Вісник № 01. Хімія, хімічна технологія та екологія

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/53527

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 14

Застосування методів сучасної біотехнології для підвищення родючості ґрунтів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Зінченко, Марія Георгіївна; Пономаренко, Євгенія Дмитрівна; Шумейко, Катерина Русланівна
Прагнення людини до поліпшення якості життя змушує його по новому ставитися до якості споживаних продуктів харчування. Екологічно чисті продукти все більш популярні у всіх країнах світу, незважаючи на те, що ціна натуральних продуктів в кілька разів вище, ніж вирощених з використанням гербіцидів і отрутохімікатів. Такі продукти можуть бути отримані тільки при вирощуванні врожаїв із застосуванням методів органічного землеробства, одним із принципів якого є підвищення вмісту гумусу в ґрунтах. Забезпечити збереження ґрунтової родючості можливо методами сучасної біотехнології, заснованими на життєдіяльності мікроорганізмів, здатних переробляти органічні речовини відходів тваринництва в екологічно чисті добрива. У тваринництві формується основна частина сільськогосподарських відходів – гній великої рогатої худоби і свиней, для утилізації якого застосовують найбільш економічний метод метанового зброджування з отриманням біогазу та збродженої біомаси. Однак при переробці в біогазових реакторах підстилкових матеріалів гною виникають проблеми, пов‘язані з тим, що соломисті фракції і лігніновмістні компоненти підстилки не розкладаються мікробами і переходять в тверду фракцію збродженої біомаси в незмінному вигляді. Внесення в ґрунт такого непереробленого залишку призводить до погіршення властивостей ґрунту. В зв‘язку з цим тверда фракція збродженої біомаси потребує додаткової переробки для покращення ії агрохімічних властивостей. Найбільш доцільно використовувати з цією метою вермікомпостування, тобто переробку органічних відходів за допомогою земляних черв‘яків. Одним з кінцевих продуктів цього процесу є біогумус. У даній роботі вивчали процес переробки твердої фракції збродженого свинячого гною компостними черв‘ями виду Eisenia foetida (червоний каліфорнійскій черв‘як). В цілях визначення оптимального режиму вермікомпостування проводилось планування експерименту. В результаті було отримане високоякісне органічне добриво – біогумус – і визначено оптимальні параметри середовища (рН і вологість), при яких черв‘яки володіють найбільш високою біологічною активністю.
Проблеми використання пневморозриву для інтенсифікації видобутку вуглеводневої сировини на газоконденсатних родовищах України
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Зезекало, Іван Гаврилович; Думенко, Ганна Анатоліївна
Висвітлено сучасний стан нафтогазової галузі України та можливості нарощення вуглеводневої бази через введення в розробку родовищ з ущільненими колекторами, які містять значні газові ресурси. Розглянуто окремі методи інтенсифікації роботи свердловин, які використовуються в Україні, такі як гідравлічний розрив пласта та метод GasGun. Наведено основні їх недоліки: непередбачувані ситуації розгерметизації водного горизонту, використання великих об‘ємів води, утилізація технологічної води, неповний вихід рідини розриву з колектора, набухання та гідратація глинистих складових колектора, неможливість використання при надвисоких температурах і тисках. Висвітлено світові сучасні технології, основані на дії інертних газів при видобутку вуглеводнів. Проаналізовано дослідження із застосування безводних розривів порід та методи інтенсифікації з використанням інертних газів. Приведено застосування методу пневматичного розущільнення вугільних пластів в Україні з використанням топкових газів для вивільнення метану та дегазації вугільних шахт. Наведено сучасні дослідження з використання рідкого азоту та зрідженого вуглекислого газу як агентів розриву порід з низькими фільтраційно–ємнісними властивостями. Наведено основні переваги використання азоту, зрідженого та надкритичного вуглекислого газу у якості агентів розущільнення колекторів. Запропоновано дослідити метод пневматичного розущільнення на різних зразках породи у лабораторних умовах з використанням різних агентів та поверхнево–активних речовин, підібрати відповідні реагенти та розробити технологію пневматичного розриву колекторів вуглеводнів як дешевшої та екологічно безпечної альтернативи існуючим методам.
Займистість вуглеводневих фракцій, отриманих деструкцією полімерної сировини
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Шевченко, Кирило Володимирович; Григоров, Андрій Борисович
В статті розглянуто можливість використання вуглеводневих фракцій – продуктів термічної деструкції полімерної сировини (поліетиленової та поліпропіленової) при атмосферному тиску у якості компонентів товарних дизельних палив. Такий підхід дозволить, з одного боку поліпшити властивості товарного дизельного палива, з іншого – підвищити конкурентоспроможність продукції вітчизняного виробництва. Крім цього, також частково вирішується проблема, що пов‘язана з накопиченням полімерних відходів і їх негативним впливом на навколишнє середовище. Встановлено характер залежностей між такими показниками якості досліджуваних фракцій 160–350 °С, 200–350 °С, 240–350 °С як температура самозаймання, температура початку кипіння фракції та цетанове число – показник, що характеризує займистість. Залежність температури самозаймання від температури початку кипіння фракцій має поліномінальний характер та свідчить про зменшення температури самозаймання при збільшенні температури початку кипіння фракцій. Залежність цетанового числа від температури початку кипіння фракцій має лінійний характер та свідчить про збільшення цетанового числа при збільшенні температури початку кипіння фракцій. Залежність цетанового числа від температури самозаймання фракцій має поліномінальний характер та свідчить про зменшення цетанового числа при збільшенні температури самозаймання фракцій. Встановлено, що температура самозаймання досліджуваних фракцій не залежно від типу полімерної сировини, коливається у досить вузькому діапазоні, від 229 до 348 °С, а цетанове число – від 41 до 55 од. Спираючись на літературні данні, саме цей діапазон є близьким до діапазону, який мають товарні дизельні палива, а власне досліджені нами фракції можна використовувати при виробництві дизельного палива.
Прогнозна оцінка теплозахисних і механічних властивостей конструкційно–теплоізоляційних керамічних матеріалів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Щукіна, Людмила Павлівна; Галушка, Ярослав Олегович; Ященко, Лариса Олександрівна; Лігезін, Станіслав Леонідович
Пропонується комплексний підхід до визначення раціональної конструкції виробів стінової кераміки на основі моделювання їх поведінки в умовах експлуатації, який використано при розробці технології поризованої конструкційно–теплоізоляційної будівельної кераміки для енергозберігаючого будівництва. Для двох моделей пористо–пустотілих керамічних виробів з поризованим каркасом (40% пустот) і щільним каркасом (60% пустот) проведена прогнозна оцінка їх теплозахисних і механічних властивостей. Розрахунками еквівалентного коефіцієнту теплопровідності моделей на основі закону Фур‘є встановлено, що при зменшенні пустотності виробів з поризованою стінкою коефіцієнт їх теплопровідності знижується на 12%, що покращує теплозахисні властивості. За результатами комп‘ютерно–імітаційного 3D–моделювання поведінки моделей під дією статичних силових навантажень визначено, що поризація керамічного каркасу виробів за їх меншої пустотності приводить до деградації механічної міцності майже пропорційно зниженню пустотності. Проаналізовано напружено–деформований стан 3D–моделей керамічних структур з різною геометрією пор (сферичні, глобулярні, еліпсоїдні) і показано, що напруги концентруються в контактних зонах керамічної матриці з порами, а найбільш міцною є структурна модель зі сферичними порами. Показана доцільність організації такої структури, необхідність зміцнення керамічної матриці матеріалів та локальних зон, оточуючих пори як найбільш уразливих структурних ділянок. Результати прогнозних розрахунків експериментально підтверджені при розробці технології конструкційно–теплоізоляційних керамічних матеріалів композиційного типу на основі легкотопкого суглинку та зольних мікросфер, які забезпечували задану структурну картину керамічного матеріалу.
Особливості структуроутворення сподуменвмісних склокристалічних матеріалів після термічної обробки
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Саввова, Оксана Вікторівна; Воронов, Геннадій Костянтинович; Рябінін, Святослав Олександрович; Фесенко, Олексій Ігорович; Свіщов, Дмитро Вікторович
Визначено перспективні напрямки застосування сподуменвмісних склокристалічних матеріалів в різних галузях науки та техніки, зокрема, для підвищення обороноздатності держави. Визначено актуальність розробки полегшених високоміцних ситалів на їх основі з урахуванням аспектів енергозбереження для одержання бронеелементів. Встановлено перспективність застосування ІЧ–спектроскопії для дослідження наноструктури склокристалічних матеріалів. Розроблено склади літійалюмосилікатних стекол та режими їх термічної обробки. Досліджено особливості структуроутворення сподуменвмісних склокристалічних матеріалів, які отримано в умовах двостадійної низькотемпературної термічної обробки. З урахуванням аналізу характеру ІЧ–спектрів ланцюгових силікатів досліджено структуру склокристалічних матеріалів за даними ІЧ–спектрів та встановлено характер структуроутворення в залежності від вихідного складу скла. Встановлено, що формуванню структурної сітки скла за участю тетраедрів [AlO4], [BO4] та [SiO4] та наявність сиботаксичних груп [Si2O6] дозволяє в умовах двостадійної низькотемпературної обробки забезпечити об‘ємну кристалізацію сподуменвмісних склокристалічних матеріалів. Встановлено, що формування ситалізованої структури склокристалічних матеріалів дозволяє забезпечити їх високі значення показників твердості за Віккерсом, мікротвердості та показнику тріщиностійкісті та поряд наявністю склофази, яка виконує роль демпферу, забезпечити їх високу бронестійкість. Це підвищитъ ефективність та дозволить використовувати їх в якостї енергоруйнуючого та енергопоглинаючого шару у композиції бронеелементу «металевий сплав – кераміка – ситал». Впровадження сподуменвмісних склокристалічних матеріалів дозволить підвищити конкурентоздатність конкурентоспроможних вітчизняних бронеелементів для індивідуального захисту.
Дослідження процесів формування структури композиційних теплоізоляційних матеріалів на основі рідкого скла, отриманих з застосуванням екологічно–безпечних НВЧ технологій
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Римар, Тетяна Ернстівна; Суворін, Олександр Вікторович
Підвищення ефективності використання енергоресурсів є одним з головних завдань в хімічній промисловості не лише в Україні, але і у всьому світі, що пов‘язано з неухильним зростанням цін на енергоносії. У зв‘язку з цим, ефективним способом економії енергоресурсів є термомодернiзацiя споруд, промислового устаткування і комунікацій за допомогою теплоізоляційних матеріалів. Слід зазначити, що частка вітчизняних матеріалів на українському ринку становить не більше 30 %. Тому створення нових видів теплоізоляційних матеріалів є достатньо актуальним завданням. Таким матеріалом є теплоізоляційний матеріал на основі рідкого скла, створений із залученням мікрохвильового випромінювання в якості альтернативи традиційному конвективному тепловому нагріву. Технологія виробництва теплоізоляційних матеріалів на основі рідкого скла шляхом гарячого спінювання передбачає отримання матеріалу у формі гранул, а не плит, через труднощі рівномірного прогрівання внутрішніх шарів великорозмірних зразків. Проблема крупномасштабного виробництва якісних теплоізоляційних матеріалів на основі рідкого скла в плитній формі не розв‘язана внаслідок поганого прогрівання внутрішніх шарів плити через низьку теплопровіднiсть зовнішніх шарів, що спучилися. Саме тому виготовлення композиційних теплоізоляційних матеріалів на основі гранульованого наповнювача і рiдкоскляного зв‘язуючого пропонується проводити під дією НВЧ випромінювання. Теплоізо-ляційні властивості спучених матеріалів безпосередньо визначаються їх макроструктрою. Тому метою даного дослідження є визначення змін в структурі матеріалу від типу і кількості застосовуємих інгредієнтів рідкоскляної композиції. На підставі проведених досліджень показано, що найбільш впорядковану структуру мають матеріали з використанням, як наповнювача оксиду цинку і як газоутворювача пероксиду водню. Встановлено, що застосування їх у кількості по 9–10 мас.ч забезпечує таку швидкість виділення газу й росту центрів пір, яка порівнянна із процесом отвердження композиції, що дозволяє отримати матеріали з однорідною, дрібно– та закритопористою структурою, яка забеспечує високі теплоізоляційні властивості виробів з коефіцієнтом теплоровідності 0,05–0,055 Вт/м·К, що задовольняє вимогам до теплоізоляційних матеріалів.
Comparative assessment of gaseous fuel emission
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Levytska, Olena Hryhoriivna; Voytenko, Yulia Vladimirovna; Orishechok, Anastasiia Oleksiivna
The work presents estimated comparative assessment of emissions release in combustion products during work of high–power steam boilers with the use of traditional fuel –natural gas and alternative fuels – blast–furnace and coke–oven gases generated in the process of technological cycle at iron and steel and coke–chemical enterprises. Calculation algorithm is shown and formulas for assessment of carbon content in exhaust gases are defined, conclusions on ecological efficiency of gaseous fuels are given. The purpose of the work was to evaluate the emissions of harmful substances generated during the combustion of natural, blast furnace and coke oven gases, justification of the calculation of carbon content of a given chemical composition and determine the optimal environmental impact of analogues of natural gas. The comparative estimation of pollutant emissions into atmospheric air during combustion of natural, coke oven and blast furnace gases revealed: –high sulfur dioxide emissions from combustion of blast furnace and coke oven gases due to the presence of sulfur compounds in the composition of these gases; –relatively high emissions of nitrogen compounds for natural and coke oven gases and relatively low emissions for blast furnace gas; – сarbon emissions are high for all types of fuels which have been considered, most carbon dioxide gets into the air when burning natural gas, least – when burning blast furnace gas; –significantly higher methane emissions are observed during the combustion of natural and coke oven gases, respectively, smaller – for blast–furnace gas combustion; –coke oven and natural gases are characterized by low mercury emissions. Comparative assessment of the calculated values of hazardous substances emissions in the combustion products in the process of combustion of natural, coke–oven and blast–furnace gases shows that even at lower working heat of combustion values the coke–oven and blast–furnace gases can compete with natural gas. For the first time, a comparative characterization of the emissions of harmful substances in the combustion of natural, coke oven and blast furnace gases is presented, and it is shown that the gases used in coke and metallurgical industries, which are used as analogues of natural, are logical to use, but require the installation of treatment systems. The paper defines a formula for calculating the carbon content in natural gas from the Urengoy–Uzhhorod gas pipeline. The provided calculations and the introduction of simplified formulas serve as an example for the calculation of emission factors and emissions in assessing the level of safety of existing equipment and can be used in the development of permit documents of enterprises that carry out emissions of harmful substances to the environment.
Забезпечення умови співставності результатів у польових біотехнологічних дослідженнях за допомогою комп'ютерного експерименту
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Горбунов, Леонід Володимирович; Ларінцева, Надія Вікторівна; Звягінцева, Оксана Вікторівна
При проведенні біотехнологічних польових досліджень з використанням рослинних об‘єктів існує проблема обліку гетерогенності результатів, недосконалість методів призводить до необхідності багаторазового повторення дослідів та не вирішується питання відтворюваності і порівнянності результатів досліджень, тому застосування математичних моделей в дослідженнях дає можливість не тільки виявити, але й пояснити отримані закономірності. Предметом вивчення в статті є імітаційна модель оцінки маси зернівок кукурудзи з урахуванням їх генотипу і умов вирощування. В основу моделі покладено аналітичний вираз, що відображає основні причини зростання насіння кукурудзи після запилення рослини. Маса зернівок кукурудзи залежить від ряду біологічних факторів (генотип), технологічних – структури ґрунту (її родючість і способи обробки), а також кліматичних умов (вологість, інтенсивність освітлення). Метаю дослідження є створення імітаційної моделі для забезпечення порівнянності результатів, отриманих при вирощуванні кукурудзи на зерно в різних умовах. В якості методів для отримання та побудови результатів використовувалися біологічний (вирощування) і математичний (імітаційна модель) методи. Розбіжність оцінки маси зерна однакового генотипу вирощених в різних дослідних господарствах різних кліматичних зон України і отриманих розрахунковим способом склало не більше 18% і отриманих експериментально до 64%. Особливістю моделі є незалежність гетерогенності біооб‘єкту (досліджуваних ліній і гібридів) від умов їх вирощування (структури ґрунту і кліматичних умов). Застосування математичного моделювання дає можливість знизити розходження досліджуваних показників до 25 разів отриманих в різних дослідах, тим самим значно скоротити час, грошові витрати і забезпечити умова порівнянності результатів для отримання достовірного результату.
Проблеми заколонних перетоків в свердловинах з бічними стовбурами та горизонтальним вибоєм
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Фірсуніна, Людмила Василівна; Ахметова, Вікторія Михайлівна; Зезекало, Іван Гаврилович
У статті проаналізовано основні причини флюїдопроявів, які виникають в свердловинах з бічними стовбурами та горизонтальним вибоєм на стадії спорудження і при експлуатації свердловин. Встановлено, що флюїдопрояви обумовлені в основному конструктивними особливостями таких свердловин. Наявність заколонних і міжпластових перетоків, в разі невчасного виявлення і ліквідації, може призвести до викидів, аварій і масштабних екологічних катастроф. Причиною більшості ускладнень на етапах будівництва та експлуатації свердловин є гідравлічний зв‘язок розкритих бурінням флюїдонасичених пластів зі стовбуром, який супроводжує всі наступні періоди експлуатації свердловин. Для вирішення даного завдання необхідне проведення ремонтно–ізоляційних робіт з ліквідації заколонних перетоків на свердловинах з горизонтальними ділянками з використанням блокуючих рідин для тимчасової ізоляції перфорованої частини експлуатаційної колони. Запропоновані технологічні рішення з ліквідації міжколонних перетоків шляхом закачування блокуючих тампонуючих складів у інтервали перетікання рідин чи газів, встановленням відсікаючих мостів для захисту продуктивних пластів від тампонажного матеріалу; проведенням ізоляційних робіт через верхню частину зони перфорації. Авторами запропоновано актуальні напрямки розвитку існуючих технологій ізоляції, з врахуванням особливостей проведення робіт у горизонтальних свердловинах, в конструкції яких використовують незацементовані хвостовики–фільтри з використанням фізико–хімічних та механічних рішень. Підібрана технологія і матеріали повинні забезпечувати заповнення складом всього пористого середовища і каналів у свердловині та присвердловинній ділянці гірських порід, а також оптимальне структуроутворення складу в технологічно прийнятні терміни.
Електрохімічне осадження сплаву олово–цинк з цитратно–аміакатного електроліту
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Дерібо, Світлана Германівна; Лещенко, Сергій Анатолійович; Гомозов, Валерій Павлович; Коваленко, Юлія Іванівна
Досліджено катодні процеси електрохімічного осадження сплаву олово–цинк в цитратно–аміакатних електролітах. Концентрації основних компонентів досліджуваного електроліту (г/дм3): олова хлорид (SnCl2·2H2O) – 44, цинку оксид (ZnO) – 4, амонію хлорид (NH4Cl) –100, натрію цитрат (Na3C6H5O7) –100. Столярний клей (1,5 г/дм3) та неонол (4 мл\дм3) додавали в електроліт як поверхнево–активні речовини. Встановлено, що якісні покриття без підігріву та перемішування осаджуються тільки в діапазоні pH від 6,0 до 7,0. Додавання до електроліту вказаних речовин очікувано призводило до гальмування відновлення металів, покращення кристалічної структури осаду, але зменшувало катодний вихід за струмом. Дослідження, проведені за допомогою комірки Хулла, показали, що електроліт, який містить неонол як поверхнево–активну речовину, продемонстрував найкращу розсіювальну здатність у порівнянні з іншими розчинами. Залежність виходу сплаву за струмом від катодної густини струму показала, що в діапазоні густин струму від 0,5 А/дм2до 4 А/дм2 вихід за струмом нелінійно зменшується з 82% до 52%. Експериментально одержана залежність вмісту цинку в сплаві від катодної густини струму показала можливість одержання сплавів з вмістом цинку від 8% до 33%. Одержані результати дозволили визначити, що для осадження сплаву з вмістом цинку 20–25 %, який забезпечує найкращі антикорозійні властивості покриття, необхідно здійснювати процес при катодній густині струму 1,5–2,0 А/дм2, при цьому вихід за струмом складає близько 70 %, швидкість осадження сплаву –0,44–0,54 мкм/хв. Одержані покриття мають напівблискучий вигляд, дрібнокристалічну структуру, світло–сірий колір, добре зчеплені з основою.