Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Хімія, хімічна технологія та екологія

Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/65202

У збірнику публікуються статті, які створені за результатами нових наукових та практичних розробок у сфері хімії, хімічної технології, екології та ресурсозбереження.

Рік заснування: 1961. Періодичність: 2 рази на рік. ISSN 2079-0821(Print), ISSN 2708-5252 (Online)

Новини

З 2020 року Збірник наукових праць «Вісник НТУ «ХПІ». Серія: «Хімія, хімічна технологія та екологія»« внесено до «Переліку наукових фахових видань України, в яких можуть публікуватися результати дисертаційних робіт на здобуття наукових ступенів доктора і кандидата наук» Наказ №420 від 17.03 2020.

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 18 з 18

Ion pair conversion thermodynamics in hydrogen bromide alcohol solutions
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Bulavin, Viktor Ivanovich; Vyunnik, Ivan Nikolaevich; Kramarenko, Andrii Viktorovich; Rusinov, Alexander Ivanovich
The thermodynamic quantities of dissociation of contact and solvent-separated ion pairs into ions, conversion of contact ion pairs into solventseparated ion pairs of HBr ionogen in n-alcohols from methyl to n-octyl have been calculated by the procedure we set forth earlier for the HCl – nalcohol systems in the same solvents at 278.15–328.15 K. The following regularities were established in this work: a) positive values of ΔdisGº of contact and solvent-separated ion pairs increase with increasing temperature, the number of carbon atoms in the n-alcohol molecule, and decreasing radius of halide ion, and their sign and magnitude are determined by the entropic component (–TΔdis Sº). In this case, the values of ΔdisGº of contact ion pairs exceed the same values for solvent-separated ion pairs; b) ΔconvGº values for HCl and HBr are also positive, except for ΔconvGº values in methanol at 278.15–328.15 K and HBr solutions at the same temperatures in ethanol. For these cases, by contrast, ΔdisGº(RIP) > ΔdisGº(CIP) and ΔconvGº are negative. As the temperature and radius of the halide ion increase, ΔconvGº become more negative, and vice versa as the hydrocarbon radical increases; c) the concentration of contact ion pairs increases in the methanol-n-octanol series, decreases slightly with increasing temperature and anion radius, and changes within ~30 % (methanol) to 95 % (n-octanol) at 278.15 K. In methanol, solvent-separated ion pairs predominate; in ethanol, the concentration of both types of ion pairs is approximately the same; in other n-octanols, contact ion pairs predominate.
Ion-pair conversion thermodynamics in alcohol solutions of hydrogen halides
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Bulavin, V. I.; Vyunnik, I. N.; Kramarenko, A. V.; Rusinov, A. I.
The calculation of thermodynamic characteristics of dissociation of contact and solvent-separated ion pairs into ions, conversion of contact ion pairs into solvent-separated ion pairs of ionogens HCl, HBr and HI in n-alcohols from methyl alcohol to n-octyl alcohol by the method described earlier for the systems HCl – n-alcohol in the same solvents at the same temperatures was carried out. The following regularities were established in this work: a) positive values of the change in the Gibbs energy of dissociation (ΔdisG°) of contact and solvent-separated ion pairs increase in the case of increasing temperature and the number of carbon atoms in the n-alcohol molecule and decreasing radius of the halide ion, and their sign and magnitude are determined by the entropic component (–TΔdisS°). In this case, the values of ΔdisG° of contact ion pairs exceed the same values for ion pairs separated by solvent; b) the values of the Gibbs energy change (ΔconvG°) for the studied ionogens HCl, HBr, and HI are also positive, except for the values of ΔconvG° of ionogens in methanol and HBr solutions in ethanol. In these cases, the ΔdisG° values for solvent-separated ion pairs exceed the same values for contact ion pairs, and the ΔconvG° values are negative. With increasing temperature and radius of the halide ion, ΔconvG° become more negative, and vice versa with increasing hydrocarbon radical; c) the concentration of contact ion pairs increases in the methanol – n-octanol series for all ionogens, decreases slightly with increasing temperature and radius of the anion, and varies from ~30% (methanol) to ~95% (n-octanol). In methanol, solvent-separated ion pairs predominate; in alcohols from n-propyl to n-octyl, contact ion pairs predominate, i.e., deconversion of ion pairs occurs.
Metrological study of the effect of temperature on the dissociation of acetic acid
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Mygushchenko, R. P.; Volobuyev, M. M.; Asieieva, I. V.; Kropachek, O. Yu.; Baliev, V. M.
This article is devoted to the study of the dissociation reaction of acetic acid at a temperature change in the range from room (20 °C) to 75 °C. In the course of research, the methods were considered, the classification of the considered methods was carried out, and the methodology of the experiments was formulated. The selected technique reflects the express measurement of the hydrogen pH indicator using a portable pH-meter. Experiments were carried out in laboratory conditions – Lincoln Park, Chicago, USA. Acetic acid with a concentration of 6 mol/l was chosen as the basis. By adding a distilled water, a base concentration of 1 mol/l was obtained. Nodal temperature points were selected for measurements (four points in the temperature range of 20 °C – 75 °C); five experimental samples of acetic acid (1 mol/l) were formed; the analysis of the measurement results at nodal points was carried out for the accuracy of the measurement results of five test samples of acetic acid using first- and second-order statistical moments (mathematical expectation and variance); accuracy characteristics of experimental data (instrumental and methodical errors) were estimated. Research samples (acetic acid samples) were brought to the nodal points with a positive temperature gradient using a steam bath. The measurement error estimate was determined by the accuracy class of the device and was 0.1%. The obtained pH values were converted to the number of hydrogen cations, followed by the determination of the degree of dissociation and the dissociation constant. These determinations were carried out under the condition of ensuring chemical equilibrium. The nature of the behavior of the degree and constant of dissociation when the temperature of the test samples changes is clearly non-linear. In the course of research, the main measurement errors were established, the main of which is the nonlinearity of the transformation. Quantitative values of nonlinearity errors were determined by the method of measurements with multiple observations using the Student's correction factor. The article provides conclusions based on the results of research and presents the prospects for temperature correction of pH-meters to eliminate the temperature component of the error of pH-meters.
Prospective lithium aluminosilicate glass-ceramic materials for pulse rangefinders
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Savvova, O. V.; Tur, O. H.; Voronov, H. K.; Fesenko, O. I.; Babich, O. V.; Smyrnova, Yu. O.
The relevance of creating multi-functional nanosecond pulsed laser devices with a generation wavelength that lies in the conditionally eye-safe region of the spectrum of 1.5÷1.6 μm has been established. The prospects of using the mode of passive Q-switching when receiving powerful nanosecond laser pulses with a radiation divergence close to the diffraction one have been determined. Materials for shutters that function in the mode of passive Q-switching were analyzed: solid-state nonlinear optical materials based on single crystals of yttrium-aluminum garnet doped with cations of neodymium, chromium, vanadium and other Nd- or Yb-doped crystals in the wavelength range of 0.8–1.2 μm. The promising use of oxide single crystals activated by Co2+ ions in four-coordinated oxygen positions for MgAl2O4, LiGa5O8, LaMgAl11O19 has been confirmed. The feasibility of developing transparent glass-ceramics based on aluminomagnesium and lithium gallium spinel for pulsed ranging was determined, taking into account its commercial availability, the simplicity of the production technology, as well as the homogeneity of the distribution of the activator in the volume. The feasibility of creating a new type of nonlinear optical materials based on nanostructured heat-resistant lithium aluminosilicate glass ceramics with spinel nanocrystals activated by Co2+ ions under low-temperature heat treatment conditions, has been determined. The purpose and tasks of the work are formulated, which consist in justifying the choice of the system and compositions of glasses for obtaining glass-ceramic materials as a passive laser shutter for powerful lasers that operate at a wavelength of 1.54 μm and are characterized by high heat resistance. The choice of the lithium aluminosilicate system R2O – RO – RO2 – P2O5 – R2O3 – SiO2 based on phase-forming SiO2, Al2O3, Li2O, modifying K2O is substantiated; RO – MgO, ZnO, CaO, SrO, BaO components and a complex crystallization catalyst of P2O5, CeO2, TiO2, SnO2, ZrO2 and ZnO. The structural criteria for the glass matrix were formulated. Compositions of model glasses were designed taking into account the calculated parameters fSi > 0.22, Kсr ≥ 3.5, Ktr ≥ 2.1, and the probability of obtaining transparent glass-ceramic materials with a sitallized structure for pulse rangefinders was established on their basis.
Асфальтобетонні суміші та асфальтобетони із використанням нафтових залишків і бітумів, модифікованих малеїновим ангідридом та поліетиленгліколями
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Гунька, Володимир Мирославович; Гринчук, Юрій Миколайович; Присяжний, Юрій Володимирович; Сідун, Юрій Володимирович; Демчук, Юрій Ярославович; Волинець, Марина Юріївна
Під час виробництва та застосування нафтових дорожніх бітумів виникає ряд проблем. Наприклад, незадовільні експлуатаційні характеристики, в основному теплостійкість, пластичність, еластичність та адгезія між в’яжучим та поверхнею мінерального матеріалу. При збільшенні інтенсивності дорожнього руху, зростанні обсягів великовантажних перевезень, маси автомобілів, разом із впливом на конструкцію погодно-кліматичних факторів, це призводить до руйнування дорожнього покриття. Одним з найперспективніших напрямків в підвищенні якості в’яжучих для одержання дорожніх покриттів з покращеними експлуатаційними характеристиками є їх модифікування полімерними матеріалами. Однак, використання модифікаторів обмежується внаслідок значної їх вартості. Тому важливим є пошук недорогих речовин, які б покращували експлуатаційні характеристики бітумів. Робота присвячена абсолютно новому в’яжучому для асфальтобетонних сумішей, зокрема і щебенево-мастикових. Як в’яжучий матеріал використовували сировину для виробництва бітумів – гудрони, що модифіковані малеїновим ангідридом та поліетиленгліколем. Проведено проектування щебенево-мастикових асфальтобетонних сумішей із використанням одержаних в’яжучих матеріалів та формування із них зразків щебенево-мастикових асфальтобетонів та їх випробування. Встановлено, що при одержанні в’яжучих матеріалів із гудрону, внаслідок модифікування його послідовно малеїновим ангідридом та поліетиленгліколем, одержано щебенево-мастикові суміші із нижчими показниками міцності у порівнянні із в’яжучими матеріалами отриманими модифікуванням окисненого бітуму. Порівняння щебенево-мастикових сумішей одержаних із використанням бітумів, модифікованих SBS та досліджуваних в’яжучих показало, що досліджувані в’яжучі матеріали (окиснений бітум, модифікований малеїновим ангідридом та малеїнізований окиснений бітум, модифікований поліетиленгіколем) характеризуються меншим водонасиченням та міцністю у порівнянні із використанням окисненого бітуму, модифікованого SBS.
Визначення перспективних напрямків вдосконалення матеріалів для індивідуального бронезахисту
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Рябінін, Святослав Олександрович; Захаров, Артем Вячеславович; Майзеліс, Антоніна Олександрівна; Притиченко, Ганна Вікторівна
Проведено аналіз світового досвіду у напрямку сучасних розробок високоміцних алюмосилікатних склокристалічних матеріалів, зокрема, при створенні полегшеної броні. Визначені тенденції та сучасний стан ринку склокераміки з 2019 до 2023 роки та встановлено збільшення попиту на склокристалічні матеріали технічного призначення. Визначено, що спрямованість світового ринку склокераміки до фрагментації дозволить вітчизняним виробникам зменшити імпортозалежність та підвищити конкурентоспроможнісь вітчизняних склокерамічних матеріалів на світовому ринку. Встановлено перспективність використання високоміцних люмосилікатних склокристалічних матеріалів як основи при одержані елементів бронезахисту. Обрано критерії синтезу високоміцних бронеситалів. Обґрунтовано вибір оксидних систем для одержання захисних склокристалічних матеріалів, синтезовано модельні стекла та визначено технологічні параметри одержання ударостійких ситалів, які включають варку, формування, відпал та термічну обробку. Синтезовано модельні стекла та досліджено їх структуру в умовах термічної обробки у взаємозв’язку з фізико-хімічними властивостями матеріалів на їх основі. Встановлено, що розроблені склокристалічні матеріали на основі дисилікату літію характеризуються високими експлуатаційними властивостями і можуть бути використані при створенні сучасної броні. Встановлено, що розроблені високоміцні сподуменові склокристалічні матеріали в умовах низькотемпературної двостадійної термічної обробки характеризуються високими експлуатаційними властивостями та можуть бути використані як основа при розробці композиційного елементу індивідуального бронезахисту. Порівняльна оцінка експлуатаційних властивостей та техніко-економічних показників відомих керамічних та склокерамічних матеріалів для бронезахисту дозволила встановити конкурентоспроможність розроблених вітчизняних сподуменвмісних матеріалів як елементів індивідуального захисту.
Використання карбаміду для очіщення відпрацьованих напівсинтетичних моторних олив
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Червінський, Тарас Ігорович; Прокоп, Роман Іванович; Гринишин, Олег Богданович
Під час експлуатації автотранспортних засобів з бензиновими чи дизельними двигунами внутрішнього згорання, моторна олива зазнає впливу високих температур, постійно контактує з металами, її вуглеводнева частина зазнає хімічних перетворень, забруднюється продуктами зносу еталевих поверхонь, розкладу присадок, залишками неповноти згорання палива. В результаті цього моторна олива зазнає незворотних змін її якісного хімічного складу й втрати експлуатаційних властивостей. У роботі описано результати з вивчення процесу очищення відпрацьованих напівсинтетичних моторних олив кристалічним карбамідом. Як відпрацьовані напівсинтетичні моторні оливи було вибрано оливу марки Castrol 10W-40, яка використовується у дизельних двигунах вантажних автомобілів та оливу марки ELF Evolution 700 STI, яка використовується у бензинових двигунах легкових автомобілів. Вивчено вплив основних чинників керування процесом (кількості карбаміду, тривалості й температури) на зміну експлуатаційних властивостей очищених моторних олив. Встановлено, що найнижчі значення бракувальних показників (кислотне число, вміст води, зольність, вміст механічних домішок) були отримані за 140 ºС, тривалості 80 хв. та 5 % мас. кристалічного карбаміду. Окрім цього, відбувається незначне зростання значень кінематичної в’язкості та індексу в’язкості. Методом рентгенофлуоресцентного аналізу підтверджено, що в очищених карбамідом оливах, порівняно з відпрацьованими, зменшився вміст металів. ІЧ-спектроскопічним дослідженням підтверджено, що за встановлених оптимальних умов процесу очищення кристалічним карбамідом в очищених напівсинтетичних моторних оливах значно зменшився вміст кисневмісних продуктів «старіння» (альдегідів, кетонів, спиртів, етерів, естерів, органічних кислот). Запропоновано процес очищення відпрацьованих моторних напівсинтетичних олив у присутності кристалічного карбаміду використовувати як проміжну стадію комбінованого технологічного циклу регенерації відпрацьованих моторних олив.
Вплив умов електролізу на склад електролітичних композиційних покриттів на основі кобальту
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ненастіна, Тетяна Олександрівна; Сахненко, Микола Дмитрович; Дженюк, Анатолій Володимирович
Електроосадження композитів та покриттів тугоплавкими металами з кобальтом дозволяє отримувати покриття з унікальним поєднанням фізико-хімічних властивостей, недосяжних при використанні інших методів нанесення. Однією з причин обмеженого використання лектролітичного способу нанесення покриттів такими композитами є складність керування процесом. Властивості композитів і сплавів металів підгрупи заліза з тугоплавкими металами залежать не тільки від хімічного складу, тобто вмісту тугоплавкого компонента, але і умов осадження. Варіюванням складу електроліту в гальваностатичному режимі не вдається отримати якісні композиційні покриття с високим вмістом тугоплавких компонентів та виходом за струмом. Як альтернативу запропоновано використання імпульсного режиму електролізу, що дозволяє вдосконалити технологічний процес отримання композиційних покриттів та осаджувати покриття різного складу, а відповідно, і різних функціональних властивостей. Досліджено процес формування композиційних електролітичних покриттів на основі кобальту Co-W-ZrO2 в імпульсному режимі з дифосфатно-цитратного електроліту. Вивчено вплив густини струму, тривалості імпульсу та частоти на склад, морфологію поверхні та вихід за струмом композитів. Підвищення робочих густин струму приводить до зменшення вмісту тугоплавких металів в композиційних електролітичних покриттях та збільшення вмісту кисню. Отримані покриття вирізняються рівномірно розвиненою поверхнею без тріщин, що забезпечує високу адгезію. Встановлено, що розміри глобул на поверхні сплаву зменшуються зі збільшенням густини струму до 10 А/дм2. Управління складом гальванічних сплавів Co W-ZrO2 в широкому діапазоні концентрацій сплавотвірних компонентів досягається варіюванням параметрів імпульсного електролізу, що дозволяє адаптувати технологію нанесення до потреб сучасного ринку.
Гідравлічний опір та бризко віднесення у стабілізованому трифазному пінному шарі
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Моїсєєв, Віктор Федорович; Манойло, Євгенія Володимирівна; Манойло, Юрій Олександрович; Репко, Каліф Юрійович; Жуга, Олег Олексійович; Давидов, Денис Валерійович
Промислове впровадження способу стабілізації газорідинного шару дозволяє значно розширити область застосування пінних апаратів і відкриває нові можливості для інтенсифікації технологічних процесів з одночасним створенням маловідходних технологій. У статті встановлені основні параметри, що впливають на гідродинаміку пінного апарату, розглянуті основні конструкції і режими роботи пінного апарату. Виявлено зв'язок гідродинамічних параметрів. Розглянуто гідродинамічні закономірності шару піни. Зазначені фактори впливають на процес масообміну, як в газовій, так і в рідкій фазах. Проведений аналіз ряду досліджень показав, що перспективним напрямком інтенсифікації процесу масообміну є розробка апаратів з трифазним псевдозрідженим шаром зрошуваної насадки складних форм з сітчастими матеріалами. Була розроблена нова конструкція стабілізатора з великим вільним об'ємом і сферичні рухомі насадки. Перевагою запропонованої конструкції нерегулярної насадки є перехід до режиму роботи зі структурованою піною при відносно низьких швидкостях газу, а також розвинена поверхня контакту фаз. Після експериментальних досліджень гідродинамічних характеристик комбінованого контактного елемента були отримані експериментальні дані по гідродинамічному опору і експериментальні показники бризковіднесення для контактної ступені з комбінованими контактними елементами. В результаті досліджень було встановлено, що при використанні стабілізаторів шару піни знижується бризковіднесення на ступені контакту, що призводить до більш стабільної роботи пристрою. Наведено емпіричне рівняння для визначення значення бризковіднесення. Зазначено, що механізм переходу сопла в режим підвищеного псевдозрідження буде істотно відрізнятися від звичайних балістичних сопел. Дослідження масообміну в абсорбері з псевдозрідженим шаром зрошуваної форсунки ускладнюється тим, що поверхня контакту між фазами може значно варіюватися в залежності від гідродинамічних умов, зокрема, від швидкості газу і щільності зрошення.
Дослідження впливу параметрів плазмо-електролітного оксидування на функціональні властивості гетерооксидних покривів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Степанова, Ірина Ігорівна; Сахненко, Микола Дмитрович; Маркова, Наталя Борисівна; Корогодська, Алла Миколаївна; Каракуркчі, Ганна Володимирівна; Індиков, Сергій Миколайович
Наведено результати досліджень впливу параметрів плазмо-електролітного оксидування в розчинах дифосфатного електроліту металевих платформ зі сплавів титану, як основи для формування гетерооксидних покривів з фотокаталітичною активністю, на рівень їх функціональних властивостей. Встановлено, що отримані в режимах ПЕО на платформах зі сплавів титану гетерооксидні покриви, до складу яких було інкорпоровано в ролі допантів сполуки цинку та вольфраму, демонструють фотокаталітичну активність в процесах деградації азобарвника під дією УФ опромінення. Підвищення концентрації оксигенвмісних сполук допантів в розчинах електролітівпозитивно впливає на їх інкорпорацію до складу монооксидної матриці композиту та морфологію і каталітичні властивості отриманих покривів. За результатами визначення морфологічних особливостей структури покривів доведено, що порівняно з монооксидом титану, як матеріалу фотокаталітичної платформи, гетерооксидні покриви мають більш розвинену глобулярну мікроструктуру поверхні, що позитивно впливає на рівень їх функціональних показників. Доведено симбатну залежність між вмістом інкорпорованих допантів і питомою площею поверхні покривів та їх фотокаталітичною активністю. Зазначено, що зміна фазової структури поверхневих шарів в процесі плазмо-електролітного формування покриву ТіО/ZnO-WO3 на поверхні металу-носія обумовлює і підвищення механічних характеристик отриманих покривів, зокрема мікротвердості майже вдвічі. Отримані результати можуть стати підґрунтям створення функціональних матеріалів для каталітичного знешкодження природних, синтетичних і техногенних токсикантів, що призведе до вирішення низки екологічних проблем як під час воєнної кризи, так і у період поствоєнного відновлення країни.
Застосування НВЧ установок для виготовлення формових теплоізоляційних виробів на основі рідинного скла
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Римар, Тетяна Ернстівна
У статті проводиться дослідження процесів спучення рідинноскляних композицій та виготовлення теплоізоляційних матеріалів на їх основі при конвективному і НВЧ нагрівi. В роботі було встановлено, що характер кривих спучення рідинноскляних композицій в умовах НВЧ випромінювання і конвективного нагріву значно відрізняються. Так при конвектовному нагріві має місце наявність індукційного періоду, але потім швидкість різко зростає і далі процес поступово затухає. У разі НВЧ випромінювання індукційний період відсутній, і процес з самого початку йде з великою швидкістю, а потім у міру зменшення концентрації газоутворюючих речовин сповільнюється. На відміну від процесу спучення під дією НВЧ випромінювання, при конвективному нагріві процес проходить рівномірно з поступовим виділенням води внаслідок чого відбувається переважно сушка матеріалу, а не його спучення. Порівняльний аналіз процесів спучення рідинноскляних композицій при конвективному і НВЧ нагрівi показав більш високу ефективність спучення за допомогою НВЧ випромінювання. Необхідна тривалість такої термообробки складає 8-10 хв. Найбільш близькими до таких матеріалів за коефіцієнтом спучення є матеріали, отримані при конвективному нагріві при температурі 300°С, тривалість такого нагріву триває понад 15 хв. До того ж розрахований ККД НВЧ установки майже в два рази перевищує ККД сушильної установки, так для НВЧ-установки він складає 0,79, а сушильної установки – всього 0,46. Отже, під дією НВЧ випромінювання можна виготовляти ефективні теплоізоляційні матеріали на основі рідинного скла при більш низьких температурах та впродовж значно меншого часу термообробки, в порівнянні з традиційним конвективним нагрівом. В роботі наводяться промислові НВЧ-установки, які можуть бути використані для проведення процесу спучення. Це камерні НВЧ-установки періодичної дії, які застосовують переважно для сушки або нагріву виробів великого розміру.
Обговорення механізму електропровідності чистої води в рамках моделі Б'єрруму
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Малафаєв, Микола Тимофійович; Гапонова, Олена Олександрівна; Школьнікова, Тетяна Василівна
An alternative mechanism of electrical conductivity and ionization of molecules in pure water is considered. Calculation of the temperature dependence for the activation energy of ionization of water molecules was carried out using data on the value of its ionic product. The calculated activation energies for the ionization and flow processes show the presence of a certain proportionality between them. This suggests that the ionization of water is caused by intermolecular forces rather than intramolecular forces. Accordingly, the electrical conductivity of water is associated with the appearance and movement in it of L and D defects of hydrogen bonds between water molecules, which have significant electrical pseudo charges and are considered in the Bjerrum model for ice. This work proposes a new interpretation of the mechanism of ionization (pseudoionization) of molecules and generation of L and D defects in water. Rotation is considered not for one, but for two of its molecules in opposite directions with partial compensation of their angular momentum, and the breaking of not three bonds for one molecule, but four bonds with neighbors for two molecules. Moreover, these four neighbors do not include molecules from water clusters that have stronger bonds, since neighboring molecules with weaker bonds can be found for the process of rotation activation. Accordingly, the exponential contribution made by molecules from water clusters is absent or small in the ionization activation energy. In this way, the activation energy for the flow, which occurs throughout the entire volume of the liquid and automatically includes molecules from clusters, differs from the activation energy of electrical conductivity, which occurs for individual molecules in chains of bonds. The presence of a maximum in the ionic product of water near 250 ⁰C can be explained by the rapid decrease in the lifetime of L and D defects with heating, which prevents the use of the standard equation for accurate calculation of the ionization activation energy above 100...200 ⁰C. However, the presence of this maximum contradicts the generally accepted model of proton hopping between neighboring hydronium and water molecules in the mechanism of its electrical conductivity.
Підтримання газовіддачі у слабопроникних пластах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Лубков, Михайло Валерійович; Мосійчук, Катерина Олександрівна
Мета даної роботи була спрямована на забезпечення ефективного видобутку газу в слабопроникних і неоднорідних пластах було проведено чисельне моделювання розподілу падіння пластового тиску навколо видобувних та нагнітальних свердловин. Для дослідження цієї мети було використане моделювання, яке базувалося на комбінованому скінчено-елементно-різницевому методі для нестаціонарних задач п'єзопровідності Лейбензона. Метод оснований на поєднанні елементів уже відомих методів кінцевих різниць та кінцевих елементів для нестаціонарної задачі п’єзопровідності. В ході дослідження виявлено, що існує багато факторів, які впливають на процес підтримання газовіддачі в слабопроникних ділянках газоносного пласта. Серед них, перш за все, після збільшення проникнення відповідної ділянки пласта, де видобуток створюється. Також важливим фактором для підтримки газовіддачі є можливість природної або штучної підтримки інфільтрації газової фази в межах відбитої ділянки пласта. Цей аспект особливо важливий для забезпечення стабільної газовіддачі протягом тривалого періоду експлуатації. Під час інтенсивної та тривалої експлуатації робочої ділянки газоносного пласта, щоб уникнути його виснаження, було встановлено додаткові нагнітальні свердловини в комплексі добувних свердловин. Важливо зауважити, що забезпечується при високому рівні проникнення газової фази на початку експлуатації родовища, інші фактори виробничого процесу, такі як додаткові видобувні свердловини та інфільтрація в межах робочої ділянки, мають менший вплив на загальний розподіл тиску в цій ділянці. Отже, дослідження показано, що з плинним часом і тривалою експлуатацією робочої ділянки пласта зменшується вплив її проникнення, але збільшується важливість введених речовин в експлуатацію нагнітальних свердловин та інфільтрації газової фази в межах цієї ділянки пласта.
Пінокислотний розрив пласта як альтернатива стандартному ГРП та безрідинним методам розущільнення гірських порід
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Лазебна, Юлія Віталіївна; Дмитренко, Вікторія Іванівна
У статті розглянуто питання ресурсного потенціалу щільних теригенних газонасичених колекторів, які залягають на значних глибинах у межах центральної частини Дніпровсько-Донецької нафтогазоносної області, та шляхи вирішення проблем щодо способів розробки цих покладів, оскільки вони є неконвекційними і не можуть вилучатись класичним методом. У межах цього питання у статті розглянуто метод гідравлічного розриву пласта як один із найбільш ефективних способів виклику припливу вуглеводнів із продуктивного горизонту та інтенсифікації розробки важковидобувних покладів. Виконано огляд речовин розриву, які використовуються для процесу розущільнення гірських порід, зокрема рідини на водних, вуглеводневих, кислотних основах, безрідинні методи та пінні системи. Проаналізовано склади реагентів, особливості їх застосування, перераховано їх основні недоліки. Наведено приклади світового досвіду застосування відомих рідин розриву й безрідинних способів розущільнення пласта. У цій роботі закцентовано увагу на збільшенні проникності гірських порід шляхом викориснання пінокислотних систем, оскільки вони, як показує досвід, є високоефективними в умовах щільних та неоднорідних за щільністю колекторів за рахунок селективності, їх можливо пристосувати до гірських порід різноманітного літолого-мінералогічного складу та широкого діапазону термо-баричних умов, вони мають задовільні транспортуючі властивості та здатність викликати самоочищеня свердловини.Висвітлено основні підстави для популяризації використання методів розущільнення гірських порідіз мінімальним умістом рідини у складі розривних речовин для нетрадиційних газових покладів України. Рекомендовано проведення робіт над створенням більш ефективних, екологічних та економічно вигідних нових чи удосконаленням існуючих речовин розриву, а особливо пінних систем.
Режимно-технологічна й апаратурно-конструктивна оптимізація сепараторів установки підготовки газу
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Хуссейн, Сейф
В результаті проведеного аналізу було визначено, що актуальним завданням є розробка методик режимно-технологічної та апаратурно-конструктивної оптимізації сепараційного обладнання установок підготовки газу. При цьому слід звернути увагу не лише на емпіричні залежності а й на числові моделювання. Підготовка та переробка нафти і газу – це технологічні процеси, які реалізують за допомогою технологічних ліній, що в свою чергу складаються зі значної кількості основного обладнання. При цьому існуючі установки не завжди є високоефективними та потребують вдосконалення, оскільки з часом кількість цільових компонентів у сировині, що добувається зі свердловини, знижується, а вміст води, парафінів та інших шкідливих домішок зростає. Це змушує підвищувати інтенсивність процесів сепарації та масообміну. Запропонована методика для оптимізаційних технологічних та конструктивних розрахунків сепараційного обладнання (сепараторів І та ІІ ступені) установки підготовки газу, що дозволяє визначити раціональні конструктивні розміри та оптимальні режимні параметри роботи для забезпечення високого ступеня розділення компонентів газової суміші. Для чисельного дослідження та оптимізації хіміко-технологічних процесів установок підготовки газу, призначених для виробництва вуглеводневої продукції були обрані методи статичних та динамічних оптимізаційних моделювань хіміко-технологічних процесів з застосуванням інструментальних засобів CAE-систем термодинамічного моделювання, що дозволило при використанні відомих математичних моделей швидко та точно обраховувати теплові та матеріальні баланси як окремого технологічного обладнання так і установок в цілому. Це дозволило отримати максимальну ефективність обладнання та ефективність роботи установок в цілому. Змодельована робота установки атмосферної переробки вуглеводнів та установка підготовки вуглеводневого газу для якої визначені оптимальні режими роботи сепараторів І та ІІ ступені установки підготовки вуглеводневого газу.
Сорбційні властивості окисленого і неокисленого активованого вугілля щодо іонів міді(ІІ)
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Хоботова, Еліна Борисівна; Даценко, Віта Василівна; Горбань, Дмитро Андрійович
Проблема отримання ефективних сорбційних матеріалів є актуальною у зв'язку зі зростаючими об’ємами промислових стічних вод і розробкою індивідуальних технологій їх очищення, включаючи сорбційні методи. Активоване вугілля зарекомендувало себе як унікальний сорбент, що має високусорбційну ємність по відношенню до сполукрізної природи. Модифікація його поверхні, її окиснення призводить до зростання адсорбційної активності. Метою роботи є порівняння сорбційних властивостей окисленого і неокисленого активованого вугілля щодо іонів міді(ІІ). Концентрація іонів Cu(II) у розчині визначалася методом атомно-абсорбційного аналізу на спектрометрі «МГА-915». Ступінь окисленності вугілля характеризувався величиною статичної обмінної ємності. Дослідження на модельному синтетичному азотовмісному вугіллі СКН показали наявність різної кількості оксигенвмісних поверхневих функціональних груп: слабокислотних (лактонні) ‒COO‒; сильнокислотних (карбоксильних) ‒СООН; фенольних ‒ОН. Показано, що без доступу кисню механізми взаємодії активованого вугілля різного ступеню окисленності з іонами Cu(II) різні: при використанні слабоокисленого вугілля перебігає відновлювальна сорбція, якщо сорбентом слугує сильноокислене вугілля – іонний обмін. Знайдено, що для вугілля СКН з малим вмістом кисню гранична сорбція іонів Cu(II) в деаерованому середовищі складає близько 40 мг/г, в присутності кисню вона зменшується до 6 мг/г. Збільшення долі карбоксильних і фенольних груп призводить до збільшення сорбції іонів Cu(II). Відновлювальна сорбція міді(ІІ) із аерованих розчинів термодинамічно заборонена. Рекомендовано використовувати додаткове окиснення вугілля з метою підвищення вмісту поверхневих функціональних групі сорбційної здатності сорбенту. Для вилучення міді(ІІ) із технологічних водних розчинів найбільш ефективні вуглецеві матеріали з достатньою кількістю оксигенвмісних функціональних груп різної природи.
Технологія гібридної модифікації гуміновими кислотами бурого вугілля плівок гідроксипропілметилцелюлози
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Лебедєв, Володимир Володимирович; Мірошниченко, Денис Вікторович; Савченко, Дмитро Олександрович; Черкашина, Ганна Миколаївна; Литвиненко, Євгенія Ігорівна
Розглянуто особливості технології гібридної модифікації гуміновими кислотами бурого вугілля біодеградабельних плівок на основі гідроксипропілметилцелюлози. В результаті проведених досліджень вперше отримано гібридні біодеградабельні плівки з антибактеріальними властивостями. При одержані біодеградабельних плівок використовували використовували гідроксипропілметилцелюлозу марки Walocel, в якості каталізатора зшивання біодеградабельних полімерних плівок використовується лимонна кислота (99,88 %) за ГОСТ 3652. У рамках досліджень методом ІЧ-спектроскопії фактично визначено гібридні структури гідроксипропілметилцелюлози, модифікованої різними типами гуміновими кислотами. У результаті дослідження встановлено закономірності зміни часу появи плісняви плівок в рамках технології гібридної модифікації гуміновими кислотами бурого вугілля. Також встановлено, що технологія гібридної модифікації гуміновими кислотами бурого вугілля плівок гідроксипропілметилцелюлози із наданням їм антибактеріальних властивостей дозволяє зберегти властивості біодеградації. Встановлено, що технологія гібридної модифікації гідроксіпропілметилцелюлози гуміновими кислотами бурого вугілля біодеградабельних плівок гідроксіпропілметилцелюлози різними типами гумінових кислот при наданні їм антибактеріальних властивостей дозволяє мати біодеградацію плівкам на їх основі не менше 91% впродовж 6 місяців при оптимальному вмісті гумінових кислот 10 % мас. Отримані згідно технології гібридної модифікації гуміновими кислотами бурого вугілля біодеградабельна плівки з бактерицидними властивостями на основі гідроксипропілметилцелюлози за своїми експлуатаційними характеристиками перевершують відомі аналогічні біодеградабельна плівки на основі природних біополімерів та можуть бути рекомендовані для виготовлення пакування сухих харчових продуктів (хліб, крупи, горіхи тощо) з подовженим терміном зберігання.
Хімічне модифікування дорожніх нафтових бітумів малеїновим ангідридом і поліетиленгліколями
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Гунька, Володимир Мирославович; Братичак, Михайло Миколайович; Гринчук, Юрій Миколайови; Присяжний, Юрій Володимирович; Сідун, Юрій Володимирович; Демчук, Юрій Ярославович
При виробництві і застосуванні дорожніх бітумів виникає ряд проблем. Одна з них – це незадовільні експлуатаційні характеристики, в основному теплостійкість, еластичність та адгезія між в’яжучим та заповнювачем. При збільшенні інтенсивності дорожнього руху, зростанні обсягів великовантажних перевезень, маси автомобілів, разом із впливом на конструкцію погодно-кліматичних факторів це призводить до руйнування дорожнього покриття. У роботі описано результати з вивчення процесу хімічного модифікування дорожніх нафтових бітумів малеїновим ангідридом і поліетиленгліколями (ПЕГ) з одержанням бітум-полімерних сумішей, які окрім хорошої теплостійкості також володіють високою еластичністю. При модифікуванні дорожнього бітуму малеїновим ангідридом, останній виступає певною звужуючою ланкою, яка містить з одного боку подвійний зв'язок, що взаємодіє із бітумом, а з іншого боку ангідридну групу, яка може взаємодіяти із різними полімерами, що містять функційні групи (гідроксильну, епоксидну та інші). Далі, додаючи до малеїнізованого бітуму (бітуму, модифікованого малеїновим ангідридом) полімер, одержаним бітум полімерним сумішам можна надавати різних властивостей (теплостійкості, еластичності, адгезійності та інших). Дешевими полімерами, який здатний по гідроксильній групі взаємодіяти з ангідридною групою малеїнового ангідриду в бітумі є поліетиленгліколі. Встановлено, що характер впливу малеїнового ангідриду і малеїнового ангідриду разом з ПЕГ на теплостійкі характеристики бітуму є однаковий незалежно від умов модифікування. Отримані БПС, порівняно з вихідним бітумом, характеризуються вищою температурою розм’якшення, нижчою пенетрацією і дуктильністю. Температура крихкості не стрімко, але зростає. Вплив використовуваних модифікаторів на еластичність бітуму є суттєвим і залежить від умов модифікування. Встановлено, що оптимальним ПЕГ для модифікування малеїнізованого бітуму, з позиції забезпечення хорошої еластичності бітуму, є ПЕГ 2000.