Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634655)
Контекстум
.
Известия высших учебных заведений. Серия "Химия и химическая технология"

Известия высших учебных заведений. Серия "Химия и химическая технология" №2 2012 (190,00 руб.)

0   0
Страниц114
ID326342
АннотацияМеждисциплинарное издание, охватывающее подразделы теоретической химии, процессы и аппараты химической технологии. Рассматриваются проблемы на стыке физики и химии и химического аппаратостроения. Журнал публикует обзоры, статьи, краткие сообщения и научно-методические проблемы.
Известия высших учебных заведений. Серия "Химия и химическая технология" .— 2012 .— №2 .— 114 с. : ил. — URL: https://rucont.ru/efd/326342 (дата обращения: 24.04.2024)

Также для выпуска доступны отдельные статьи:
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ФОСФОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И В ПРОИЗВОДСТВЕ КАТАЛИЗАТОРОВ И СОРБЕНТОВ / Кочетков (90,00 руб.)
СИНТЕЗ И НЕКОТОРЫЕ РЕАКЦИИ АЛКЕНИЛ-ГЕМ.-ДИХЛОРЦИКЛОПРОПАНОВ / Злотский (90,00 руб.)
ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДРОТАВЕРИНА И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ И МЕТАБОЛИТОВ В БИООБРАЗЦАХ / Григорьев (90,00 руб.)
КАТАЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ СОЕДИНЕНИЙ ОСМИЯ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ОСМИЯ ПО РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ БРОМАТОМ КАЛИЯ АРСЕНИТА НАТРИЯ И НЕЙТРАЛЬНОГО КРАСНОГО КАТАЛИТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ / Хомутова (90,00 руб.)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА МОЧИ И МОЧЕВЫХ КАМНЕЙ И УСТАНОВЛЕНИЕ СВЯЗИ МЕЖДУ НИМИ / Кузьмичева (90,00 руб.)
ДАВЛЕНИЕ ПАРА МАКРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПО ДАННЫМ ЭФФУЗИОННОГО МЕТОДА КНУДСЕНА / Суров (90,00 руб.)
ВОССТАНОВЛЕНИЕ 4-НИТРОЗОДИФЕНИЛАМИНА ДИОКСИДОМ ТИОМОЧЕВИНЫ В БИНАРНОМ РАСТВОРИТЕЛЕ ДИМЕТИЛСУЛЬФОКСИД - ВОДА / Поленов (90,00 руб.)
ФУНКЦИЯ ФУКУИ КАК ИНДЕКС РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ МОНОЗАМЕЩЕННЫХ БЕНЗОЛА В РЕАКЦИИ АРОМАТИЧЕСКОГО НИТРОВАНИЯ / Крылов (90,00 руб.)
СИНТЕЗ И СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛАТРАТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТЕРЕФТАЛАТОВ МЕДИ(II) И КАДМИЯ(II) / Томуева (90,00 руб.)
ВЛИЯНИЕ рН НА АДСОРБЦИЮ ОЛЕАТА НАТРИЯ НА ТАЛЬКЕ ОНОТСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ / Яковлева (90,00 руб.)
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ / Братков (90,00 руб.)
ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ДИОКСИДОМАРГАНЦЕВЫХ АНОДОВ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ОКСИДАМИ МОЛИБДЕНА / Кузнецов (90,00 руб.)
КИНЕТИКА ТОПОГРАФИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ ПОЛИПРОПИЛЕНА ПОД ДЕЙСТВИЕМ АКТИВНОГО КИСЛОРОДА / Кувалдина (90,00 руб.)
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ДИСПЕРСНОСТИ ХИМИЧЕСКИ ОСАЖДЕННОГО КАРБОНАТА КАЛЬЦИЯ НА СВОЙСТВА ПВХ-КОМПОЗИЦИЙ / Нифталиев (90,00 руб.)
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ СОВМЕЩЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ ПЕНЬКОВЫХ И ДЖУТОВЫХ ВОЛОКОН И ИХ КРАШЕНИЯ КУБОВЫМИ И СЕРНИСТЫМИ КРАСИТЕЛЯМИ / Стокозенко (90,00 руб.)
ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ МЕТОДОМ ЖИДКОСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ / Аппазов (90,00 руб.)
РАДИКАЛЬНАЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ ДИЭТИЛФУМАРАТА В ПРИСУТСТВИИ ИОННОЙ ЖИДКОСТИ / Казак (90,00 руб.)
ГИДРИРОВАНИЕ ОКСИДОВ УГЛЕРОДА НА ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ CdxHg1-xTe / Федяева (90,00 руб.)
АНАЛИЗ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ИНГИБИТОРОВ СОЛЕОТЛОЖЕНИЙ И КОРРОЗИИ / Чаусов (90,00 руб.)
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ И ДЕМОНОМЕРИЗАЦИИ ПОЛИАМИДА В АППАРАТЕ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ / Липин (90,00 руб.)
АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ КЛАССИФИКАЦИИ / Беляков (90,00 руб.)
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ КИНЕТИКИ СИНТЕЗА И СТРУКТУРЫ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК, НАНОВОЛОКОН / Скичко (90,00 руб.)
МЕХАНИКА ДВИЖЕНИЯ СЫПУЧИХ СРЕД ПО КРИВОЛИНЕЙНЫМ ЛОПАТКАМ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЕЙ / Суханов (90,00 руб.)
VII МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «НОВЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ» / Хаширова (90,00 руб.)
ЭМАНУЭЛЕВСКИЕ ЧТЕНИЯ – 2011 / Варфоломеев (90,00 руб.)
МИКИТАЕВ АБДУЛАХ КАСБУЛАТОВИЧ. 50 ЛЕТ В НАУКЕ / Берлин (90,00 руб.)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Т 55 (2) ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2012 УДК 66.022.5:544.463 С.П. Кочетков, Н.Н. Смирнов, А.П. Ильин ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ФОСФОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И В ПРОИЗВОДСТВЕ КАТАЛИЗАТОРОВ И СОРБЕНТОВ (Московский государственный открытый университет (филиал в г. Воскресенск), Ивановский государственный химико-технологический университет) С учетом изменений структуры мирового производства и потребления удобрений и чистых фосфорных солей, а также катализаторов и сорбентов, используемых на различных стадиях указанных производств, показаны перспективы применения нанотехнологий, а также нанокомпозиций в указанной отрaсли химической промышленности с целью повышения эколого-экономической эффективности и безопасности. <...> Основное количество удобрений производится из экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), которая потребляет до 90 % добываемых  Обзорная статья ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2012 том 55 вып. <...> ЭФК содержит около 7-10 % примесей и используется, в основном, для получения концентрированных фосфорных удобрений (фосфорных и комплексных), которые пользуются спросом на мировом рынке. <...> Кроме того, технологические потери при производстве ЭФК загрязняют атмосферу, гидросферу и почву, ухудшая состояние окружающей среды. <...> В данных проектах предусмотрено переориентирование фосфорной промышленности на использование дефицитного Кольского апатитового сырья для переработки в экологически безопасную и экономически выгодную продукцию (ОФК, пищевые и технические фосфаты). <...> Разработанная технология отличается высокой экологичностью из-за полного отсутствия отХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2012 том 55 вып. <...> Технологии осуществляются с использованием интенсивного тепломассообменного аппарата – концентратора-дефторатора тарельчатого типа, работающего в пенном режиме, а также угольного адсорбента, активированного в условиях механохимического синтеза [3-13] <...>
Известия_высших_учебных_заведений._Химия_и_химическая_технология_№2_2012.pdf
Т 55 (2) ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2012 УДК 66.022.5:544.463 С.П. Кочетков, Н.Н. Смирнов, А.П. Ильин ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ФОСФОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И В ПРОИЗВОДСТВЕ КАТАЛИЗАТОРОВ И СОРБЕНТОВ (Московский государственный открытый университет (филиал в г. Воскресенск), Ивановский государственный химико-технологический университет) С учетом изменений структуры мирового производства и потребления удобрений и чистых фосфорных солей, а также катализаторов и сорбентов, используемых на различных стадиях указанных производств, показаны перспективы применения нанотехнологий, а также нанокомпозиций в указанной отрaсли химической промышленности с целью повышения эколого-экономической эффективности и безопасности. Анализ нанометодов производства приведен в виде обзора опубликованных источников и разработок, произведенных с участием авторов настоящего сообщения. Кочетков Сергей Павлович – д.т.н., профессор Московского государственного открытого университета, филиал в городе Воскресенске. Область научных интересов: научные основы приготовления катализаторов, очистка технологических газов и минеральных кислот. Тел.: +7(49644)20746 e-mail: kafedra_filosofi@inbox.ru Смирнов Николай Николаевич – д.т.н., профессор кафедры технологии неорганических веществ ИГХТУ. Область научных интересов: научные основы приготовления катализаторов, очистка технологических газов и минеральных кислот. Тел.: +7(4932)327410 e-mail: smirnov@isuct.ru Ильин Александр Павлович – д.т.н., профессор, заведующий кафедрой технологии неорганических веществ ИГХТУ. Область научных интересов: научные основы приготовления катализаторов и сорбентов, механохимия, реология масс катализаторов и сорбентов. Тел.: +7(4932)327410 e-mail: ilyinap@isuct.ru Ключевые слова: механохимический синтез, фосфатное сырье, экстракционная фосфорная кислота, активный уголь, оксидные катализаторы, диспергационно-конденсационный метод получения нанодисперсных систем ПРАКТИЧЕСКАЯ АКТУАЛЬНОСТЬ Потребление фосфатного сырья в мире превысило в 2009 г. 51 млн.т. Р2О5. При этом 87 % идет на получение удобрений, 6 % - на кормовые фосфаты и 7 % - на технические и пищевые соли, а также медицинские препараты [1]. Основное количество удобрений производится из экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), которая потребляет до 90 % добываемых  Обзорная статья ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2012 том 55 вып. 2 3 фосфатов. ЭФК содержит около 7-10 % примесей и используется, в основном, для получения концентрированных фосфорных удобрений (фосфорных и комплексных), которые пользуются спросом на мировом рынке. При этом для получения этих концентрированных удобрений в водорастворимой форме предприятия химической индустрии России используют практически единственный источник сырья – апатитовый концентрат
Стр.1
Кольского месторождения, запасы которого иссякают. В мировой практике для этих целей используют также богатые фосфором концентраты Афганских и Флоридских (США) месторождений. Производство таких удобрений выгодно для производителя, учитывая их высокие рыночные цены (в настоящее время) и низкие транспортные издержки на единицу действующих веществ, однако в экологическом отношении – это пример крайне нерационального использования фосфора, так как большая часть удобрений вымывается из почвы стоками в мировой океан и там теряется безвозвратно. К тому же повышенное содержание фосфора вызывает бурное увеличение биомассы водных растений, «цветение» водоемов и их эвтрофикацию. Кроме того, технологические потери при производстве ЭФК загрязняют атмосферу, гидросферу и почву, ухудшая состояние окружающей среды. Рано или поздно положение может стать катастрофическим, так как фосфор – это наиболее уязвимое звено в жизненной цепи, обеспечивающей существование человека. Условия выхода из экологического кризиса общеизвестны: рациональное и комплексное использование фосфорного сырья, использование нанотехнологий переработки и получение экологически безопасных продуктов, таких как очищенные фосфорные кислоты (ОФК) и чистые фосфорные соли на их основе (кормовые, пищевые, медицинские), выпуск которых ежегодно возрастает в мире на 3-4%. Потребность в пищевых солях составляет 500 кг на человека в год. Применение нанотехнологий в производстве катализаторов и сорбентов дает импульс для развития практически всей промышленности, так как более 80 % всех процессов в химической, нефтехимической и других отраслях являются каталитическими. Энергоэффективный механохимический синтез (МХС) каталитических нанокомпозиций, вероятно, будет одним из самых многообещающих потому, что позволяет получать качественные контакты различного состава по экологически безопасной технологии. В производстве сложных азото-фосфорных удобрений подобные наноматериалы могут быть использованы на различных стадиях сложной технологии получения азотного компонента и, в частности, при получении водорода путем конверсии природного газа и далее монооксида углерода. Полученный при этом водород идет на стадию синтеза аммиака, которая также каталитическая, а может быть использован как основа для экологически перспективной, альтернативной водородной энергетики. Отдельные сорбционно-ак4 тивные нанокомпозиции рекомендовано использовать при получении концентрированной и очищенной фосфорных кислот в условиях высокодисперсных газожидкостных сред, а также для очистки отходящих газов указанных производств в основном от фтористых соединений. Практическая актуальность перечисленных проблем (прежде всего экологического характера) обоснована в публикациях [2]. НАНОТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ УДОБРЕНИЙ Использование для получения удобрений огромного количества апатитового сырья, перерабатываемого кислотными методами в водорастворимые формы, способствует усугублению нарастающих экологических проблем в данной отрасли химического производства: большим потерям и выбыванию из биохимического круговорота азота и фосфора, увеличению удельной природоемкости по сырью, энергетике и загрязнениям, исчерпанию фосфатного сырья и увеличению загрязнений, что отнюдь не способствует выходу из экологического кризиса. Указанные проблемы могут успешно решаться с использованием нанотехнологий в переработке фосфатов, разработанных и апробированных в опытно-промышленных условиях совместно рядом организаций: ИГХТУ, ОАО «Воскресенский НИУиФ», ГУП ГИГХС, ГОУ ВПО МГОУ (Воскресенский филиал). В данных проектах предусмотрено переориентирование фосфорной промышленности на использование дефицитного Кольского апатитового сырья для переработки в экологически безопасную и экономически выгодную продукцию (ОФК, пищевые и технические фосфаты). Производство же удобрений рекомендовано осуществлять с использованием низкосортного фосфатного сырья (Егорьевского, Чилисайского, Вятско-Камского и других месторождений), которые нецелесообразно перерабатывать кислотными методами в водорастворимые формы [3-5]. В течение трех последних десятилетий прошлого века была разработана и апробирована в опытно-промышленных условиях технология МХС фосфоритов в удобрения пролонгированного действия [5-8]. На примере егорьевского фосфорита было показано, что за счет превращения механической энергии в химическую в результате разрыва молекулярных связей значительно улучшались физико-химические свойства продуктов и, прежде всего, растворимость. Это позволяло получать удобрения и тукосмеси с 95%-ной усвояемостью (в водной, лимонной и цитратной формах). Разработанная технология отличается высокой экологичностью из-за полного отсутствия отХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2012 том 55 вып. 2
Стр.2
ходов. Отдельные примеси в сырье (например, железо, кремний и др.) в процессе механоактивации оказывают положительное каталитическое действие на агрохимические свойства, например, растворимость, так как последняя коррелирует с работой выхода электрона оксидов этих примесных соединений [9-11]. В указанных работах мерой МХ эффекта считалось изменение лимоннокислой растворимости фосфатов (Δα). При этом авторами использовалась «мокрая» механохимическая активация (МХА), при которой роль воды жидкой фазы сводится к инициированию протекания МХ реакций и изменению фазового состава фосфатов кальция с ее участием, а также к упрочению связи растворителя жидкой фазы с активированной твердой фазой за счет вовлечения кислорода в координационную связь с катионом Са2+, а протона – в водородную с анионом РО4 3-. В качестве энергетической меры реакционной способности фосфатов после МХА использовали величину изменения избыточной энтальпии (ΔНизб.). Так как на всех этапах степень превращения в лимоннорастворимую форму носит экспоненциальный характер, а изменение избыточной энтальпии лишь на последнем этапе имеет отклонение от экспоненты, следует считать, что последняя отражает полную энергию активации, нереализованной частью которой в данном процессе и является ΔНизб. С учетом вышеуказанного, полная энергия активации складывается из ΔНизб. и энергии, пошедшей на протекание механохимической реакции: Ем.а. = ΔНизб. + Ем.х.р.. В свою очередь, ΔНизб. складывается из энергии, аккумулированной на поверхности и во внутренних дефектах: ΔНизб. = Еs + Евн.деф. С учетом вышесказанного и согласно литературным данным, полную энергию активации предложено рассчитывать с помощью уравнения: k1/ k2= ехр (Ем.а./RT), где k1/ k2 – отношение скоростей растворения в лимонной кислоте активированного и неактивированного образцов с одинаковой поверхностью; R – газовая постоянная; Т – средняя температура растворения. При переработке фосфоритов непосредственно в удобрения ввиду малого содержания фосфора при «мокрой» МХА значительный практический интерес представляет использование в качестве жидкой фазы азот- или калийсодержащих растворов, позволяющих увеличить сумму питательных элементов и повысить агрохимическую ценность. Используемые растворы NH4NO3, NH4OН, СО(NH2)2, КСl, К2SО4 помимо изменения рН системы положительно действуют на глубину протекания механохимического процесса. Судя по изменениям величин α и ΔНизб., наиболее эффективен из вышеперечисленных нитрат аммония, используемый в виде 54 %-го раствора. Химическим анализом и методом ДТА установлено химическое взаимодействие нитрата аммония с активированным фосфатом с образованием довольно прочных поверхностных нанокомпозиций со свободными связями катионов кальция, образующимися на дефектных участках поверхности при активации. Связывание кальция приводит к увеличению растворимости в лимонной кислоте полученного соединения [11-12]. НАНОТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ И ОЧИЩЕННЫХ ФОСФОРНЫХ КИСЛОТ Объем мирового спроса на фосфорную кислоту технических и пищевых марок (ОФК) оценивается в настоящее время на уровне 3,5 млн. т Р2О5 и ежегодно растет [1]. Нанотехнологии получения ОФК из кольского апатита разработаны совместно в ОАО «Воскресенский НИУиФ» и ГОУ ВПО ИГХТУ, апробированы в опытно-промышленных условиях и отличаются высокой экологичностью, меньшей природоемкостью по сырью, энергоресурсам и загрязнениям, а также более высокой ресурсоотдачей по сравнению с отечественными и зарубежными аналогами. Технологии осуществляются с использованием интенсивного тепломассообменного аппарата – концентратора-дефторатора тарельчатого типа, работающего в пенном режиме, а также угольного адсорбента, активированного в условиях механохимического синтеза [3-13]. Процесс заключается в комбинированной тонкой очистке ЭФК от фтора, сульфатов, железа и других примесей и подробно описан в источниках [1, 14, 15]. Для механохимии жидкости в объеме равновесного флюида (жидкость – газ) единственным видом деформации является всестороннее сжатие, а локальное механическое состояние характеризуется заданием давления Р. Если в качестве сродства берется стандартное химическое сродство dAs реакции Аs, то уравнение dP  V выражает принцип смещения химического равновесия под действием давления. Иллюстрировать это можно моделью процессов дегидратации и дефторирования ЭФК на примере испарения сферической капли в газовую фазу в зависимости от ее размера. Благодаря Лапласову давлению 2δ/r (δ – поверхностное натяжение, r – радиус капли) давление внутри капли тем больше, чем меньше ее радиус. При этом эффективным показателем структуры пенного слоя можно считать межфазную поверхность – S. ИсХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2012 том 55 вып. 2 5
Стр.3