуги из-за накопленных органических загрязнений. В данной работе исследованы фотокаталитические свойства композитных гранулированных фотокатализаторов, в которых наноразмерные фотокаталитически активные частицы на основе анатаза внедрены в объём гранулы силикагеля. Показано, что композитные гранулы успешно окисляют модельные органические загрязнения - красители метиленовый голубой, метиловый оранжевый и метиловый фиолетовый.
Бесплатно
Химические и технологические приемы получения фотокаталитического покрытия
Статья научная
Разработаны методы получения фотокаталитического покрытия на основе оксидов титана на ценосферах с использованием активированного пирогидролиза хлорида титана на поверхности, аппретированной неорганическими полимерами. Показано, что эффективность фотокаталитического воздействия на органические загрязнители воды опытных образцов ценосфер превосходит известные решения при уменьшенной в четыре раза по сравнению с используемыми концентрации ценосфер. Присутствие на поверхности воды ценосфер с фотокаталитическим покрытием существенно ускоряет процесс минерализации нефтепродуктов под воздействием ультрафиолетового излучения.
Бесплатно
