Главная – Журналы – Поиск по журналам

Анализ данных химического состава подземных вод водозабора на территории Новосибирского научного центра за длительный период эксплуатации (1958-2023 гг.), в том числе полученных лабораторией гидрогеологии осадочных бассейнов Сибири Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, свидетельствует о стабильности макрокомпонентного состава подземных вод. В работе представлены результаты многолетнего гидрогеохимического мониторинга подземных вод участка “Береговой-1”, который снабжает бóльшую часть верхней зоны Академгородка, и участка “Зырянка”, поставляющего воду в коттеджную зону Академгородка, включая улицы Академическая, Золотодолинская, поселки Кирова и Геологов. Дана оценка качества воды на основе действующих в России санитарных правил и норм, государственных стандартов и критериев, которые применяются в настоящее время за рубежом. Воды этих участков гидрокарбонатные магниево-кальциевые с минерализацией в диапазоне значений 200-400 мг/дм³, общей жесткостью от 3.8 до 7.7 мг-экв/дм³. Характерной особенностью вод инфильтрационного водозабора участка “Береговой-1” является высокое содержание железа (0.11-7.14 мг/дм³), что больше предельно допустимой концентрации (ПДК) в 5-20 раз, а также концентрация марганца (0.12-0.61 мг/дм³), превосходящая ПДК в отдельные годы до 8 раз. Практически постоянно отмечается незначительное превышение концентрации мышьяка, в отдельные годы фиксировались значения в два и более раз выше ПДК. Такой состав вод участка “Береговой-1” предопределяет обязательную водоподготовку перед подачей населению. Воды участка “Зырянка” соответствуют санитарным нормам по качеству, за исключением показателя по радону, концентрация которого может достигать 130 Бк/дм³.

Проведены исследования газообразных продуктов пиролиза таблетированных образцов микрочастиц углей марок К (коксовый) и А (антрацит) при воздействии импульсно-периодического лазерного излучения (параметры излучения: 532 нм, 10 нс, 6 Гц, 0.2-0.6 Дж/см²) в среде аргона. Показано, что концентрация газообразных продуктов возрастает по экспоненциальному закону с увеличением плотности энергии лазерного излучения. Превышение критического значения плотности энергии излучения (H_cr = 0.18 и 0.26 Дж/см² для углей марок К и А соответственно) приводит к абляции угольных образцов. Масса продуктов абляции возрастает с увеличением плотности энергии лазерного излучения по линейному закону.

Образцы нативных и естественно окисленных бурых углей Тисульского месторождения Канско-Ачинского угольного бассейна, а также выделенных из них компонентов (гуминовые кислоты (ГК), фульвокислоты (ФК) и остаточный уголь (ОУ)), исследованы с применением метода аналитической сканирующей электронной микроскопии, технического и элементного анализа. Установлено, что окисленный бурый уголь отличается повышенным выходом ГК, ФК и летучих веществ, зольностью, содержанием кислорода, азота и серы, но меньшим содержанием углерода и водорода по сравнению с нативным углем. Выделенные из углей фракции ГК характеризуются более высоким содержанием углерода по сравнению с фракциями ФК, но уступают последним по содержанию кислорода, азота и серы. Электронно-микроскопические исследования показали, что естественное окисление значительно влияет на морфологию частиц угля путем их разрушения, измельчения, округления и образования поверхностных дефектов. Подобные изменения в морфологии отчасти прослеживаются у частиц порошков ГК, ФК и ОУ, выделенных из окисленной формы бурого угля. Поверхность окисленного бурого угля насыщена кислородом, а также обогащена минеральными компонентами, преимущественно состоящими из Si, Ca, Fe и Al, в виде отдельной фазы и включений в органическую массу угля. Для нативного угля содержание этих элементов значительно ниже. Поверхность порошков ГК, ФК и ОУ содержит унаследованные от исходных бурых углей минеральные компоненты, а также крупные кристаллы NaCl, которые являются побочным продуктом процесса щелочной экстракции. На поверхности ОУ установлено повышенное содержание оксидов кремния и глинистых минералов, которые извлекаются из исходных углей на стадии выделения ГК и ФК в незначительных количествах, и поэтому преимущественно депонируются в ОУ. В целом, поверхность производных угля (ГК, ФК и ОУ) из окисленного сырья, также как и исходный уголь, характеризуется повышенным содержанием кислорода и минеральных компонентов по сравнению с поверхностью неокисленных аналогов.

Исследовано влияние наночастиц теллурида висмута (Bi₂Te₃) и многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) на термическую деструкцию и морфологию поверхности их нанокомпозитов с полианилином (ПАНИ) при различном содержании нанофазы (Bi₂Te₃ - 7.3 мас. %, МУНТ - 1.5 мас. %), впервые полученных с использованием механохимического подхода. На основе данных синхронного термического анализа и сканирующей туннельной микроскопии показано, что введение неорганической нанофазы ключевым образом влияет на термические свойства синтезированных композитов ПАНИ-Bi₂Te₃ и ПАНИ-Bi₂Te₃-МУНТ, а также на их структуру. При этом термостойкость нанокомпозитов и исходной полимерной матрицы, оцениваемая по температуре начала второй стадии потери массы образца, совпадает и составляет 166 °C.

Наноструктурированные композиты Fе-Pt/С на основе углеродной матрицы с содержанием наполнителя 1 мас. % и молярным соотношением компонентов Pt/Fe, равным 9 : 1, получены совместным восстановлением водных растворов прекурсоров (гексахлороплатинат(IV) водорода и сульфат(II) железа) щелочным раствором гидразингидрата при температуре 90-95 °С. В качестве углеродной матрицы использовали преимущественно микропористый углеродный сорбент САК, синтезированный высокотемпературной щелочной активацией антрацита Кузнецкого угольного бассейна. Изучен процесс формирования нанофазы наполнителя Fе-Pt на начальных этапах синтеза, для чего, наряду со стандартной методикой синтеза (5 мин), проведены синтезы с прерыванием реакции на начальном этапе (через 10 и 30 с) путем введения в реакционную среду охлажденного до температуры 2 °С разбавленного раствора HCl. Обнаружено, что, согласно данным рентгенофазового анализа и сорбометрии, в течение 10 с происходит формирование высокодисперсных наночастиц наполнителя, декорирующих поверхность матрицы, при этом наблюдается минимальное блокирование пор матрицы и регистрируются наиболее высокие электроемкостные показатели нанокомпозитов. Установлено, что при возрастании длительности процесса происходит укрупнение частиц наполнителя, что вызывает уменьшение удельной поверхности наноструктурированных композитов и, как следствие, ухудшение электроемкостных свойств. Показано, что наиболее высокая удельная электрическая емкость (в 1.5-1.7 раза выше емкости ячейки с электродами из САК) достигнута в асимметричной ячейке с рабочим нанокомпозитным электродом Fе-Pt/C, полученным в условиях прерывания синтеза через 10 с. Обсуждаются причины рассмотренных эффектов.

Исследовано влияние предварительной термической обработки среднетемпературных электродных пеков на выход карбонизата. В качестве объектов исследования использовались электродные пеки категорий Б (АО “Алтай-Кокс”, г. Заринск) и Б1 (АО “Евраз ЗСМК”, г. Новокузнецк). Термическую обработку пеков осуществляли нагревом в закрытых тиглях с последующим термостатированием при 300 °С в течение различного времени. Для среднетемпературных электродных пеков определены зависимости выходов продуктов термообработки, летучих веществ и температуры размягчения от длительности процесса. Установлено, что рост температуры размягчения при термообработке электродного пека категории Б происходил быстрее, чем при термообработке пека категории Б1, что может быть обусловлено более интенсивным снижением выхода летучих веществ для пека категории Б по сравнению с пеком категории Б1. Показано, что после термообработки содержание α-фракции (веществ, нерастворимых в толуоле) в конечном продукте увеличивается до 46.8 % для пеков обеих категорий. Определена зависимость выхода карбонизата от длительности термической обработки образцов. Установлено, что предварительное термостатирование среднетемпературных электродных пеков при 300 °С в течение 5 ч позволяет увеличить выход карбонизата на 5 %. Впервые показано, что выход карбонизата для электродного пека категории Б1 выше, чем для пека категории Б, что коррелирует с бóльшим содержанием α₁-фракции (веществ, нерастворимых в хинолине) для первого. Найденная зависимость сохраняется и для термообработанных пеков. Впервые установлена зависимость выхода летучих веществ карбонизатов от длительности термообработки среднетемпературных электродных пеков.

Представлены результаты химического, технического и петрографического анализа образцов углей разной стадии углефикации, отобранных на различных месторождениях России и Монголии. С применением метода ¹³C ЯМР-спектроскопии в твердом теле с использованием техники кросс-поляризации и вращения образца под магическим углом (CP/MAS ¹³C ЯМР) изучены особенности молекулярного строения углеродного каркаса органической массы, установлены существенные различия в строении поликонденсированных ароматических структур, сделана оценка в соотношении пери- и катаконденсированных ароматических ядер в зависимости от степени углефикации. Выполнен корреляционный анализ, установлены взаимосвязи между различными химико-технологическими параметрами углей и показателями их молекулярного строения. Наиболее тесная связь существует между степенью ароматичности углей, долей периконденсированных структур, выходом летучих веществ и коэффициентом отражения витринита. Установленные особенности молекулярного строения органической массы углей и выявленные регрессионные зависимости могут служить физико-химической основой выбора углей для получения поликонденсированных ароматических веществ как сырья для производства углеродных материалов.

Проведено исследование возможности создания электродных нанокомпозитных материалов для суперконденсаторов методом адсорбции солей переходных металлов пористой углеродной матрицей из водных растворов с последующей термообработкой. На примере системы “углерод - Co₃O₄” показано, что данным методом могут быть получены нанокомпозиты с содержанием наполнителя (элементарного кобальта) до 3 мас. %. Введение наполнителя подобным способом в незначительной степени снижает удельную поверхность и объем пор композитов по сравнению с исходной углеродной матрицей. Получаемый при термическом разложении нитрата кобальта(II) при 240 °C продукт не удается идентифицировать методом рентгенофазового анализа, однако по данным дифференциального термического анализа он катализирует термоокисление пористой углеродной матрицы на воздухе. С использованием циклической вольтамперометрии показано, что полученные методом адсорбции исследуемые электродные материалы обладают более высокой удельной емкостью по сравнению с исходной углеродной матрицей или композитами, полученными методами внедрения наполнителя в виде твердой фазы.

Использование угля из Межегейского месторождения (Республика Тыва) является перспективным направлением для производства тепловой энергии. Однако необходимо учитывать особенности технологических свойств угля, связанных с его повышенными характеристиками спекания. Указанные особенности по применяемой технологии слоевого сжигания угля приводят к перерасходу топлива из-за его недожога и высокому содержанию вредных веществ в отходящих газах. Город Кызыл уже включен в федеральный проект “Чистый воздух”, что свидетельствует об актуальности настоящего исследования и необходимости внедрения новых методов использования данного энергоресурса. Для снижения выбросов и повышения эффективности использования угля в энергетике целесообразно внедрение технологии получения и сжигания водоугольного топлива (ВУТ) с учетом специфических свойств данного угля. В работе установлена возможность получения и использования экологически чистого ВУТ из угля Межегейского месторождения. Проведен анализ технических характеристик угля, получена опытная партия ВУТ, определены характеристики сжигания этого топлива в котельной установке. Приготовление и сжигание опытной партии ВУТ было проведено на стендовой установке Сибирского государственного индустриального университета (Новокузнецк). Показано, что при использовании технологии сжигания ВУТ содержание вредных веществ в дымовых газах существенно ниже предельно допустимых значений. Развитие данной технологии использования угля Межегейского месторождения позволит снизить расход топлива на теплогенерирующих установках и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.

Исследована возможность использования азотсодержащих углеродных нанотрубок (N-УНТ) в качестве носителя для синтеза атомарных палладиевых и платиновых катализаторов. Изучено влияние содержания металлов (0.2-2 мас. %) и метода нанесения (пропитка и осаждение) на дисперсность нанесенных Pd и Pt. Определены условия для получения 100%-го атомарного катализатора: использование предшественника металла в катионной форме и содержание металла менее 0.5 мас. %. Установлено увеличение частоты оборота реакции разложения муравьиной кислоты в газовой фазе для получения водорода в 4 раза на атомах металлов, стабилизированных на пиридиноподобных азотных центрах N-УНТ, по сравнению с наночастицами размером ~1 нм. Атомарные металлические катализаторы проявляют бóльшую селективность по водороду и позволяют уменьшить концентрацию CO более чем в 2 раза. Установлена стабильность Pd и Pt атомарных форм в ходе реакции, протекающей при повышенных температурах.