2024 № 2 Хімія, хімічна технологія та екологія

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/84004

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 14 з 14

Дослідження фазоутворення в прозорих склокристалічних протекторних покриттях для керамограніту
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Покроєва, Яна Олександрівна; Саввова, Оксана Вікторівна; Фесенко, Олексій Ігорович
Встановлено перспективність розробки та впровадження керамограніту вітчизняними виробниками із застосуванням природної сировини надр України з потреб сировинного та паливно-енергетичного комплексу в умовах воєнних дій. Визначено необхідність створення нових видів керамограніту з урахуванням нових підходів, щодо використання альтернативної сировини та сучасних технологічних принципів створення наноструктурованих скломатеріалів. Сформульовано мету та завдання роботи, які визначають необхідність дослідження структури та фазового складу керамограніту в умовах швидкісної термічної обробки. Сформульовано гіпотезу щодо одержання прозорих зносостійких протекторних покриттів на основі висококальцієвих лужноалюмосилікатних фрит, яка полягає у можливості формування зміцненої оптично прозорої ситалізованої структури скла при швидкісному режимі термообробки та протіканні поверхневої кристалізація для забезпечення зносостійкої структури 4 ступеня. Досліджено процеси фазоутворення, які протікають при термічній обробці фрити – основи та протектрного покриття для керамограніту й визначено пріоритетну роль метастабільного фазового розділення скла при формуванні ситалізованої структури. Встановлено, що формування зародків кристалізації шляхом метастабільного фазового розділення дозволяють сформувати ситалізовану структуру протекторного покриття для керамограніту з вмістом кристалічних фаз анортиту з розміром менше довжини хвилі у видимій частині спектру та α-корунду в приповерхневих шарах глазурі, що одночасно забезпечує оптичну прозорість та зносостійкості розробленого покриття. Розроблені та впроваджені на виробництві в умовах ПрАТ «ХПЗ» прозорі склокристалічні покриття з високими експлуатаційними властивостями у дозволять суттєво підвищити конкурентоздатність вітчизняної керамічної плитки та сприяти стабілізації ринку в умовах сталого розвитку держави. The perspective of the development and introduction of porcelain stoneware by domestic producers using natural raw materials from the subsoil of Ukraine for the needs of the raw material and fuel-energy complex in the conditions of military operations has been established. The need to create new types of ceramic granite was determined, taking into account new approaches, regarding the use of alternative raw materials and modern technological principles of creating nanostructured glass materials. The purpose and tasks of the work are formulated, which determine the need to study the structure and phase composition of porcelain stoneware under the conditions of high-speed heat treatment. A hypothesis has been formulated regarding the production of transparent wear-resistant protective coatings based on high-calcium alkaline aluminosilicate frits, which consists in the possibility of forming a strengthened optically transparent sytalized glass structure with a high-speed heat treatment mode and the flow of surface crystallization to ensure a wear-resistant structure of the 4th degree. The processes of phase formation that take place during the heat treatment of the base frit and the protective coating for porcelain stoneware have been studied and the priority role of the metastable phase separation of glass in the formation of the sytalized structure has been determined. It was established that the formation of crystallization nuclei by means of metastable phase separation allows for the formation of a sytalized structure of the protective coating for ceramic granite with the content of crystalline phases of anorthite with a size smaller than the wavelength in the visible part of the spectrum and α-corundum in the near-surface layers of the glaze, which simultaneously ensures optical transparency and wear resistance of the developed coating. Transparent glass-ceramic coatings with high operational properties, developed and implemented in the production conditions of PrJSC «KhPZ», will significantly increase the competitiveness of domestic ceramic tiles and contribute to the stabilization of the market in the conditions of sustainable development of the state.
Рециклінг побутових та промислових стічних вод з використанням технології верміфільтрації
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Зінченко, Марія Георгіївна; Букатенко, Наталія Олексіївна; Місик, Ярина Тарасівна
Однією з найбільш масштабних проблем сучасності є дефіцит прісної води, що наростає. За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я до середини 21 століття половина жителів планети відчуватиме гостру нестачу прісної води. Одночасно зі зростаючим споживанням чистої води зростає і обсяг стічних вод комунальних, сільськогосподарських і промислових підприємств. При цьому обсяги води, що щорічно використовуються, більш, ніж на порядок перевищують обсяги стічних вод, що очищаються. Неочищені стічні води характеризуються високим вмістом органічних домішок та хвороботворних мікроорганізмів, здатних викликати захворювання, небезпечні для життя людини. У зв’язку з викладеним надзвичайно важливим завданням є забезпечення ефективного очищення стічних вод від забруднень з подальшим рециклінгом очищених стоків – повторним їх використанням для інших цілей: в оборотній системі промислових підприємств, системах сільськогосподарського та ландшафтного зрошення. З цього погляду великий інтерес викликає процес верміфільтрації – очищення стічних вод з використанням дощових черв’яків. Технологія заснована на здатності черв’яків працювати, як «біофільтри». Черв’яки поглинають органічні та неорганічні полютанти зі стічних вод, перетравлюють їх і виділяють у вигляді своїх екскрементів (копролітів) у навколишнє середовище. При такій переробці відбувається очищення, дезінфекція, детоксикація стічних вод; очищені стоки придатні для повторного використання. Також відбувається трансформація органічних та неорганічних компонентів стічних вод у вермикомпост, що має властивості органо-мінерального добрива, та біомасу дощових черв’яків, яка може служити сировиною для кормової та фармацевтичної промисловості. One of the biggest problems of our time is the growing shortage of fresh water. According to the World Health Organization, by the middle of the 21st century, half of the planet's inhabitants will experience an acute shortage of fresh water. Simultaneously with the growing consumption of clean water, the annual volume of wastewater from municipal, agricultural and industrial enterprises also increases. At the same time, the volume of water used annually is more than an order of magnitude higher than the volume of treated wastewater. Untreated wastewater is characterized by a high content of organic impurities and pathogenic microorganisms capable of causing diseases that are dangerous for human life. In connection with the outlined extremely urgent task is to ensure effective purification of wastewater from pollution with subsequent recycling of purified effluents - their reuse for other purposes: in the circulating system of industrial enterprises, agricultural and landscape irrigation systems. From this point of view, the process of vermifiltration - wastewater treatment using earthworms - is of great interest. The technology is based on the ability of worms to work as "biofilters". Worms absorb organic and inorganic pollutants from wastewater, digest them and release them in the form of their excrement (coprolites) into the environment. With such processing, wastewater is cleaned, disinfected, and detoxified; treated effluents are suitable for reuse. There is also a transformation of organic and inorganic components into organo-mineral fertilizer - vermicompost and biomass of earthworms, which can serve as raw materials for the fodder and pharmaceutical industry.
Властивості бітуму, модифікованого адгезійними добавками на основі відновлюваної сировини
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Поляк, Ольга Євгенівна; Гунька, Володимир Мирославович
Основними характеристиками якості дорожніх нафтових бітумів є: адгезійні властивості, що визначають зчеплення в'яжучих із мінеральними матеріалами; реологічні властивості, що обумовлюють технологічні та експлуатаційні параметри; фізико-хімічні властивості, що визначають стійкість до впливу погодно-кліматичних і експлуатаційних чинників впродовж терміну служби (стійкість до старіння). Бітум являється основним в’яжучим матеріалом асфальтобетонних покриттів, тому саме властивості бітуму визначають показники асфальтобетонів. Зчеплюваність бітуму з мінеральним матеріалом, таким як щебінь або скло, є одним з головних показників при проектуванні та будівництві автомобільних доріг. Даний показник визначає міцність та тривалість експлуатації дорожнього покриття. Тоді як відсутність зчеплюваності може призвести до значного пошкодження асфальтобетону. Оскільки більшість дистиляційних та окиснених бітумів володіють низькими адгезійними властивостями, то необхідним є введення до них адгезійних добавок. Найбільш поширеним методом покращення зчеплюваності бітумних в’яжучих із кам’яними матеріалами, що містяться в складі асфальтобетонних сумішей, є використання адгезійних домішок (поверхнево-активних речовин – ПАР): катіонних, аніонних та неіоногенних. The main quality characteristics of road petroleum bitumen are: adhesive properties that determine the adhesion of binders to mineral materials; rheological properties that determine technological and operational parameters; physical and chemical properties that determine resistance to weather, climate and operational factors during the service life (aging resistance). Bitumen is the main binder of asphalt pavements, so it is the properties of bitumen that determine the performance of asphalt concrete. The adhesion of bitumen to mineral material, such as crushed stone or glass, is one of the main indicators in the design and construction of roads. This indicator determines the strength and service life of the road surface. Whereas a lack of cohesion can lead to significant damage to asphalt concrete. Since most distillation and oxidised bitumen have low adhesive properties, it is necessary to introduce adhesive additives to them. The most common method of improving the adhesion of bitumen binders to stone materials contained in asphalt mixtures is the use of adhesive additives (surfactants): cationic, anionic and non-ionic.
Small-piece semi-dry-compacted concrete products based on waste from energy generating enterprises
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Shchukina, L. P.; Korohodska, A. M.; Kryvobok, R. V.; Shabanova, G. M.
The article investigates the fly ash from Burshtyn TPP for its use as a component of binding raw material compositions for the production of small-piece concrete products. Based on the integrated characteristics of chemical and phase composition, it was found that the ash is ultra-acidic, is an amorphous substance and is characterized by low hydraulic activity. Calcium-containing additives (slag cement and/or hydrated lime) and an alkaline aggregate (soda solution) were used to activate the ash glass. The charges compositions using ash at the level of 75–90 wt. %, in which the type and amount of activator and the type of aggregate (alkaline solution or water) were subject to variation in order to optimize the technological parameters of the materials. For materials formed at a pressing pressure of 25 kgf/cm2 and hardened under steaming conditions, a positive effect of cement, alkaline aggregate and combined hardening activator on the properties of materials, their appearance and geometric dimensions was established. Such materials have a low level of mechanical properties; only certain charge compositions allow for a mechanical strength grade of M50 to M75. In order to improve the final mechanical strength of materials, the influence of pressing pressure, moulding moisture and hydrothermal treatment methods (steaming or parboiling) on the properties of materials of individual compositions was investigated. It has been determined that increasing the pressure up to 300 kgf/cm2 and autoclave treatment of semi-finished products can significantly improve the level of mechanical properties. The rational compositions of binder compositions with a high degree of fly ash use (75 and 77 wt. %) were determined, on the basis of which water-resistant samples of asphalt concrete grades M 125 and M200 in terms of mechanical strength and grade F25 in terms of frost resistance were obtained by semi-dry pressing. The materials are recommended for the manufacture of products for the construction of sidewalk elements, as well as wall small-piece concrete products. Досліджено золу-виносу Бурштинської ТЕС на предмет її використання як компонента в’яжучих сировинних композицій для отримання дрібноштучних бетонних виробів. За інтегральними характеристиками хімічного і фазового складу встановлено, що зола є надкислою, являє собою аморфну речовину і характеризується низькою гідравлічною активністю. Для активізації зольного скла використані кальційвмісні добавки (шлакоцемент та/або гідратне вапно) та лужний затворювач (содовий розчин). Розроблені шихтові склади композицій з використанням золи на рівні 75–90 мас. %, в яких з метою оптимізації технологічних параметрів отримання матеріалів варіюванню підлягали вид і кількість активізатора, тип затворювача (лужний розчин чи вода). Для матеріалів, сформованих за тиску пресування 25 кгс/см2 та які тужавіли в умовах пропарювання, встановлений позитивний вплив цементу, лужного затворювача і комбінованого активізатора тужавіння на властивості матеріалів, їх зовнішній вигляд і геометричні розміри. Такі матеріали мають невисокий рівень механічних властивостей, лише окремі шихтові склади дають змогу забезпечити марку за механічною міцністю М50 – М75. З метою покращення кінцевої механічної міцності матеріалів досліджено вплив тиску пресування, формувальної вологості і способів гідротермальної обробки (пропарювання чи запарювання) на властивості матеріалів окремих складів. Визначено, що збільшення тиску пресування до 300 кгс/см2 та автоклавна обробка напівфабрикатів дозволяють суттєво покращити рівень механічних властивостей. Визначені раціональні склади в’яжучих композицій з високим ступенем використання золи-виносу (75 і 77 мас. %), на основі яких методом напівсухого пресування отримані водостійкі зразки золобетону марок М 125 і М200 за механічною міцністю і марки F25 за морозостійкістю. Матеріали рекомендовані для виготовлення виробів для будівництва елементів тротуарів, а також стінових дрібноштучних бетонних виробів.
Характеристика субсолідусної будови системи CaO - Al2O3 – CoO – NiO
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Христич, Олена Валеріївна; Корогодська, Алла Миколаївна; Шабанова, Галина Миколаївна; Логвінков, Сергій Михайлович; Ворожбіян, Роман Михайлович
У работі наведено результати розрахунків, що характеризують елементи субсолідусної будови системи CaO – Al2O3 – CoO – NiO, перспективною для отримання модифікованих глиноземистих цементів та гетерофазних матеріалів з комплексом унікальних властивостей. Недостатньо відомостей про будову чотирикомпонентної діаграми стану визначеної багатокомпонентної системи, ускладнює одержання таких матеріалів. Для прогнозування фазового складу матеріалів проведено теоретичні дослідження будови системи. Виконано аналіз особливостей співіснування гетерофазних комбінацій з урахуванням геометротопологічних та статистичних характеристик. Визначено технологічні ризики прогнозування фазового складу матеріалів, що виникають у певних концентраційних областях досліджуваної системи. Розрахунки проводилися у всьому температурному інтервалі, як до температури плавлення потрійного оксидного з'єднання Ca3CoAl4O10 при 1439 К, так і більш високотемпературної області. За відомими методиками розраховані характеристики евтектик у деяких перерізах досліджуваної системи, що становить інтерес для технологічного проектування матеріалів. Результати розрахунків характеристик евтектик показують, що серед аналізованих тетраедрів мінімальна температура евтектики (1367 К) відзначається між оксидами кобальту, нікелю, кальційкобальтовим алюмінатом та моноалюмінатом кальцію, що може бути реалізовано для синтезу гетерофазних матеріалів з високим вмістом Ca3CoAl4O10. The paper presents the results of calculations characterizing the elements of the subsolidus structure of the CaO– Al2O3 – CoO – NiO system, which is promising for the production of modified aluminous cements and heterophase materials with a complex of unique properties. Insufficient information about the structure of the four-component phase diagram of a certain multicomponent system makes it difficult to obtain such materials. To predict the phase composition of materials, theoretical studies of the structure of the system were carried out. An analysis of the features of the coexistence of heterophase combinations was carried out, taking into account geometric-topological and statistical characteristics. The technological risks of predicting the phase composition of materials that arise in certain concentration regions of the system under study are shown. Calculations were carried out over the entire temperature range, both up to the melting point of the ternary oxide compound Ca3CoAl4O10 at 1439 K, and in a higher temperature region. Using known methods, the characteristics of eutectics in some sections of the system under study, which is of interest for the technological design of materials, were calculated. The results of calculations of the characteristics of eutectics show that among the analyzed tetrahedra, the minimum eutectic temperature (1367 K) is observed between the oxides of cobalt, nickel, calcium-cobalt aluminate and calcium monoaluminate, which can be realized for the synthesis of heterophase materials with a high content of Ca3CoAl4O10.
Про механізм плавлення льоду
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Малафаєв, Микола Тимофійович; Гапонова, Олена Олександрівна; Школьнікова, Тетяна Василівна
На основі теорії ефекту Яна – Теллера (ЕЯТ) запропоновано модель можливого механізму плавлення льоду. Зростання теплоємності льоду поблизу 0 ⁰С у півтора рази, порівняно із законом Дюлонга та Пті, дозволяє припустити, що в ньому відбувається початкове збудження обертальних коливальних мод молекул води. Спочатку відбувається збудження обертальної низькочастотної моди, потім – збудження проміжної обертальної моди. Ефект зв’язаності мод та нестійкості обертальних мод коливань молекули на проміжній обертальній частоті пов’язаний з наявністю зв’язку між усіма низькочастотними та високочастотними обертальними модами молекули через рівняння Ейлера. Тому збудження проміжної частоти у льоду призводить до можливості збудження всіх обертальних коливальних мод, що відбувається в ньому при температурі 0 ⁰С після отримання ним теплоти плавлення. Збудження обертальних коливальних мод веде до появи можливостей складання коливальних мод та їх синхронізації. Зростання амплітуди обертальних коливань, зближення при цьому частот цих двох мод коливань та їх подальша синхронізація призводить до появи обертань атомів водню молекули води навколо осей міжмолекулярних зв’язків, до стійкого вигину водневих зв’язків та їх подальшого ослаблення у воді. Внаслідок цього ослаблення сил зв’язків маємо зниження обертальних частот коливань для молекул води та їх локальних зарядів. Внаслідок цього зниження частот, коливання локальних зарядів молекул води стають менш випромінюючими та менш загасаючими. Тому в рідкій фазі води ці обертальні коливальні моди стають новими незатухаючими та незалежними модами коливань її молекул. Based on the theory of the Jahn-Teller effect (JTE), a model of a possible mechanism of ice melting is proposed. The increase in the heat capacity of ice near 0 ⁰C by 1.5 times, compared with the Dulong and Petit law, suggests that the initial excitation of rotational vibrational modes of water molecules occurs in it. First, the excitation of the rotational low-frequency mode occurs, then the excitation of the intermediate mode. The effect of mode coupling and instability of rotational modes of molecule vibrations at an intermediate rotational frequency is associated with the presence of a connection between all low-frequency and high-frequency rotational modes of the molecule through the Euler equations. Therefore, excitation of the intermediate frequency in ice leads to the possibility of excitation of all rotational vibrational modes, which occurs in it at a temperature of 0 ⁰C after it receives the heat of fusion. Excitation of rotational vibrational modes leads to the emergence of possibilities for the addition of vibrational modes and their synchronization. The increase in the amplitude of rotational oscillations, the convergence of the frequencies of their oscillation modes and their subsequent synchronization leads to the appearance of rotations of hydrogen atoms of a water molecule around their axes of intermolecular bonds, to a stable bending of hydrogen bonds and their subsequent weakening in water. As a result of this weakening of the bond forces, we have a decrease in the rotational frequencies of oscillations for water molecules and their local charges. As a result of this decrease in frequencies, oscillations of local charges of water molecules become less radiating and less damped. Therefore, in the liquid phase of water, these rotational oscillation modes become new undamped independent oscillation modes of its molecules.
Analysis of pollutants emissions in the conditions of combustion of alternative and traditional solid fuels
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Levytska, O. H.; Tsarenko, V. V.
The problem of pollutant emissions and the correlation of emission values with climate change is an extremely urgent task today. Climate change is causing glaciers to melt, which is causing water levels in reservoirs to rise. The issues of environmental pollution by the products of combustion of solid fuels are becoming more and more relevant. Among the pollutants that enter the air after the combustion of fuel in the furnaces of boiler units, there are also greenhouse gases that stimulate the greenhouse effect, causing climate change. The work determines emission indicators and emissions of pollutants into the atmospheric air. The task of the work is to identify and recommend the use of modern and effective methods for reducing emissions of pollutants into the atmosphere. The work uses analytical articles and sites that raise the problem of climate change. The work also shows the results of calculating pollutant emissions from combined heat and power boilers, carried out according to the recommendations of national guidelines. A high value of dust emission is typical for straw and flax fescue. In terms of nitrogen oxide emissions, wood waste has the highest values. Slightly lower values for the emission of carbon dioxide, methane, NMVOC are determined for wood waste. It is important to note that when gaseous fuels are burned, there will be no emissions of suspended particulate matter. It should also be noted that natural gas and wood waste do not contain sulfurcontaining compounds, which ensures the absence of sulfur dioxide in flue gases when fuels are burned. However, when gases are burned, mercury compounds can be released in trace amounts. One of the options for solving the problem is the transition to alternative energy sources. Проблема викидів забруднюючих речовин та кореляція значень викидів зі зміною клімату є надзвичайно актуальним завданням сьогодення. Зміна клімату спричиняє танення льодовиків, що веде до підвищення рівня води у водоймах. Питання забруднення навколишнього середовища продуктами згоряння твердого палива стають все більш актуальними. Серед забруднюючих речовин, які потрапляють в повітря після згоряння палива в топках котельних агрегатів, є і парникові гази, що стимулюють парниковий ефект та можуть бути причиною зміни клімату. В роботі визначаються показники емісії та викиди забруднюючих речовин в атмосферне повітря. Завданням роботи є виявлення та рекомендація до використання сучасних та ефективних методів зменшення викидів забруднюючих речовин в атмосферу. У роботі використані аналітичні статті та сайти, які порушують проблему зміни клімату. У роботі також наведено результати розрахунку викидів забруднюючих речовин від комбінованих теплоенергетичних котлів, виконаних відповідно до рекомендацій національних методик. Високе значення викиду пилу характерно для костриці солом'яної і льняної. За рівнем викидів оксидів азоту деревні відходи мають найвищі значення. Дещо нижчі значення викиду вуглекислого газу, метану, НМЛОС визначаються саме для деревних відходів. Важливо відзначити, що при спалюванні газоподібного палива не буде викидів зважених твердих частинок. Також слід зазначити, що природний газ і деревні відходи не містять сірковмісних сполук, що забезпечує відсутність діоксиду сірки в димових газах при спалюванні палива. Однак при спалюванні газів сполуки ртуті можуть виділятися в незначних кількостях. Одним з варіантів вирішення проблеми є перехід на альтернативні джерела енергії.
Сучасні тенденції у виробництві кераміки: створення алюмосилікатних виробів за допомогою 3D-друку та вплив інноваційних підходів на галузь
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Кривобок, Руслан Вікторович; Рябінін, Олександр Сергійович; Рищенко, Олександр Сергійович; Лебедєв, Володимир Володимирович; Воронкін, Андрій Анатолійович
У статті розглянуто сучасні тенденції у виробництві кераміки при створенні алюмосилікатних керамічних виробів за допомогою 3D-друку або аддитивного виробництва. Кераміка є матеріалом з високою продуктивністю, оскільки вона має тверді, механічно-міцні властивості, відмінну стійкість до зношування, а також високий температурний і корозійний опір. Також розглянуто традиційні методи виробництва кераміки, які складаються з трьох етапів: підготовки матеріалу, формування (може бути виконане за допомогою різних методів, таких як ізостатичне пресування, пресування під тиском, лиття під тиском, стрічкове лиття, гелеве лиття, відливання суспензії та ін.) та спікання. Технологія 3D-друку – це ефективний та перспективний метод виробництва, який продовжує розвиватися і знаходити нові застосування в різних галузях: медична, хімічна, біохімічна, екологічна, технічна, радіотехнічна промисловості та ін. Нові дослідження і розробки дозволяють вдосконалювати якість і точність друку, а також розширювати можливості використання керамічних матеріалів. Особливе значення надано перевагам використання 3D-друку для виготовлення керамічних виробів, зокрема можливості створювати індивідуальний дизайн продукції та досягати потрібної форми, складу, мікроструктури і властивостей. Використання технології 3D-друку також допомагає зменшити відходи та знизити витрати на матеріали, що робить виробничий процес більш екологічним та економічно вигідним. The article discusses modern trends in the production of ceramics in the creation of aluminosilicate ceramic products using 3D printing or additive manufacturing. Ceramic is a high-performance material because it has hard, mechanically strong properties, excellent wear resistance, and high temperature and corrosion resistance. Traditional methods of ceramic production are also considered, which consist of three stages: material preparation, molding (can be performed using various methods, such as isostatic pressing, pressure pressing, pressure casting, tape casting, gel casting, suspension casting, etc.) and sintering. 3D printing technology is an effective and promising production method that continues to develop and find new applications in various fields: medical, chemical, biochemical, environmental, technical, radio engineering, etc. New research and development allow to improve the quality and accuracy of printing, as well as to expand the possibilities of using ceramic materials. Special importance is given to the advantages of using 3D printing for the manufacture of ceramic products, in particular, the ability to create an individual product design and achieve the desired shape, composition, microstructure and properties. The use of 3D printing technology also helps to reduce waste and lower material costs, making the production process more environmentally friendly and cost-effective.
Особливості розкриття циклу в гем-дигалогенциклопропілпохідних тіоанізолу в системі CuSO4/DMSO/H2O
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Міхедькіна, Олена Йосипівна; Циганков, Олександр Валерійович; Ларіна, Ганна Іванівна
Наведено результати досліджень розкриття циклопропанового кільця в 2,2-дихлор(дибром)циклопропілметил(феніл)сульфідах під дією Купрум сульфату в водному диметилформаміді. Показано, що за цих умов при нагріванні за температури 100-105 °С протягом 10-11 годин утворюються суміші трьох ізомерних хлоро(бромо)-алілових спиртів. Співвідношення цих спиртів визначені співставленням інтегральних інтенсивностей сигналів протонів в спектрах ЯМР 1 Н та інтегральних інтенсивностей хроматограм і приблизно складає 3,54:3,15: 1 для дихлоро- та 5,1:3,9:1 для дибромоциклопропілпохідних. Будову ізомерних спиртів доведено за результатами аналізу спектрів ЯМР 1 Н та фрагментації в мас-спектрах. При дії ioну Cu(II)+ за тих же умов на продукти окиснення сульфідів 2,2-дихлоро- та 2,2-дибромоциклопропілметилфенілсульфонів розкриття циклу за даними тонкошарової хроматографії не спостерігали. При досягненні температури вище 150 °С відбувається осмолення відповідних сульфонів. Проаналізовано вплив природи галогену на регіоселективність реакції. Вірогідний механізм реакції, який передбачає утворення алільного катіону як ключового проміжного продукту. Отримані результати розширюють уявлення про реакційну здатність гемдигалогенциклопропанів та відкривають нові перспективи для синтезу функціоналізованих органічних сполук, зокрема, потенційних біологічно активних. The results of studies on the cleavage of the cyclopropane ring in 2,2-dichloro- and 2,2-dibromocyclopropylmethyl(phenyl)sulfides under the action of copper sulfate in aqueous dimethylformamide are presented. It is shown that under these conditions, when heated at 100-105 °C for 10-11 hours, mixtures of three isomeric chloro(bromo)-allyl alcohols are formed. The ratios of these alcohols were determined by comparing the integral intensities of the proton signals in the 1H NMR spectra and the integral intensities of the chromatograms and are approximately 3.54:3.15:1 for dichloro- and 5.1:3.9:1 for dibromocyclopropyl derivatives. The structure of the isomeric alcohols was proved by the results of NMR 1 H analysis and fragmentation in the mass spectra. Under the same conditions, the action of Cu(II)+ ion on the oxidation products of 2,2-dichloro- and 2,2-dibromocyclopropylmethylphenylsulfonyl sulfides did not show ring cleavage according to thin layer chromatography. When the temperature reaches above 150 °C, the corresponding sulfones are charred. The influence of the nature of the halogen on the regioselectivity of the reaction was analyzed. A likely reaction mechanism involves the formation of an allylic cation as a key intermediate. The obtained results expand the understanding of the reactivity of heme-dihalogencyclopropanes and open new perspectives for the synthesis of functionalized organic compounds, in particular, potential biologically active ones.
Features of using surfactants to intensify the operation of watered wells
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Burova, M. Y.; Yatskevych, O. O.; Varavina, O. P.
At the late stage of field development, the reservoir pressure drops. For various reasons, liquid begins to rise into the bottomhole zone of the formation, which may entail a sharp drop in the gas well production rate and a reduction in the well life. There are many methods of flooded wells operating, among which the method of using foaming surfactants has recently become increasingly widespread. This paper examines the reasons for the influx of liquid into the wellbore, as well as the features of the use of foaming surfactants to intensify gas production from flooded wells. In addition, an overview was made of various types of foaming surfactants used to intensify gas production by removing liquid from flooded wells, their advantages and disadvantages, and the feasibility of using certain types of foaming surfactants was considered, depending on the mineralization of the liquid and the presence of gas condensate in its composition. An algorithm for selecting foaming surfactants to remove liquid from the bottomhole is presented. The requirements for foaming surfactant compositions are set forth. Processes occurring at application of foaming surfactants for liquid removal from wellbore are described. Parameters characterizing properties of foaming surfactants solutions and factors influencing foaming properties of surfactants are indicated. Methods of injecting aqueous solutions of surfactants into production wells are described. The technology of gas well bottomhole treatment with liquid surfactants, methods of process control, as well as problems that may arise when using surfactants are described. На пізній стадії розробки родовищ відбувається падіння пластового тиску в покладі. За різноманітних причин починається підйом рідини в привибійну зону пласта, що може спричинити різке падіння дебіту свердловини по газу і скорочення терміну функціонування свердловини..Існують багато методів експлуатації обводнених свердловин, серед яких останнім часом все більше розповсюджується метод застосування пінотворних поверхнево-активних речовин. У даній роботі розглядаються причини надходження рідини у стовбур свердловини, а також особливості використання піноутворюючих поверхнево-активних речовин для інтенсифікації видобутку газу з обводнених свердловин. Крім цього зроблено огляд різноманітних типів пінотворних поверхнево-активних речовин, що застосовуються для інтенсифікації видобутку газу шляхом винесення рідини з обводнених свердловин, їх переваг та недоліків і розглянута доцільність використання тих чи інших типів пінотворних поверхнево-активних речовин в залежності від мінералізації рідини і наявності газоконденсату у її складі. Наведений алгоритм вибору пінотворних поверхнево-активних речовин для видалення рідини із вибою свердловин. Викладені вимоги до композицій пінотворних поверхнево-активних речовин. Описані процеси, які відбуваються під час застосування пінотворних поверхнево-активних речовин для виносу рідини зі стовбуру свердловини. Зазначені показники, що характеризують властивості розчинів пінотворних поверхнево-активних речовин, та чинники, що впливають на пінотворні властивості поверхнево-активних речовин. Описані методи закачування водних розчинів поверхнево-активних речовин в експлуатаційні свердловини. Описана технологія обробки вибоїв газових свердловин рідкими поверхнево-активними речовинами, методи контролю за веденням процесу а також проблеми, що можуть виникати під час використання поверхнево-активних речовин.
Визначення похибок двопараметрових вимірювань електричних та температурних параметрів зразків стічних вод виробництва фруктових соків
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Нечипоренко, Дмитро Ігорович; Новожилова, Тетяна Борисівна; Себко, Кіріл Вадимович; Здоренко, Олексій Валерійович
Сьогодні у всьому світі дуже гостро стоїть питання промислових викидів в навколишнє середовище. Для використання будь якої технології та апаратурного оформлення очистки стічних вод необхідно точно знати її фізико-хімічні властивості. Тому останнім часом знайшла подальший розвиток загальна теорія оцінювання похибок сумісних електромагнітних вимірювань фізико-хімічних параметрів слабких електролітичних рідин (стічних вод виробництва фруктових соків), за рахунок аналізу співвідношень, які описують характеристики точності електромагнітного перетворювача (ЕП). Тому в статті наведено дослідження методики обробки даних при сумісних двопараметрових вимірюваннях електричних і температурних параметрів зразків стічних вод харчових підприємств. Запропоновано методику оцінювання температурної похибки зразка γt, яка безпосередньо впливає на амплітудні, фазові та частотні компоненти сигналів ЕП. Знайдено вирази для визначення похибок сумісних вимірювань електричних та температурних параметрів зразків кислих за своїм походженням стічних вод. Today, the issue of industrial emissions into the environment is very acute all over the world. To use any technology and equipment for wastewater treatment, it is necessary to know its physical and chemical properties. Therefore, the general theory of error estimation of compatible electromagnetic measurements of physicochemical parameters of weak electrolytic liquids (wastewater from fruit juice production) has recently been further developed, due to the analysis of ratios that describe the characteristics of the accuracy of the electromagnetic transducer (ET). Therefore, the article presents a study of data processing techniques for compatible two-parameter measurements of electrical and temperature parameters of wastewater samples of food enterprises. A method of estimating the temperature error of the sample γt is proposed, which directly affects the amplitude, phase and frequency components of ET signals.
Перспективні напрямки розробки біоактивних скловолокон медичного застосування
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Саввова, Оксана Вікторівна; Бабіч, Олена Вікторівна; Фесенко, Олексій Ігорович; Тимощук, Максим Ігорович; Фірсов, Сергій Сергійович
Визначено нагальність розробки та застосування скловолокон для створення мікроволокнистих пов’язок для лікування хронічних ран в умовах бойових дій. Особливо важливе значення має доступність таких матеріалів в умовах ведення бойових дій, для яких характерною є необхідність швидкої реанімації поранених та надання невідкладної допомоги на полі бою. Застосування таких матеріалів дозволить зберегти життя, скоротити період реабілітації та пришвидшити одужання військового та цивільного населення. Проведено аналіз науково-технічної літератури щодо складів та властивостей біоактивних скловолокон медичного застосування. Проаналізовано склади та властивості скловолокон різного призначення та встановлено їх можливість застосування при розробці біоактивних скловолокон медичного застосування. Обґрунтовано вибір складів біоактивних скловолокон з пролонгованою біоцидною дією для швидкого загоєння ран та відновлення кісткової тканини. Проаналізовано механізм дії біоцидних компонентів та іонів бору у складі біостекол на здатність до інгібування негативної дії патогенних мікроорганізмів. Використання бороалюмофосфатних скловолокон для виготовлення ефективних пов’язок для лікування ран в кризових ситуаціях в умовах бойових дій дозволить підвищити відсоток виживання та знизити термін лікування за рахунок безпосередньої дії катіонів та аніонів матеріалів in vivo. Визначено основні теоретичні засади створення біоактивних бороалюмофосфатних скловолокон, модифікованих катіонами металів II групи які будуть характеризуватися наявністю зміцненого поверхневого шару, та характеризуватися одночасно високою біосумісністю, біоцидністю з пролонгованою дією та нетоксичністю. The urgency of the development and use of glass fibers for the creation of microfiber dressings for the treatment of chronic wounds in combat conditions has been determined. The availability of such materials is especially important in the conditions of hostilities, which are characterized by the need for quick resuscitation of the wounded and the provision of emergency aid on the battlefield. The use of such materials will save life, shorten the rehabilitation period, and speed up the recovery of the military and civilian population. An analysis of the scientific and technical literature on the composition and properties of bioactive glass fibers for medical use was carried out. The compositions and properties of glass fibers for various purposes were analyzed and their possibility of use in the development of bioactive glass fibers for medical use was established. The selection of the compositions of bioactive glass fibers with a prolonged biocidal effect for the rapid healing of wounds and the restoration of bone tissue is substantiated. The mechanism of action of biocidal components and boron ions in the composition of bioglasses on the ability to inhibit the negative effects of pathogenic microorganisms was analyzed. The use of boroaluminophosphate glass fibers for the manufacture of effective dressings for the treatment of wounds in crisis situations in combat conditions will increase the percentage of survival and reduce the duration of treatment due to the direct action of cations and anions of the materials in vivo. The main theoretical principles of the creation of bioactive boroaluminophosphate glass fibers, modified with group II metal cations, which will be characterized by the presence of a strengthened surface layer, and characterized at the same time by high biocompatibility, biocide with prolonged action and non-toxicity, have been determined.
Екологізація і модернізація обладнання для переробки будівельного брухту у вторинний щебінь
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Піддубний, Микита Володимирович; Сухорутченко, Микола Олександрович; Загладкина, Ганна Олексіївна; Кривільова, Світлана Павлівна
У статті розглянуто актуальну проблему переробки залізобетонних конструкцій, що утворилися в результаті руйнування будівель в Україні. Залізобетонний брухт, який накопичується у значних обсягах, має великий потенціал для подальшого використання, але потребує ефективної переробки. Основна увага приділена екологізації і модернізації щокових дробарок для забезпечення їх здатності ефективно подрібнювати цей вид відходів, що є важливим завданням у контексті сталого розвитку та впровадження екологічно безпечних технологій у будівельній галузі. У процесі дослідження проаналізовано існуючі конструкції щокових дробарок, їх технічні характеристики та можливості модернізації. Було проведено детальний аналіз параметрів роботи дробарок, таких як кут захвату, хід щоки, частота обертання ексцентрикового валу, міцність та жорсткість основних елементів. За результатами досліджень, показано, що оптимізація кута захвату та регулювання параметрів обертання ексцентрикового валу дозволяє значно підвищити продуктивність дробарки, що підтверджує ефективність запропонованих змін. Для досягнення поставлених цілей у дослідженні також було приділено увагу питанням зносостійкості робочих елементів щокової дробарки, зокрема щік та ексцентрикового валу. Проведено аналіз основних факторів, що впливають на знос цих елементів під час подрібнення залізобетонного брухту, та запропоновано заходи щодо їх підвищення. Зокрема, було розглянуто можливість використання нових матеріалів з підвищеною зносостійкістю для виготовлення щік, а також оптимізацію теплового режиму роботи дробарки для зниження зношування ексцентрикового валу. The article addresses the pressing issue of processing reinforced concrete structures that have resulted from the destruction of buildings in Ukraine. Accumulating in significant volumes, reinforced concrete debris holds substantial potential for further use but requires efficient processing methods. The main focus is on the greening of equipment and modernization of jaw crushers to ensure their capability to effectively crush this type of waste, which is a critical task in the context of sustainable development and the implementation of environmentally safe technologies in the construction industry. The study analyzes existing jaw crusher designs, their technical characteristics, and possibilities for modernization. A detailed examination of crusher operation parameters, such as the angle of capture, jaw stroke, eccentric shaft rotation frequency, and the strength and rigidity of the main components, was conducted. The research findings demonstrate that optimizing the angle of capture and adjusting the rotation parameters of the eccentric shaft can significantly enhance the crusher's performance, thereby confirming the effectiveness of the proposed modifications. To achieve the set objectives, the study also focused on the wear resistance of the jaw crusher's working elements, particularly the jaws and the eccentric shaft. An analysis of the main factors affecting the wear of these elements during the crushing of reinforced concrete debris was conducted, and measures to improve their durability were proposed. Specifically, the potential use of new, more wear-resistant materials for manufacturing the jaws was explored, as well as the optimization of the crusher's thermal regime to reduce the wear of the eccentric shaft.
Some physical-chemical features the solid phases hydraulicity
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Nahornyi, M. A.; Nagorniy, A. O.
The most widely used in composite materials industry are concrete installations bonded with different binders. Higher energy consumption and several ecological problems make their manufacture to become more and more expensive. The growing market of construction works and constant extension of real estate property increases the demand for cheap and new materials with desired features. As a result of many years intensive scientific researches there is now a practical possibility to offer an alternative and unique products technology of manufacture based on binding suspension (bricks, wall, heat insulating and refractory materials and other) – all of them of desired size and shape. The experience of the composite materials technology development shows that in comparison with traditional the microhardness of materials with an ultradispersive structure increases several times and the specific surface increases by an order contributing to a decrease in the sintering temperature. The longevity of similar material is essentially increasing provided structure is forming under conditions of the service site. Thus, building industry will obtain improved service life and performance from binding suspensions as field installations will continue to move toward adopting and utilizing practices based on technology described herein, rather than on cement technology. Індустрія композиційних матеріалів найбільш широко використовує бетонні конструкції на різноманітних в’яжучих матеріалах. Високе енергоспоживання та деякі екологічні проблеми роблять їх виробництво все дорожчим. Зростаючий ринок будівельних робіт і постійне розширення об’єктів нерухомості збільшує попит на дешеві та нові матеріали з бажаними характеристиками. В результаті багаторічних інтенсивних наукових досліджень з’явилася практична можливість запропонувати альтернативну і унікальну технологію виробництва продуктів на основі в’яжучих суспензій (цегла, стінові, теплоізоляційні та вогнетривкі матеріали тощо) – усі вони бажаного розміру та форми. Досвід розвитку технології композиційних матеріалів свідчить про те, що у порівнянні з традиційними, у матеріалів з ультрадисперсною структурою у декілька разів збільшується мікротвердість, а питома поверхня на порядок, що сприяє зниженню температури спікання порошків. Довговічність такого матеріалу суттєво зростає, якщо його структура формується в умовах експлуатації. Запропонована технологія виробництва матеріалів широкого призначення відкриває один з перспективних напрямків у розвитку нанотехнологій – створення надтвердих і надміцних матеріалів для індустрії композитів.