Продукты основной химической технологии. Химпродукты для электротехники (см. соотв. отрасль). Фотохимические продукты (кроме пленок, бумаги, пластинок - см. 778.5)

Рассмотрены задачи и методы моделирования и проектирования теплотехнических систем и оборудования теплоэнергетических установок; методы решения задач моделирования теплотехнического и электротехнического оборудования теплоэнергетических установок средствами различных программ, в том числе FLOWNEX, ANSYS и MATLAB. Приведены примеры решения проектных задач.

Проанализированы особенности формирования химической стойкости нитратов целлюлозы в процессе их получения. Изложена концепция выбора критериев по термостабильности нитратов целлюлозы и порохов на их основе, базирующаяся на исследовании влияния молекулярной физической структуры нитратов целлюлозы на кинетические параметры термического распада, рассмотрены методы их количественной оценки на основании кинетических закономерностей термического и термогидролитического распада в процессе их производства, полученных манометрическим, хроматографическим методами, а также современными методами ДСК и ТГА.

Изложены технологические аспекты процессов нитрования, ацилирования, получения сложных эфиров, сульфирования, гидратации и дегидратации. В конце каждой главы приведена лабораторная работа, включающая синтез и идентификацию химических продуктов.

Рассмотрены типовая технология производства экстракционной фосфорной кислоты, существующие подходы к исследованию химико-технологических процессов и разработке эффективных технологий и оборудования химических заводов.

Рассмотрены типовая технология производства аммиачной селитры, существующие подходы к исследованию химико-технологических процессов и разработке эффективных технологий и оборудования химических заводов.

Кратко изложены технология получения и принцип работы основного и вспомогательного оборудования производства таблеток ацетилсалициловой кислоты, представлены расчеты материального баланса операций и стадий производства, приведены примеры технологических расчетов основного и вспомогательного оборудования производства.

Изложены основы фармацевтического анализа и стандартизации лекарственных средств и биологически активных соединений, рассмотрены содержание и методики выполнения лабораторных работ по контролю качества фармацевтической продукции.

Кислотный гидролиз полисахаридов растительных материалов традиционно подразделяют на гидролиз разбавленными и концентрированными кислотами. Такое разделение обусловлено существенным различием в механизме гидролиза полисахаридов. Для разбавленных кислот исследования гидролиза полисахаридов растительных материалов, как правило, лежат в области концентраций минеральных кислот 0,5–10,0 % или касаются автогидролиза без использования минеральных кислот. Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. Гидролиз с использованием разбавленных минеральных кислот отличается значительным расходом реагентов и наличием в гидролизате продуктов распада углеводов. Автогидролиз характеризуется относительно низким выходом моносахаридов, высокими энергозатратами на проведение процесса и образованием большого количества побочных продуктов неуглеводного характера. Методы гидролиза полисахаридов древесных материалов минеральными кислотами в диапазоне концентраций менее 0,5 % не исследованы. Причиной, на наш взгляд, стало утверждение о том, что кислота в процессе гидролиза расходуется (от 5 до 20 г/кг сухого сырья) на нейтрализацию зольных компонентов растительных материалов. Соответственно, при проведении гидролиза низкими концентрациями минеральной кислоты возможны ее полная нейтрализация и переход процесса в режим автогидролиза. Цель работы – проверка эффективности осуществления процесса гидролиза гемицеллюлоз березы при ультранизких (менее 12,5 г/кг абсолютно сухой древесины) расходах серной кислоты для последующего получения ксилита. Исследован процесс гидролиза гемицеллюлоз древесины березы при ультранизких концентрациях серной кислоты. Показана возможность практически полного гидролиза гемицеллюлоз серной кислотой концентрацией 0,10–0,25 %. Процесс гидролиза гемицеллюлоз ультранизкими концентрациями кислоты хорошо описывается реакцией первого порядка. Рассчитанные по экспериментальным данным основные кинетические константы позволяют утверждать, что процесс занимает промежуточное положение между автогидролизом и традиционным гидролизом гемицеллюлоз серной кислотой концентрацией более 0,5 %. Разработанный метод проведения процесса выгодно отличается от известных способов гидролиза гемицеллюлоз низкими расходами серной кислоты (более чем в 5 раз) и энергетических ресурсов. Гемицеллюлозные гидролизаты, полученные в режимах с ультранизкой концентрацией кислоты, обладают высокой доброкачественностью и могут быть использованы в производстве ксилита.

Микрокристаллическая целлюлоза – распространенный продукт, используемый в фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. Получают микрокристаллическую целлюлозу жидкофазным гидролизом хлопковой или древесной беленой целлюлозы разбавленными 0,5…10,0 %-ми минеральными кислотами при температуре 100…140 ○С. Данный процесс требует значительного расхода кислоты, воды и тепловой энергии. Процесс производства микрокристаллической целлюлозы в целом весьма затратный, что определяет ее высокую стоимость и необходимость поиска альтернативных методов гидролиза целлюлозы. Предложено проводить гидролиз целлюлозы концентрированной хлористоводородной кислотой, образующейся при абсорбции хлористого водорода. Исследованы процессы адсорбции хлористого водорода древесной беленой целлюлозой влажностью 8…18 %. Показано, что адсорбция хлористого водорода определяется влажностью целлюлозы и составляет 3…5 % от массы сухой целлюлозы. Сорбция хлористого водорода приводит к образованию во влаге сырья соляной кислоты концентрацией 25…40 %, значительному разогреву массы и быстрому гидролизу аморфной фракции целлюлозы. Выявлено, что применение чистого хлористого водорода обуславливает сильное потемнение и гумификацию целлюлозы. Рекомендуем использование газовоздушных смесей хлористого водорода для насыщения целлюлозы, что значительно снизит температуру сорбции и исключит сильное потемнение целлюлозы в процессе гидролиза. Адсорбция хлористого водорода целлюлозой протекает с очень высокой скоро- стью и сопровождается образованием хорошо видимого фронта сорбции температурой 45…60 °C. Гидролиз происходит в течение 15…30 мин при 40…60 °C до полного разложения аморфной фракции целлюлозы. Образуется очень небольшое количество моносахаридов (4 % сухой целлюлозы). Выход микрокристаллической целлюлозы высокий – более 95 %. Последние два факта, вероятно, объясняются характерной для гидролиза концентрированными кислотами рекристаллизацией части аморфных фрагментов макромолекул целлюлозы. Полученный продукт по данным ИК -спектроскопии, рентгеновской дифракции и вискозиметрии идентичен коммерческим образцам микрокристаллической целлюлозы известных фирм. Показана высокая эффективность процесса гидролиза целлюлозы газовоздушными смесями хлористого водорода в сравнении с традиционными способами получения микрокристаллической целлюлозы.

Рассмотрен процесс пиролиза этана в условиях химической неравновесности с учетом кинетического механизма химического реагирования. Предложена математическая модель пиролиза этана, основанная на системе взаимосвязанных нестационарных реакторов идеального смешения. Проанализировано влияние основных режимных параметров на формирование целевого продукта – этилена.

Рассмотрены важнейшие процессы промышленной органической химии, такие как каталитический крекинг, алкилирование алкенов, бензола, фенолов, ароматизация высших и низших алканов, изомеризация парафинов.

Рассмотрены процессы нитрования, гидрирования, галогенирования, алкилирования, окисления, оксимирования, амидирования и гидролиза. Каждая глава содержит теоретический материал и лабораторные работы по получению и идентификации исходных и промежуточных веществ.

Кратко изложена технология производства ацетилсалициловой кислоты, на примере процесса ее получения рассмотрены принципы расчета и выбора оборудования для химико-фармацевтических производств.

В учебном пособии рассмотрены: физическая сущность процессов экстрагирования вообще и электроразрядного экстрагирования, в частности, технологические аспекты экстрагирования биологически активных компонентов из растительного сырья, качество получаемых экстрактов, принципиальное технологическое оформление процессов экстрагирования веществ из твердой фазы, кинетические закономерности процесса экстрагирования, массообмен во внешней и внутренней (твердой) фазах, кинетический расчет аппаратов, целью которого является определение габаритов аппарата, обеспечивающих заданную производительность, интенсификация процесса и аппаратура для его проведения. Основное внимание в книге уделено, в соответствии с ее названием, ускорению массообмена в процессе экстрагирования за счет создания в системе «жидкость-твердое» электрических разрядов, вызывающих, как показывают экспериментальные исследования, не только интенсификацию внешнего, но и внутреннего массообмена — за счет проникновения турбулентных пульсаций внутрь тела, разрушения мембранных оболочек клеток сырья растительного и животного происхождения, а в ряде случаев и за счет измельчения частиц твердой фазы.

В монографии обобщены имеющиеся сведения о микофильных грибах,как продуцентах антибиотических веществ с антибактериальным спектром действий пигментов,липидов,стимуляторов роста растений. Обобщаются вопросы изучения микофильных грибов , как наиболее перспективных объектов для использования в защите с/х растений от болезней, вызываемых фитопатогенными грибами.

Одним из основных потребителей микрокристаллической целлюлозы является фармацевтическая промышленность, где такую целлюлозу используют в качестве связующего компонента и наполнителя при прямом прессовании таблеток. Микро- кристаллическую целлюлозу получают кислотным гидролизом целлюлозы, при этом, как правило, происходит снижение ее белизны, что связано с деструкцией образующих- ся при гидролизе сахаров и последующим образованием окрашенных продуктов. Их состав и свойства зависят от способа гидролиза, концентрации кислоты, температуры и времени проведения процесса. Одним из наиболее перспективных методов получения микрокристаллической целлюлозы является газофазный гидролиз целлюлозы газо-воздушными смесями хлористого водорода. Способ отличается высокой скоростью протекания гидролиза, низкими расходом реагентов и энергетическими затратами. Требования фармацевтической промышленности определяют необходимость получения микрокристаллической целлюлозы с высокой белизной. Цель работы – подбор режимов отбелки микрокристаллической целлюлозы с использованием в качестве отбеливающих агентов гипохлорита натрия и пероксида водорода. Для исследования брали микрокристаллическую целлюлозу, полученную газофазным гидролизом беленой древесной целлюлозы. Белизну и величину желтого оттенка микрокристаллической целлюлозы определяли методом цифровой цветометрии на планшетном сканере. Показано, что гипохлорит натрия и пероксид водорода позволяют достичь белизны не менее 90 % и интенсивности желтого оттенка не более 3 усл. ед. Качественная отбелка может быть проведена даже для образцов микрокристаллической целлюлозы с исходной белизной около 40 %. Гипохлорит натрия отбеливает наиболее эффективно при рН отбельного раствора 2…3. Пероксид водорода при рН 10…11 также позволяет добиться высокой белизны микрокристаллической целлюлозы, однако расход активного кислорода в этом случае более чем в 3 раза выше в сравнении с расходом активного хлора. Установлено, что красящие вещества микрокристаллической целлюлозы, полученной методом газофазного гидролиза, состоят из двух хромофорных групп, обесцвечивающихся с различной скоростью. Легкоокисляемая группа компонентов составляет около 90 % от общего количества красящих веществ, а трудноокисляемые компоненты – около 10 % и обуславливают интенсивность желтого оттенка микрокристаллической целлюлозы. Определены режимы отбелки микрокристаллической целлюлозы гипохлоритом натрия и пероксидом водорода с получением образцов, имеющих белизну, сравнимую с белизной импортных образцов. Для цитирования: Сизов А.И., Пименов С.Д., Строителева А.Д., Строителева Е.Д. Отбелка микрокристаллической целлюлозы, полученной методом газофазного гидролиза // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 6. С. 173–183. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6-173-183
One of the main consumers of microcrystalline cellulose (MCC) is the pharmaceutical industry, where MCC is used as a binder and filler in direct compression of tablets. MCC is produced by acidic hydrolysis of cellulose, which usually results in a decrease in whiteness. This is due to the destruction of sugars formed during hydrolysis and the subsequent formation of colored products. The composition and properties of these products depend on the method of hydrolysis, acid concentration, temperature, and process duration. One of the most promising methods for producing MCC is gas-phase hydrolysis of cellulose with hydrogen chloride gas-air mixtures. The method has a high rate of hydrolysis, low reagent and energy consumption. The requirements of the pharmaceutical industry determine the need to produce MCC with high whiteness. The research purpose is to select bleaching modes for MCC using sodium hypochlorite and hydrogen peroxide as bleaching agents. MCC produced by gas-phase hydrolysis of bleached wood pulp was used during the study. The whiteness and intensity of the yellow tint of MCC in the bleaching process were determined by digital colorimetry on a flatbed scanner. The paper shows that sodium hypochlorite and hydrogen peroxide allow achieving the whiteness not less than 90 % and the intensity of the yellow tint not more than 3 standard units. High-quality bleaching can be carried out even for MCC samples with an initial whiteness of about 40 %. The most effective bleaching agent is sodium hypochlorite when the pH of the bleaching solution is 2–3. Hydrogen peroxide also provides high whiteness of MCC at pH of 10–11. However, the consumption of active oxygen (AO) for bleaching is more than three times higher in comparison with the consumption of active chlorine (ACh). It was found that the dyes of MCC produced by gas-phase hydrolysis consist of two chromophore groups that decolorize at different rates. The easily oxidized group of components makes up about 90 % of the total amount of dyes, and the resistant to oxidation components make up about 10 % and determine the intensity of the yellow tint of MCC. The modes of bleaching MCC with sodium hypochlorite and hydrogen peroxide to produce samples with whiteness comparable to that of imported samples were determined. For citation: Sizov A.I., Pimenov S.D., Stroiteleva A.D., Stroiteleva K.D. Bleaching of Microcrystalline Cellulose Produced by Gas-Phase Hydrolysis. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 6, pp. 173–183. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6-173-183

Эффективным способом переработки отходов целлюлозно-бумажной промышленности, в частности шлам-лигнина, является пиролиз, посредством которого получают товарный продукт – углеродный адсорбент. Наиболее распространенный метод – метод термохимической активации с использованием гидроксидов натрия и калия, позволяющий производить углеродные наноструктурированные материалы с высокими адсорбционными свойствами, особенно при адсорбции из жидкой фазы. Исследовано влияние условий синтеза углеродных адсорбентов из шлам-лигнина на их адсорбционные свойства с использованием в качестве активирующего агента гидроксида натрия. Шлам-лигнин выделяли в лабораторных условиях путем обработки лигнинсодержащей сточной воды коагулянтом оксихлоридом алюминия. Применили метод планированного эксперимента – ротатабельный центральный композиционный план второго по- рядка. Изучено действие основных факторов, определяющих адсорбционные свойства углей: температуры, продолжительности пиролиза и дозировки гидроксида натрия, – на выходные параметры, характеризующие эффективность адсорбции из жидкой фазы, т. е. иодное число и осветляющую способность по метиленовому голубому. Получили экспериментальные данные, по которым построили поверхности отклика, иллюстрирующие влияние перечисленных факторов на выходные параметры. Установлено положительное влияние температуры пиролиза и дозировки щелочи на адсорбционные свой- ства синтезированных углей. Адсорбционная активность по иоду составила 300 %, по метиленовому голубому – 1000 мг/г, что свидетельствует о развитой микро- и мезопористой поверхности и возможности использования данных соединений для адсорбции как газов и паров, так и органических веществ из растворов. Образцы синтезированных из шлам-лигнина активных углей были испытаны в качестве адсорбентов лигнина из сточной воды. Полученные зависимости коррелируют с данными, характеризующими влияние параметров пиролиза на осветляющую способность углей по метиленовому голубому. Показана высокая эффективность адсорбентов из шлам-лигнина при удалении лигнина из растворов – значение удельной адсорбции составило около 1500 мг/г. Для цитирования: Воронцов К.Б., Богданович Н.И., Седова Е.Л., Соловьева П.В. Формирование адсорбционных свойств углеродных наноструктурированных материалов термохимической активации шлам-лигнина // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 4. С. 181–189. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-4-181-189.
Pyrolysis is an effective way to process waste of the pulp and paper industry, in particular, sludge-lignin, which makes it possible to obtain a commercial product – a carbon adsorbent. The method of thermochemical activation using sodium and potassium hydroxides is now widely used in pyrolysis of wood waste processing. This method enables the production of carbon nanostructured materials with high adsorption properties, especially when adsorbed from the liquid phase. The paper studies the influence of conditions for the synthesis of carbon adsorbents of sludge-lignin on their adsorption properties using sodium hydroxide as an activating agent. Sludge-lignin was obtained under laboratory conditions by treating lignin-containing wastewater with aluminum oxychloride coagulant. We applied the method of the planned experiment: a rotatable central composite design of the second order for three factors. We studied the influence of the main factors determining the adsorption properties of coals, namely, temperature, pyrolysis duration and sodium hydroxide dosage, on the values of output parameters characterizing the adsorption efficiency from the liquid phase, i.e. the iodine number and the adsorption capacity of methylene blue removal. We obtained experimental data, which were used to construct response surfaces illustrating the influence of the experimental factors on the output parameters. The positive effect of pyrolysis temperature and alkali dosage on the adsorption properties of the synthesized coals was found. The following results were obtained: the adsorption activity for iodine – 300 %, for methylene blue – 1000 mg/g; indicating a developed micro- and mesoporous surface and the possibility of using these compounds for adsorption of both gases and vapors, and organic substances from solutions. Therefore, samples of activated carbons synthesized from sludge-lignin were tested as lignin adsorbents of lignin-containing wastewater. The obtained dependences correlate well with the data describing the influence of pyrolysis adsorbents of sludge-lignin in the removal of lignin from solutions was shown. The value of the specific adsorption was about 1500 mg/g. For citation: Vorontsov K.B., Bogdanovich N.I., Sedova E.L., Solovyova P.V. Formation of Adsorption Properties of Carbon Nanostructured Materials by Thermochemical Activation of Sludge-Lignin. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 4, pp. 181–189. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-4-181-189

Приведены современные представления о структуре целлюлозы и нитратов целлюлозы, рассмотрены основные химические, физические, физико-химические и энергетические свойства последних, также теоретические основы процессов получения НЦ. Обсуждены преимущества и недостатки основных методов получения НЦ, особенности процесса нитрования целлюлозы смесями азотной, серной кислот и воды, факторы, влияющие на него.

Рассмотрены вопросы классификации оборудования. Перечислены требования, предъявляемые к оборудованию. Основное внимание уделено вопросам надежности аппаратов и технологических линий, а также материалам для изготовления оборудования, их разрушению и способам защиты конструкций от коррозии. Изложены методы исследования коррозионной стойкости металлических конструкционных материалов.

Рассмотрены теоретические основы представлений о важнейших классах органических соединений, приведены методики выполнения лабораторных работ, задания для самостоятельной аудиторной и домашней работы студентов.

Представлены методы синтеза и анализа производных первичных и вторичных метаболитов растительного происхождения. Приведены сведения о модифицировании компонентов растительной биомассы, используемых в различных технологиях химической переработки. Материалы используются при выполнении работ в лаборатории.

Приведено описание методов определения содержания основных компонентов в древесных тканях и группового анализа экстрактивных веществ древесины, коры и древесной зелени. Представленные материалы используются при выполнении работ в лаборатории.

Рассматриваются химическая технология серы, серной, хлороводородной и фтороводородной кислот, их основные свойства. Представлены данные по сырьевым материалам и физико-химическим основам технологий.

Представлены результаты исследования процесса гидролитической деструкции лигноцеллюлозного материала, активированного паровзрывной обработкой, разработаны методы и технология получения микрокристаллической целлюлозы на базе созданных методов расчета.

Представлены материалы по техногенным отходам и методам их утилизации, сведения по основным методам переработки отходов серы, производства хлорида бария и теплоэнергетики в композиционные материалы строительного назначения. Описаны исследования по разработке таких материалов и технологии, предложенные авторами.

Представлен материал, охватывающий вопросы модификации и интенсификации процессов получения нитратов целлюлозы и исследования их физико-химических свойств с точки зрения получения материалов с новым или улучшенным комплексом свойств.

Описаны химические свойства N-окисей пиридина. Основное внимание уделено химии, методам получения и свойствам ценных продуктов органического синтеза.

Дано описание промышленных методов производства ароматических углеводородов, способы их выделения, химические превращения и использование аренов.

Рассмотрены процессы нитрования, гидрирования, галогенирования, алкилирования и амидирования. К каждой главе предложен лабораторный практикум по последовательному получению и идентификации исходных и промежуточных веществ для синтеза конечного продукта ‒ N,N-диметил- анилина.

Изложены теоретические основы процесса старения полимеров и механизмов действия стабилизаторов и антиокислительных присадок к смазочным маслам и топливам. Рассмотрены химические свойства, сырьевая база, закономерности протекания основных и побочных процессов получения, технологические схемы производства, области применения стабилизаторов полимеров, присадок к смазочным маслам и топливам. Обсуждена роль активных форм кислорода и особенности протекания радикально-цепных окислительных процессов в живых организмах, рассмотрены основные типы природных и синтетических биоантиоксидантов.

Приведены основные теоретические положения, лежащие в основе реакций в области газохимии, и промышленные технологии получения основных типов химических продуктов на основе синтез-газа и метанола.

Рассмотрены типовые химические процессы, протекающие на основе ароматических углеводородов органического синтеза.

Рассмотрены определение, классификация, теории упрочнения неорганических композиционных материалов и методы их испытаний. Изложены точки зрения различных авторов на механизм упрочнения композиционных материалов.

Рассмотрены физико-химические свойства аммиачной селитры, технические требования к различным маркам аммиачной селитры и её взрывчатые свойства в составах промышленных взрывчатых веществ. Приведены стандартизованные методики изучения и анализа физико-химических свойств и методы определения взрывчатых свойств аммиачной селитры в составах взрывчатых веществ.

Рассмотрены научные и технологические основы процессов производства углеводородного сырья, его основные источники, производство низших и высших парафинов, технология процессов пиролиза, производство и выделение этилена и пропилена, переработка вторичных продуктов пиролиза, процессы олигомеризации и изомеризации, производство ароматических углеводородов, оксигенатов (метил-трет-бутилового эфира) и диметилового эфира.

Представлен обзор современных теоретических методов исследования и применяемых в настоящее время пакетов прикладных программ для выполнения квантовохимических расчетов и визуализации результатов моделирования и оптимизации.

Цель пособия – показать студентам взаимосвязь между технологией производства органических продуктов и требованиями потребителей к их качеству, что позволяет понять обоснованность введения нормируемых показателей в нормативную документацию и возможность достижения этих значений путем регулирования технологических параметров. В пособии приведены промышленные методы получения некоторых органических продуктов, для которых предусмотрен лабораторный практикум по сертификационным испытаниям с указанием нормативных документов на методы испытаний.

Рассмотрены научные и технологические процессы производства сырья для получения ПАВ: парафинов, олефинов, аминов, ароматических углеводородов, синтетических жирных кислот, высших жирных спиртов, оксидов этилена и пропилена.

Представлен материал, охватывающий вопросы модификации молекулярной, аморфно-кристаллической и надмолекулярной структур природных целлюлоз химическими и электрофизическими и радиационно-химическими методами и исследования их физико-химических свойств с точки зрения последующей химической переработки.

Рассмотрены классификация, теоретические основы каталитических процессов органической технологии. Обсуждены технико-технологические аспекты выбора, производства и эксплуатации катализаторов процессов органического и нефтехимического синтеза. Представлен обзор современных промышленных катализаторов процессов нефтепереработки, органического и нефтехимического синтеза, обозначены актуальные направления развития производства катализаторов. Предложены контрольные вопросы для проверки усвоения материала.

Рассматриваются оценка и анализ процесса внедрения продуктовых инноваций на малых предприятиях. Раскрываются сущность продуктовых инноваций и их специфика в социально значимых секторах экономики, принципы и критерии, определяющие систему показателей их оценки. На основе сравнительного анализа существующих методов и методик оценки эффективности инноваций разработана методика интегральной оценки эффективности инноваций в фармацевтическом секторе с учетом их социальной значимости. Показано использование ее результатов в стратегическом управлении предприятиями. На этой основе проведено моделирование процесса управления инновационной деятельностью на малом промышленном предприятии.

Представлен обзор литературных данных по алкилированию ароматических углеводородов, источникам сырья, алкилирующим агентам, катализаторам, используемым в процессе алкилирования и некоторым перспективным процессам алкилирования, реализованным в промышленности.

Лиственница сибирская (Larix sibirica L.) – одна из основных промышленных пород хвойных древесных растений России. В настоящее время древесная зелень лиственницы – отход лесозаготовительного производства – используется недостаточно. Это связано с неполной изученностью состава соединений и изменчивости самого сырьевого источника в связи с опадением хвои. Цель исследования – установление состава соединений углеводородов и сложных эфиров, содержащихся в хвое лиственницы сибирской летнего и осеннего сборов. Экстрактивные вещества извлекали из древесной зелени пропанолом-2, затем, после отгонки растворителя, выделяли вещества, растворимые в петролейном эфире (40–70 ºС). Последние разделили на свободные кислоты (31,5 % для зеленой хвои и 28,0 % для желтой) и нейтральные вещества (59,8 % для зеленой и 48,1 % для желтой). Далее нейтральные вещества хроматографировали на силикагеле: углеводороды (2,43 и 3,02 %, здесь и далее процент от нейтральных веществ зеленой и желтой хвои соответственно), сложные эфиры (31,3 и 33,8 %) и триглицериды (11,70 и 6,44 %). Фракции сложных эфиров и триглицеридов подвергли щелочному гидролизу и получили кислотные составляющие сложных эфиров (9,12 и 24,80 %) и триацилглицеринов (17,43 и 26,15 %). Фракции неомыляемых соединений кроме спиртов содержали неомыляемые вещества с неизмененными значениями Rf на тонкослойной хроматографии. Фракции неомыляемых веществ хроматографировали на силикагеле, а затем дополнительно – на силикагеле с нитратом серебра. Выделенные соединения фитостеринов и некоторых углеводородов идентифицировали методом ЯМР-спектроскопии. В кислотной составляющей сложных эфиров главные компоненты линолевая и линоленовая кислоты. Группа углеводородов представлена сесквитерпенами в обоих сборах хвои. Идентифицирован новый для хвойных растений ароматический углеводород – геранил-п-цимен. Впервые из зелени лиственницы сибирской выделены полипренолы, структура которых по данным ЯМР-спектроскопии и масс-спектрометрии EMS отличается от полипренолов ели и сосны длиной цепи. Содержат изопренологи от 14 до 20 изопреновых звеньев в цепи молекул с преобладанием пренола-17. Выход полипренолов составил 12,8–14,9 % от нейтральных веществ желтой и зеленой хвои соответственно. Из зеленой выделены тетрациклические тритерпеновые спирты и стерины. Тритерпеновые спирты в желтой хвое не найдены. Для цитирования: Миксон Д.С., Рощин В.И. Углеводороды и сложные эфиры экстрактивных веществ хвои лиственницы сибирской // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 3. С. 170–185. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-170-185
Siberian larch (Larix sibirica L.) is the main commercial species in Russia. Currently, larch woody greens are underutilized. They are considered a waste product from logging. This is due to the lack of knowledge on the composition of compounds and the variability of the raw material source itself as a result of the fall of the needles. The research purpose is to study the composition of hydrocarbons and esters from Siberian larch needles in summer and autumn collection from the Tomsk region. The shredded needles were extracted with propan- 2-ol; then, after distillation of the solvent, substances soluble in petroleum ether (PE, 40–70 °С) were isolated. The latter were divided into free acids (31.5 % for green needles and 28.0 % for yellow needles) and neutral substances (59.8 and 48.1 %, respectively). Then, neutral substances were chromatographed on silica gel: hydrocarbons (2.43 and 3.02 %, hereinafter from neutral substances of green and yellow needles, respectively), esters (31.30 and 33.80 %) and triglycerides (11.70 % and 6.44 %). The ester and triglyceride fractions were exposed to alkaline hydrolysis and the acidic components of esters (9.12 and 24.80 %) and triacylglycerols (17.43 and 26.15 %) were produced. Fractions of unsaponifiable compounds, in addition to alcohols, contained unsaponifiables with unchanged Rf values on thin-layer chromatography (TLC). Fractions of unsaponifiables were chromatographed on silica gel, and then the isolated fractions were additionally chromatographed on silica gel with silver nitrate. The isolated compounds were identified by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. In the acidic component of esters, the main components are linoleic and linolenic acids. Hydrocarbons are represented by sesquiterpenes in both collections of needles. A new aromatic hydrocarbon for coniferous plants, geranyl-p-cymene, has been identified. For the first time, polyprenols were isolated from Siberian larch greens, the structure of which differs from spruce and pine polyprenols by chain length according to NMR spectroscopy and mass spectrometry data. They contain from 14 to 20 isoprene links in the chain of molecules with predominance of prenol-17. The yield of polyprenols was 12.8–14.9 % of neutral substances of yellow and green needles, respectively. Tetracyclic triterpene alcohols and sterols were isolated from green needles. Triterpene alcohols were not found in yellow needles. For citation: Mikson D.S., Roshchin V.I. Hydrocarbons and Ethers of Extractive Substances of Siberian Larch Needles. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 3, pp. 170–185. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-170-185.

Данные методические указания содержат основные требования и детальные разъяснения по выполнению курсового проекта, связанного с разработкой технологической схемы производственной установки. Главное внимание уделено приобретению обучающимися практических навыков проектной работы.

Проведено теоретическое обоснование принципиально нового подхода к изучению термодинамики и кинетики реальных межфазных процессов. Рассмотрены уравнения адсорбции и методы расчета дифференциальных теплот адсорбции в рамках теории полимолекулярной адсорбции в различных модельных представлениях для идеальных и реальных (c обобщенным фактором неидеальности) физико-химических процессов, протекающих на межфазной границе. Изучена кинетика и термодинамика межмолекулярных взаимодействий углеводородных, фторированных природных ПАВ в адсорбционном слое. Разработан адсорбционно-термодинамический метод исследования природы поверхностей и апробирован в приложении к гетерогенному твердофазному катализу и катализу в расплавах, к лигнинсодержащим полиэлектролитным системам. Рассмотрено новое направление в теории и практике флотационного обогащения полезных ископаемых.

Технические лигнины образуются из природных лигнинов при химической или биохимической переработке растительного сырья. С помощью модификации из лигнинов можно получать ценные продукты, в том числе мономеры, полимерные материалы и композиты. Приводятся результаты исследования нитрования гидролизного лигнина в различных условиях. Цель исследования – получение нитрованного гидролизного лигнина с максимальным выходом и максимальным содержанием азота, поэтому нитрование проводили с помощью азотной кислоты в среде «вода – апротонный растворитель» (1,4-диоксан, диметилсульфоксид, тетрагидрофуран, диметилформамид, ацетонитрил). В качестве нитрующего реагента также был использован ацетилнитрат, который является смешанным ангидридом азотной и уксусной кислот. Поэтому расход уксусного ангидрида при синтезе ацетилнитрата был взят с учетом воды, присутствующей в концентрированной азотной кислоте. Ацетилнитрат получали с помощью реакции уксусного ангидрида и концентрированной азотной кислоты при комнатной температуре в течение 30 мин. В отличие от азотной кислоты ацетилнитрат является мягким нитрующим реагентом. Нитрование проводили в установке с обратным холодильником на кипящей водяной бане в течение 2…5 мин (нитрование азотной кислотой) или 1…60 мин (нитрование ацетилнитратом). По завершении реакции нитрования продукты были выделены, промыты дистиллированной водой и высушены до постоянной массы без нагревания. При нитровании азотной кислотой максимальный выход нитрованного гидролизного лигнина (83…101 %) достигается с использованием диоксана, ацетонитрила и тетрагидрофурана, а максимальное содержание азота (4,3…4,5 %) – с использованием 1,4-диоксана, ацетонитрила. Применение диметилсульфоксида и диметилформамида приводит к снижению выхода продукта до 23…35 %, к меньшему содержанию в нем азота 1,3…3,9 % и повышенному содержанию кислорода, что указывает на протекание не только нитрования, но и деполимеризации и окислительных превращений. При нитровании ацетилнитратом реакция проходит в течение 1…3 мин, при этом в продукте содержится до 4,7 % азота. На ИК-спектрах нитрованных гидролизных лигнинов появляются новые полосы поглощения при 1555 и 1710 см–1, обусловленные наличием карбоксильных и нитро-групп. Для цитирования: Лахманов Д.Е., Хабаров Ю.Г., Вешняков В.А., Ёкубжанов М.Р. Нитрование гидролизного лигнина в водно-апротонных средах // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 5. С. 184–192. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-5-184-192. Финансирование: Исследования проведены при финансовой поддержке гранта РНФ № 18-73-00250 с использованием оборудования ЦКП НО «Арктика» САФУ
Industrial lignins are formed from native lignins during chemical or biochemical processing of plant raw materials. Lignins can be modified to produce valuable products, including monomers, polymeric materials, and composites. The article presents the results of a study of hydrolysis lignin nitration under various conditions. The aim of the study was to obtain a nitrated hydrolysis lignin with a maximum yield and maximum nitrogen content. Therefore, the nitration was carried out using nitric acid in a water-aprotic solvent binary mixtures (1,4-dioxane, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, dimethylformamide, acetonitrile). Acetyl nitrate, which is a mixed anhydride of nitric and acetic acids, was also used as a nitrating agent. In this regard, the consumption of acetic anhydride in the synthesis of acetyl nitrate was used taking into account the water present in concentrated nitric acid. Acetyl nitrate was obtained by the reaction of acetic anhydride and concentrated nitric acid at room temperature for 30 min. Acetyl nitrate is a mild nitrating agent opposed to nitric acid. Nitration was carried out under reflux in a boiling water bath for 2–5 min (with nitric acid) or 1–60 min (with acetyl nitrate). Upon completion of the nitration reaction, the products were filtered, washed with distilled water and dried to constant weight without heating. When nitration was performed with nitric acid, the maximum yield of nitrated hydrolysis lignin (83–101 %) was achieved using 1,4-dioxane, acetonitrile, and tetrahydrofuran; and the maximum nitrogen content (4.3–4.5 %) was achieved using 1,4-dioxane or acetonitrile. The use of dimethyl sulfoxide and dimethylformamide leads to a decrease in the product yield to 23–35 %, to a lower nitrogen content of 1.3–3.9 % and an increased oxygen content, which indicates the occurrence of not only nitration, but also depolymerization and oxidative transformations. When nitration with acetyl nitrate, the reaction takes place for 1–3 min, herewith the product contains up to 4.7 % of nitrogen. On the IR spectra of nitrated hydrolysis lignins, new absorption bands appear at 1555 and 1710 cm–1 due to the appearance of carboxyl and nitro groups. For citation: Lakhmanov D.E., Khabarov Yu.G., Veshnyakov V.A., Yokubjanov M.R. Nitration of Hydrolysis Lignin in Water-Aprotic Solvent Mixtures. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 5, pp. 184–192. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-5-184-192 Funding: The research was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation grant No. 18-73-00250 using the equipment of the NArFU’s Core Facility Center “Arktika”.

Пособие составлено на основе современных теоретических и практических положений теории изготовления твердых лекарственных форм и включает технологические схемы различных методов производства порошков, пеллет (микросфер), таблеток в зависимости от технологических и фармакологических свойств прессуемых масс. Практические работы подобраны с учетом доступности исследуемого материала, реактивов и оборудования, возможности выполнения в отведенное для занятий время, каждая работа содержит теоретическое обоснование, порядок выполнения, способ учета результатов, вопросы для самопроверки.

The subjects of the study are samples of fruits of several species of barberry and wild rose. The aim of work is studying the chemical composition of phenolic compounds (PC) and comparative assessing the quantitative content of flavonoids as the most valuable PC group in different species of fruits. PC composition research was completed applying HPLC method in reverse-phase mode. Different concentrations of ethyl alcohol were employed to extract flavonoids while determining their total content. The extraction was carried out with the use of three methods: method of infusion (1, MI), in an ultrasonic extractor (2, US) and under the influence of super high frequencies electromagnetic field (3, SHF). Species differences were assessed on UV spectra of the colored complexes of PC extracts with aluminum chloride. 13 PC components content was quantified for fruits collected in 2014-2016. Dominating components were revealed: they are chlorogenic acid and hyperoside. Species of barberry with the most valuable PC sets were determined: Dark purple barberry (Berberis vulgaris f. atropurpurea Regel), Thunberg barberry (Berberis thunbergii DC) – samples of 2015 year of collection, Regel barberry (Berberis regeliana Kochne) – those of 2016. The total flavonoids (F) content measured by spectrophotometric method (with quercetin as a reference solution) while extracting them by infusion in three species of barberry fruits varies from 1,30 to 1,41 %. While defining the optimum extraction method maximum extent of F extraction from barberry fruits reached 39%, from wild rose fruits – 51,5 % (SHF-extraction). According to the results of the research there are recommendations given on using extracts as substances for producing medical and pharmaceutical herbal remedies and food additives with antioxidant properties. For citation: Kutakova N.A., Morozkova I.A., Vasiljeva N.N., Bashkina I.E, Aleksandrova Yu.V. Phenolic Compounds in Barberry and Wild Rose Fruits. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 115–124. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.115.
Предметом исследования являются образцы плодов барбариса и шиповника (розы) нескольких видов. Цель работы – изучение состава фенольных соединений и сравнительная оценка количественного содержания флавоноидов как наиболее ценной группы фенольных соединений в плодах растений различных видов. Исследования выполнены методом ВЭЖХ в обращенно-фазовом режиме. Для извлечения флавоноидов при определении их суммарного содержания использовали этиловый спирт различной концентрации. Экстракция проведена тремя методами: методом настаивания, в экстракторе с обработкой ультразвуком и под воздействием электромагнитного поля сверхвысоких частот. Оценка видовых различий выполнена по УФ-спектрам окрашенных комплексов фенольных соединений экстрактов с хлоридом алюминия. Определено количественное содержание 13 компонентов фенольных соединений в плодах, собранных в 2014–2016 гг. Выявлены доминирующие компоненты – хлорогеновая кислота и гиперозид. Установлены виды барбариса с наиболее ценным набором фенольных соединений в плодах: барбарис темно-пурпуровый (Berberis vulgaris f. atropurpurea Regel) и барбарис Тунберга (Berberis thunbergii DC) – образцы 2015 г., бар- барис Регеля (Berberis regeliana Kochne) – 2016 г. сбора. Суммарное содержание флавоноидов, определенное спектрофотометрическим методом (раствор сравнения – кверцетин) при их извлечении методом настаивания, составляет от 1,30 до 1,41 %. Максимальная степень извлечения флавоноидов из плодов барбариса наиболее эффективным методом составила 39,0 %, из плодов шиповника – 51,5 % (СВЧ- экстракция). На основании полученных данных подготовлены рекомендации по использованию экстрактов в качестве субстанций для получения фармацевтических фитопрепаратов и пищевых добавок с антиоксидантными свойствами. Для цитирования: Kutakova N.A., Morozkova I.A., Vasilieva N.N., Bashkina I.E., Aleksandrova Yu.V. Phenolic Compounds in Barberry and Wild Rose Fruits // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 115–124. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.115

Адсорбционные методы являются одними из наиболее распространенных при разделении химических веществ, однако внедрение адсорбционных технологий разделения сдерживается рядом факторов. Использование порошковых адсорбентов, обладающих магнитными свойствами, позволит интенсифицировать процессы адсорбции и отделения адсорбента от очищаемой фазы. Предлагаемые в настоящее время способы синтеза магнитовосприимчивых адсорбентов в большинстве своем многостадийны, сложны и дорогостоящи. Цель исследования – разработка простого и недорогого способа их синтеза путем пиролиза с использованием в качестве углеродсодержащего сырья гидролизного лигнина – крупнотоннажного отхода гидролизных производств, а в качестве активирующего агента и источника магнитных форм железа – оксида железа(III). Синтез адсорбентов проводился методом планированного эксперимента. Изучалось влияние условий синтеза (содержание оксида железа(III) в исходной смеси, температура, продолжительность пиролиза) на свойства получаемых продуктов, определялись адсорбционная активность адсорбентов по метиленовому голубому и по иоду, относительная магнитная восприимчивость, а также параметры пористой структуры адсорбентов (суммарный объем сорбирующих пор, объем микро- и мезопор). Пористую структуру исследовали методом низкотемпературной адсорбции азота. По адсорбционным показателям полученные магнитовосприимчивые адсорбенты превосходят ближайшие аналоги: максимальная адсорбционная активность по метиленовому голубому – 316 мг/г, что почти в 1,5 раза выше требований ГОСТ 4453–74 к осветляющему углю марки ОУ-Б; максимальная адсорбционная активность по иоду – 1290 мг/г, что в 2 раза выше требований ГОСТ 6217–74 к активному углю БАУ-А; относительная магнитная восприимчивость – в среднем в 2 раза выше, чем у магнетита; максимальный объем сорбирующих, микро- и мезопор – соответственно 0,200; 0,076 и 0,113 см3/г. Таким образом, адсорбенты, синтезированные по предложенному нами способу, показали хорошие адсорбционные и магнитные свойства и могут найти широкое применение в науке и технике. Кроме того, промышленное производство магнитовосприимчивых сорбентов на основе гидролизного лигнина позволит увеличить рентабельность гидролизных производств за счет выпуска ценного продукта и в некоторой мере решить проблему утилизации отвалов лигнина.

В монографии приведены современные тенденции модификации технического углерода в естественных и лабораторных условиях. Подробно описаны факторы, влияющие на окисление технического углерода, а также состав и методы оценки состава модифицированного продукта. Представлены основные направления использования модифицированного технического углерода.