Том 59, № 1 (2025)

Защитное покрытие с микротрубчатой структурой было сформировано методом плазменного электролитического оксидирования на алюминиевом сплаве АМг3 (система Al-Mg) в тартратно-фторидном электролите. Данный защитный слой был дополнительно модифицирован с использованием ингибиторов коррозии азольной группы (1,2,4-триазол, бензотриазол) и полимера (поливинилиденфторид). Изучены морфология, состав, механизм коррозии и защитные свойства сформированных покрытий.

В настоящее время возрастает интерес к исследованию возможных применений технологии обработки воды плазменным разрядом в различных областях промышленности. Рассматриваемое в работе оборудование основано на комбинированном воздействии на воду плазменного разряда и кавитации в проточном режиме. Была определена оптимальная конструкция установки. Одним из перспективных применений данной технологии многие авторы отмечают возможность регуляции роста и развития растений различных культур. Ранее уже были исследованы физико-химические процессы, происходящие в воде во время обработки плазменным разрядом, и отмечалось образование в обработанной воде активных форм кислорода (АФК), включая пероксид водорода. АФК принимают активное участие в регуляции роста и развития растений. Регулировка мощности электрических импульсов, подаваемых на реактор установки, позволяет контролировать генерацию пероксида водорода. Целью работы являлось определение наиболее эффективного режима обработки воды для регуляции роста салата сорта “Тосканский” рода Латук семейства Астровые (Lactuca sativa L.). При поливе салата водой, обработанной в наиболее эффективном режиме, сухая масса латука увеличилась более чем в 2 раза, а содержание аскорбиновой кислоты выросло на 40%.

Методами подвижных границ и оптического зондирования проведено сравнение закономерности распространения диффузионного фронта как в чистых агарозных гидрогелях, так и с добавлением оксида графена, и измерены массопроводные свойства гелевых систем. Установлено, что оксид графена обладает высокой поверхностной активностью, становится частью сетчатой структуры геля, влияя на скорость и эффективность диффузии. Кроме того, оксид графена способствует упорядочиванию гелевой структуры или же снижает рассеяние света внутри геля. Сочетание гидрогелей с оксидом графена позволяет создавать системы с управляемыми оптическими свойствами, что, в свою очередь, открывает новые возможности для совершенствования технологий 3D-биопечати. На основе метода случайного блуждания предложена численная модель, которая хорошо подходит для описания структур гидрогелей с оксидом графена. Данная модель позволит определять качество материалов в технологиях 3D-биопечати с точки зрения эффективности подачи питательных веществ для живых микроорганизмов, расположенных внутри геля. Сопоставление экспериментальных данных и численного моделирования продемонстрировало их значительное соответствие.

Дегидрирование этана – один из важнейших процессов для получения этилена. Основные закономерности этого процесса исследованы в мембранном реакторе с промышленным алюмо-хромовым катализатором и фольгой из палладиевого сплава Pd–6%Ru. Рабочей частью реактора являются две цилиндрические камеры, разделенные мембранной перегородкой. Верхняя камера вакуумирована, а в нижней поддерживается атмосферное давление. Известно, что добавки водорода на входе препятствуют образованию углеродных отложений на катализаторе, поэтому в данной работе исследовалось влияние этих добавок на процесс. При равномерной подаче сырья (этан и водород) по внешнему периметру нижней камеры проблема сведена к нахождению потоков этана, этилена, водорода и метана из решения системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений. Рассматривается интервал температур 600 K < T <1000 K при небольших значениях отношений потоков водорода и этана на входе. Найдены условия, при которых выход водорода и конверсия этана достигают 100% при максимальном потоке Н₂ через мембрану. Проведено сравнение расчетов с экспериментальными данными.

При разработке способов эффективного извлечения и концентрирования редкоземельных элементов (РЗЭ), а также при удалении примесей сопутствующих металлов большое значение имеет растворимость солей, в частности, сульфатов, зачастую используемых в гидрометаллургии в качестве промежуточных продуктов. В данной работе для извлечения скандия из сульфатных растворов предложено осаждение комплексного сульфата скандия калия KSc(SO₄)₂, кристаллы которого представляют собой удлиненные гексагональные призмы шириной 5–10 мкм и длиной 20–50 мкм. Методом ДТА показано отсутствие кристаллизационной воды, а также наличие обратимого фазового перехода около 447°С. Растворимость KSc(SO₄)₂ в воде при 25°С составила 0.28±0.01 мас. % Sc. Понижение растворимости KSc(SO₄)₂ достигается повышением концентрации серной кислоты более 3–4 моль/л H₂SO₄. Дополнительное введение 0.5 моль/л K₂SO₄ позволяет на порядок снизить растворимость скандия в виде комплексного соединения и повысить эффективность извлечения скандия из сульфатных растворов. Экспериментальные результаты по растворимости KSc(SO₄)₂ описываются изменением ионной силы раствора в присутствии одноименных ионов (K⁺ и HSO₄^–). Степень извлечения скандия из сульфатных растворов с добавкой 0.5 моль/л K₂SO₄ составляет более 99%. Предложена принципиальная технологическая схема извлечения скандия из красных шламов с кристаллизацией KSc(SO₄)₂. Результаты будут полезны для разработки методов разделения металлов при сернокислотной переработке сырья и расширения способов получения концентратов и чистых оксидов металлов, а также при изучении поведения близких по свойствам соединений РЗЭ.

В данной работе предложен метод для оптимизации двухпотоковой системы теплообмена, учитывающий технические ограничения, налагаемые теплообменным оборудованием, и экономическую эффективность проекта реконструкции. Оптимизация теплообменной сети производится с учетом необходимости проведения экспертизы промышленной безопасности в случае превышения расчетных температур для теплообменных аппаратов технологическими потоками. Данный метод был применен для оптимизации энергопотребления на реальной установке гидрокрекинга. Рассмотрены два типа теплообменников – кожухотрубчатые и пластинчатые для возможного увеличения площади поверхности теплообмена в существующей системе рекуперации теплоты. Для кожухотрубчатых теплообменных аппаратов минимальная приведенная стоимость проекта реконструкции наблюдается при увеличении поверхности теплообмена на 500 м², что соответствует установке двухсекционного теплообменника. Это позволяет снизить удельное потребление горячих утилит на 51%, а холодных – на 31%. При этом простой срок окупаемости такого проекта составляет ~1.5 года. В то же время для пластинчатых теплообменных аппаратов минимальные годовые затраты наблюдаются при увеличении теплообменной поверхности на 400 м². Стоимость такого проекта модернизации на 18% меньше, чем при использовании кожухотрубчатых теплообменников, а снижение удельного потребления горячих и холодных утилит составляет 66% и 40% соответственно.