Химическая технология. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Статья научная
Разработан способ получения функционализированных бутадиен-стирольных сополимеров на новой инициирующей системе, представляющей собой модификатор - смешанный натрий-кальциевый алкоголят оксипропилированного анилина, растворенного в ?-метилстироле и н-бутиллитие. Выявлено, что пониженное содержание ионов кальция позволяет получить модификатор без коллоидного тонкодисперсного шлама, который негативно сказывается на эксплуатации оборудования в промышленном производстве каучуков. Высокая инициирующая способность амидов лития обеспечивает высокую конверсию мономеров и достаточную стереорегулирующую активность, обеспечивая содержание 1,2-звеньев бутадиеновой части макроцепи сополимера 66-68% мас. Установлено, что введение реакционно активного соединения на конец «живой» полимерной цепи - четыреххлористого олова, способствует улучшению технологических свойств, оцененных по значениям вязкости по Муни, которые увеличились на 5 ед. На примере опытных образцов резиновых смесей, полимерной основой которых являлись функционализированные бутадиен-стирольные каучуки, показано, что они характеризуются достаточно высокой скоростью вулканизации и по уровню технологических, упруго-прочностных свойств образцы не уступают зарубежному аналогу NS-616, а по сопротивлению истиранию превосходят его на 20%, по сопротивлению разрастания трещин - на 36%. Анализ упруго-гистерезисных характеристик показал, что при использовании в рецептуре резин функционализированного каучука прогнозируется лучшее сцепление со льдом и снежным покрытием по сравнению с образцом на основе NS-616. Показано, что применение функционализированных каучуков вместо серийного мало влияет на потери при качении шин. Отмечено некоторое снижение значений tg ? при 0 °С для резин, изготовленных с применением функционализированных каучуков, что может быть компенсировано регулированием их микроструктуры и требует проведения дополнительных исследований.
Бесплатно
Химические аспекты карбонатного выщелачивания скандия из красных шламов
Статья научная
Красные шламы (КШ) - отходы гидрохимической переработки бокситов по способу Байера, содержат целый ряд редких элементов, таких как галлий, титан, цирконий, редкоземельные элементы и скандий, содержание которого в КШ достигает 130 г/т. В решении проблемы извлечения скандия из КШ выделяют два направления: непосредственное извлечение скандия из КШ, как наиболее ценного и дорогостоящего его компонента, и попутное извлечение при комплексной переработке этого техногенного отхода. Предложенный в Институте химии твердого тела УрО РАН способ карбонатного выщелачивания скандия из КШ в процессе карбонизации щелочного раствора, образующегося при обработке КШ водой, позволяет извлекать не более 20% скандия, что недостаточно для разработки эффективной технологической схемы переработки этого сырья. В настоящей работе рассмотрены особенности химии карбонатного выщелачивания скандия из КШ в гетерогенных системах твердое - жидкость -углекислый газ для разработки условий, способствующих повышению извлечения скандия в растворы выщелачивания...
Бесплатно
Химическое исследование бетаинов, выделенных из послеспиртовой барды
Краткое сообщение
Решение проблемы импортозамещения путем создания отечественных лекарственных препаратов, аналогичных зарубежным по фармакологической эффективности и безопасности, особенно при условии доступности сырья и высокой экономичности целевого продукта, представляет актуальное направление развития фармации. В полной мере это относится к лекарственным препаратам на основе бетаинов, выделение которых впервые предложено из послеспиртовой кукурузной барды - многотоннажного и дешевого вторичного сырьевого материала, получаемого в производственных условиях по традиционным спиртовым технологиям. Способ выделения бетаина гидрохлорида из барды, включающий оригинальные (разделение на жидкую и твердую фазы, удаление углеводов из жидкой фазы, ее нейтрализация) и известные (выделение из жидкой фазы бетаина гидрохлорида, освобожденного от кислоты глутаминовой, гуминов, хлоридов металлов) стадии, позволил достичь большего в 2-4 раза технологического выхода (0,4%). Задачи по установлению аналитических показателей целевого продукта проведены в сравнении со стандартным образцом, полученным из таблеток «Ацидин-пепсин», импортируемых в Россию из Республики Беларусь...
Бесплатно
Численное исследование динамики циклических процессов адсорбционного разделения атмосферного воздуха
Статья научная
Выполнены численные исследования динамики процессов короткоцикловой безнагревной адсорбции (КБА) разделения атмосферного воздуха, а именно: влияния изменения температуры, состава и давления исходной газовой смеси на чистоту, степень извлечения кислорода и производительность короткоцикловой адсорбционной установки в широком диапазоне изменения режимных параметров ее функционирования (давления на выходе компрессора, длительности цикла «адсорбция-десорбция», коэффициента обратного потока, законов изменения во времени степени открытия регулирующих клапанов). Установлено, что изменение режимных параметров и нагрузки по сырью оказывает существенное влияние на степень извлечения и чистоту кислорода. Установлено, что диапазон значений продолжительности стадии адсорбции и давления на выходе компрессора целесообразно ограничить интервалами 39-43 с и 2.7-2.8?105 Па, соответственно. Время выхода установки на периодический стационарный режим в среднем соответствует 20-30 циклам «адсорбция-десорбция»...
Бесплатно
Численный анализ циклического процесса адсорбционного разделения синтез-газа
Статья научная
Проведено численное исследование динамики циклического процесса короткоцикловой безнагревной адсорбции при разделении синтез-газа и концентрировании водорода. Изучено влияние режимных (давления на выходе компрессора и вакуум-насоса, длительности цикла «адсорбция-десорбция», коэффициента обратного потока) и конструктивных (высоты насыпного слоя адсорбента и внутреннего диаметра адсорбера) параметров установки на степень извлечения и чистоту концентрируемого водорода, производительность установки в заданном диапазоне изменения температуры, состав и давление исходной газовой смеси. Установлено, что при уменьшении содержания водорода от 68 до 48 об. % и одновременном увеличении содержания диоксида углерода в исходной газовой смеси от 27 до 47 об. % требуемое значение чистоты водорода на уровне 99.99 об. % может быть достигнуто за счет уменьшения давления на выходе вакуум-насоса от 0,75?105 до 0,5?105 Па. При этом увеличивается длительность стадии адсорбции от 120 до 150 с, а степень извлечения водорода снижается от 55 до 52% вследствие увеличения доли потока, отбираемого на регенерацию адсорбента. Повышение температуры исходной газовой смеси от 293 до 323 К приводит к необходимости уменьшения длительности стадии адсорбции от 148 до 42 с из-за уменьшения равновесных концентраций диоксида и моноксида углерода в адсорбенте.
Бесплатно
Эксергетический анализ технологии получения биодизельного топлива из рапсового масла
Статья научная
Анализ резервов эффективности наиболее перспективных технологий получения биодизельного топлива показал целесообразность реализации технологического цикла в следующей последовательности: сначала переэтерификация растительного масла сверхкритическим спиртом, затем флюидная сверхкритическая СО2-экстракция охлажденной реакционной смеси; ее сепарирование в поле центробежных сил для отделения глицерина от целевого продукта, и далее отделение диоксида углерода газожидкостной сепарацией с получением очищенного биодизельного топлива и возвратом диоксида углерода на стадию экстракции. В соответствии с методологией эксергетического анализа рассмотрено влияние на систему внутренних и внешних энергетических потерь. В суммарное количество внутренних эксергетических потерь, связанных с необратимостью любых реальных процессов, входили потери от конечной разности температур в результате рекуперативного теплообмена между материальными и тепловыми потоками, а также гидравлические потери, обусловленные внезапным увеличением удельного объема теплоносителя при его поступлении из трубопровода в рабочие объемы аппаратов...
Бесплатно
Экспериментальное изучение структуры потоков в тарельчато-насадочных колонных экстракторах
Статья научная
Жидкостная экстракция является широко известным процессом разделения, который в течение многих лет широко используется в химической промышленности, например, при селективной очистке масляных фракций, при очистке сжиженных газов от сероводорода, при получении нефтехимических продуктов, при извлечении металлов, в ядерном синтезе, в пищевой и фармацевтической промышленности. Ведутся постоянные разработки по поиску технических решений по улучшению массообменных процессов. При сочетании применения тарелок и насадок в массообменной колонне возникает рассогласование потоков, что ухудшает гидродинамическую обстановку в разделительной колонне (экстракционной, ректификационной, и т.д.) и возникает большая трудность в стабильном ведении технологического процесса. Задачей исследования является изучение структуры потоков в экстракционной колонне на примере комбинирования тарелок и насадок, так как данные контактные устройства наиболее распространены в промышленности, но применяются, как правило, не в комбинации, а самостоятельно. Их комбинирование может дать дополнительный синергетический эффект. При эксперименте выявлено и графически показано возможность устранения рассогласования потоков и улучшения гидродинамической обстановки в экстракционной колонне путем ввода дополнительного потока в сечение колонны. Исследования будут полезны для разработки новых конструкций колонного оборудования, например, экстракционного. С целью расширения эксперимента на различных гидродинамических режимах предлагается выполнить моделирование эксперимента применением, например, программного пакета Solid Works 2020 и, в частности, одного из его дополнений - Flow Simulation.
Бесплатно
Электропроводящие полимерные композиты на эластичной волокнистой основе
Статья научная
Показана возможность получения электропроводящих композитов нанесением суспензий углерода на волокнистые материалы напылением аэрозоля и методом трафаретной печати, на полиграфическом оборудовании, что обеспечивает высокую производительность. Разработана технология изготовления и исследованы электромеханические свойства слоистых волокнистых композитов на основе трикотажа и дисперсии графита, предназначенных для изготовления датчиков деформации и напряжения, применяемых в «носимой электронике», в робототехнике и медицине. В экспериментальном исследовании показано, что проводящий путь, то есть длина цепочек контактирующих частиц наполнителя уменьшается при деформации растяжения вследствие роста микротрещин в материале. Электросопротивление растущих микротрещин имеет гораздо более высокие значения, чем сопротивление деформируемого пьезорезистивного материала. Трещины могут раскрываться и закрываться различным образом при деформации изгиба, кручения, растяжения и сжатия . Электропроводность волокон и нитей существенно зависит от локализации электропроводящих частиц на их поверхности или в объеме. Расположение электропроводящих цепочек на поверхности или в объеме нитей определяет зависимость электрических свойств композитов от состояния окружающей среды (состав, температура, влажность). Предварительные исследования нитей с электропроводящими компонентами различной химической природы (металлы, соли металлов, углерод в различных аллотропных формах), показывают, что изменение температуры и влажности существенно влияют на удельное сопротивление проводящего волокна. В работе представлены данные по влиянию температуры и влажности на электромеханические свойства эластичных волокнистых композитов с графитом. При растяжении до 15 % калибровочный коэффициент GF снижается в 2 раза при 100% влажности. Установлено различное влияние температуры воздуха в диапазоне 100С÷700С на деформационную и тензочувствительность при циклическом деформировании до 15% и 30%. Наличие двух диапазонов деформационной чувствительности обусловлено различием механизмов удлинения трикотажа за счет распрямления и растяжения нитей. Установлена различная деформационная и тензочувствительность композитов в диапазонах малых и значительных растяжений, при различной температуре и влажности воздуха. Деформационная чувствительность достигает 130, а тензочувствительность 12МПа -1, что на порядок превышает чувствительность к напряжению известных полимерных композитов с различным электропроводящими наполнителями.
Бесплатно
Статья научная
Целью данной работы является повышение физико-химических, деформационно-прочностных свойств и снижение горючести композитов на основе эпоксидной смолы путём введения модификатора полифункционального действия олиго(резорцинфенилфосфата) с концевыми фенильными группами и дисперсных минеральных наполнителей – диорита и хромита. В результате проведенных исследований установлено оптимальное содержание модификатора в составе эпоксидного композиции – 40 масс.ч., обеспечивающее повышение эксплуатационных свойств композитов: в 2 раза возрастает изгибающее напряжение, на 28% повышается прочность при сжатии, в 2 раза возрастает ударная вязкость, при этом незначительно снижается модуль упругости и твердость композитов. Введение модификатора в эпоксидный полимер обеспечивает повышение теплостойкости с 86 до 132–156 °С, а так же увеличение термостойкости композита, что проявляется в смещении начальной температуры основной стадии деструкции в область более высоких температур (с 200 до 230 °С), при этом, также отмечено повышение выхода карбонизованных структур с 40 до 54 %, обеспечивающее уменьшение выделения летучих продуктов пиролиза в газовую фазу, что приводит к снижению горючести эпоксидного композита и проявляется в снижении его потерь массы при поджигании на воздухе с 78 до 4,7% и возрастании кислородного индекса с 19 до 28% объемных, что переводит материал в класс трудновоспламеняемых...
Бесплатно
Эффективность резин на основе этиленпропиленовых каучуков в качестве радиационностойких материалов
Статья научная
В статье рассмотрены основные аспекты использования резинотехнических изделий на основе тройных этиленпропиленовых каучуков отечественного и зарубежного производства, наполненных антирадиационной добавкой на основе композиции оксидов редкоземельных элементов, в качестве радиационностойких эластомерных материалов. Применение эластомеров в атомной промышленности позволяет решить множество актуальных задач и обеспечить работу многих ответственных изделий и механизмов, функционирование которых без применения эластичных материалов не представляется возможным. В данной работе представлены полученные результаты исследования и сравнение физико-механических и эксплуатационных свойств резин на основе различных этиленпропиленовых каучуков отечественного и зарубежного производства с добавлением антирадиационной добавки ВКР-5М для использования их в качестве радиационностойких эластомерных материалов. Изучены основные физико-механические и эксплуатационные характеристики резиновых смесей и резин на основе этиленпропиленовых каучуков отечественного и зарубежного производства. Рассмотрены основные механизмы и свойства радиационного старения эластомеров, а также способы повышения их стойкости к воздействию ионизирующего излучения. В работе приведены результаты исследований морозостойкости, термостойкости, радиационной и терморадиационной стойкости резин на основе этиленпропиленовых каучуков, в составе которых присутствует антирадиационная добавка на основе композиции оксидов редкоземельных элементов ВКР-5М, выявлены преимущества и недостатки различных марок отечественных и зарубежных этиленпропиленовых каучуков в различных эксплуатационных условиях, а также сделаны выводы об эффективности введения антирадиационной добавки ВКР-5М, повышающей радиационную стойкость резин. По результату анализа данных, полученных в ходе работы, определена наиболее радиационностойкая эластомерная основа для резин, использующихся в условиях повышенного радиационного воздействия.
Бесплатно
