Международная выставка химической промышленности и науки

«Химия-2011»

КОНКУРС ПРОЕКТОВ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

25 октября 2011 г.

Тезисы докладов

Москва

2011

УДК 378:66

ББК 24:35

К64

Конкурс проектов молодых ученых: тезисы докладов. – М.: РХТУ

К64 им. Д.И. Менделеева, 2011. – 44 с.

ISBN 978-5-7237-0962-1 Организаторы Конкурса проектов молодых ученых:

Российское химическое общество им. Д.И. Менделеева Российский союз химиков ЗАО «Экспоцентр»

РХТУ им. Д.И. Менделеева Сборник материалов составлен на основе тезисов докладов участников Конкурса. Тезисы докладов опубликованы в соответствии с оригиналами, полученными Оргкомитетом Конкурса и не подвергались научному и литературному редактированию.

УДК 378: ББК 24: ISBN 978-5-7237-0962- © Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева © ЦВК «Экспоцентр»,

ПРИВЕТСТВИЕ

участникам Конкурса проектов молодых ученых Международной выставки химической промышленности и науки «Химия-2011»

Конкурс проектов молодых ученых проводится на международной химической выставке в юбилейный пятый раз и посвящается Международному году химии.

Значимость химии растет год от года, именно поэтому 2011 год объявлен ЮНЕСКО Международным годом химии. Это решение должно помочь обществу осознать, насколько важно дальнейшее развитие химии для роста благосостояния людей, для борьбы с болезнями и бедностью, для поддержания экологического здоровья нашей планеты. В ближайшие десятилетия развитие современного производства будет неразрывно связано с развитием новых технологий, а это невозможно без достижений химической науки. Здесь, на важнейшем промышленном химическом форуме, мы представляем новые идеи, новые проекты молодых ученых, которые призваны осуществить технологический прорыв, найти перспективные направления развития химической отрасли. Тематика проектов связана с решением фундаментальных и прикладных задач создания композиционных материалов, наноматериалов, разработки диагностических систем и материалов для медицины, совершенствования технологий в атомной и альтернативной энергетике, защите окружающей среды.

Жюри конкурса представляют ректоры, ученые ведущих химических и технических университетов России. Это обеспечит высочайшую экспертную оценку представленных проектов.

Всем участникам конкурса желаю успехов в защите своих научных работ, постоянного интереса к познанию и развитию нашей химической науки.

Председатель жюри Конкурса проектов молодых ученых, Президент РХО им. Д.И. Менделеева,

СОДЕРЖАНИЕ

Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)

ПЛАСТИФИКАЦИЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ

ЭЛАСТОМЕРОВ

Анкудинов Александр Владимирович, Куцов Дмитрий Александрович Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)

ПОЛУЧЕНИЕ N-МЕТИЛЦИКЛОГЕКСИЛАМИНА ГАЗОФАЗНЫМ

МЕТИЛИРОВАНИЕМ ЦИКЛОГЕКСИЛАМИНА МЕТАНОЛОМ НА

ГЕТЕРОГЕННОМ КАТАЛИЗАТОРЕ НТК-

Панчехин Владимир Александрович, Пуртов Илья Олегович Ивановский государственный химикотехнологический университет (ИГХТУ)

БИЛИРУБИН И ДРУГИЕ БИОМОЛЕКУЛЫ КАК

АНТИОКСИДАНТЫ И НОСИТЕЛИ В РЕАКЦИЯХ

ИНДИВИДУАЛЬНОГО И СОПРЯЖЕННОГО ОКИСЛЕНИЯ

Соломонов Алексей Владимирович Институт физики твердого тела РАН (ИФТТ РАН)

КОМПАКТНЫЙ РАМАН-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ

МИКРОСКОП ДЛЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА МАЛЫХ

ОБЪЕМОВ

Журавлев Андрей Сергеевич Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

АДСОРБЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ТИОЛОВ НА

КЛАСТЕРАХ ЗОЛОТА

Аскерка Михаил Сергеевич Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

РАЗРАБОТКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ОСНОВ И ТЕХНОЛОГИИ

ПРОИЗВОДСТВА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ

СИСТЕМ ЭКСПРЕСС-ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАРДИМАРКЁРОВ НА

ОСНОВЕ МЕТОДА ЛАТЕРАЛЬНОГО ПРОТОЧНОГО

ИММУНОАНАЛИЗА

Яковлева Елена Алексеевна Московский государственный университет инженерной экологии (МГУИЭ)

БИОРЕМЕДИАЦИЯ ГРУНТОВ ЗАГРЯЗНЕННЫХ

УГЛЕВОДОРОДАМИ НЕФТИ В ДИНАМИЧЕСКИХ

УСЛОВИЯХ

Заборская Анна Юрьевна Московский государственный университет инженерной экологии (МГУИЭ)

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ МЕМБРАННОЭЛЕКТРОДНЫХ БЛОКОВ ДЛЯ ПОРТАТИВНЫХ

ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Киселева Елена Александровна Московский государственный университет пищевых производств (МГУПП)

ФИЗИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ ПЛЕНОЧНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Безнаева Ольга Владимировна Московский государственный университет пищевых производств (МГУПП)

ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ НА

СВОЙСТВА ВТОРИЧНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

РАЗЛИЧНОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ

Помогова Дарья Александровна Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова

РАЗРАБОТКА НОВОГО УНИВЕРСАЛЬНОГО

МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ НАНОРАЗМЕРНОГО

ДИОКСИДА ТИТАНА

Оболенская Любовь Николаевна Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова (МИТХТ)

КАТАЛИТИЧЕСКАЯ КОНВЕРСИЯ БИОЭТАНОЛА В

АВТОМОБИЛЬНОЕ И РЕАКТИВНОЕ

УГЛЕВОДОРОДНЫЕ ТОПЛИВА

Чан Тхи Куинь Ньи Российский химико-технологический университет имени Д.И.Менделеева (РХТУ)

РАЗРАБОТКА СТЕКЛООБРАЗНЫХ СРЕДСТВ ДОСТАВКИ

РАДИАЦИИ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ

ЗАБОЛЕВАНИЙ

Атрощенко Григорий Николаевич Российский химико-технологический университет имени Д.И.Менделеева (РХТУ)

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ И

ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИОДНЫХ

ФИЛЬТРОВ ДЛЯ АЭС

Обручиков Александр Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ СИНТЕЗА И

ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИИ ПОЛИАЗОТИСТЫХ

МОНОМЕРОВ НА ОСНОВЕ С,N-ВИНИЛТЕТРАЗОЛОВ

Алешунин Павел Александрович Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

БИ- И ОЛИГОЯДЕРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ПАЛЛАДИЯ(II) С

ТИОАМИНОКИСЛОТАМИ – ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ МОДУЛЯТОРЫ

ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ

ПРЕПАРАТОВ

Степанова Мария Анатольевна Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет (ЛЭТИ)

ИССЛЕДОВАНИЕ КРИЗИСА ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ПРИ

КИПЕНИИ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЙ НАНОЧАСТИЦ

Горелик Полина Владимировна Томский государственный университет

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ

ТРЕХСЛОЙНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК,

НАПОЛНЕННЫХ НАНОЧАСТИЦАМИ ОКСИДОВ

МЕТАЛЛОВ

Абулхаирова Марьяна Арстангалиевна Томский государственный университет

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИОКСАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ

Нефёдов Роман Андреевич Национальный исследовательский Томский политехнический университет (НИ ТПУ)

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА КОМПАУНДИРОВАНИЯ

ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ

МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ

Петрова Анастасия Андреевна УДК 678.073/

ПЛАСТИФИКАЦИЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ

А.В. Анкудинов, Дм.А. Куцов. e-mail: [email protected] Волгоградский государственный технический университет, Волгоград Смешение двух или большего числа полимеров с целью создания композиционного материала, превосходящего по комплексу свойств исходные, является одним из перспективных направлений современной полимерной технологии. Ярким представителем таких материалов являются динамические термоэластопласты (ДТЭП), поэтому задача улучшение показателей этих материалов является актуальной и востребованной.

Для исследований были получены бинарные смеси на основе полиолефинов (ПЭВД и ПП) и этиленпропиленового каучука (СКЭПТ-60). Материалы обладают достаточным уровнем механических показателей, но при этом значения твердости являются высокими, что является негативным фактором для переработки материалов в изделия. Поэтому для снижения значения твердости применены сложноэфирные (ДБС, ДБФ), углеводородные (масло ПМ) и олигомерные (МГФ-9) пластификаторы.

Прогноз совместимость бинарная смесь-пластификатор проводили по параметрам растворимости и изобарно-изотермическому потенциалу уравнений Флори – Хаггинса и Гальдебранд – Скэтчарда – ванн Лара. В работе проведена оценка совместимости бинарной смеси с пластификатором, что до данного момента времени не проводилась. Установлено, что все системы характеризуются наличием термодинамического сродства компонентов. Результаты прогноза хорошо согласуются с данными равновесного набухания и значениями краевого угла смачивания. Установлено, что наилучший эффект пластификации ДТЭП достигается за счет применения дибутилсебацината и масла ПМ.

Проведены физико-механические испытания пластифицированных композиций, из которых видно, что все материалы обладают требуемым комплексом деформационно-прочностных показателей. Значения твердости полученных материалов снижаются и соответствуют уровню эластомерных композиций. Максимальным пластифицирующим эффектом обладаю пластификаторы ДБС и масло ПМ. Установлено, что подбор пластификаторов целесообразно проводить на основе анализа термодинамической совместимости бинарной смеси и пластификатора, предварительная оценка эффективности осуществляется по величине краевого угла смачивания и равновесного набухания.

Получены динамические термоэластопласты с пониженной твердостью при сохранении деформационно-прочностных показателей.

ПОЛУЧЕНИЕ N-МЕТИЛЦИКЛОГЕКСИЛАМИНА ГАЗОФАЗНЫМ

МЕТИЛИРОВАНИЕМ ЦИКЛОГЕКСИЛАМИНА МЕТАНОЛОМ НА ГЕТЕРОГЕННОМ

Панчехин В.А., Пуртов И.О., Попов Ю.В., Шишкин Е.В., Златогорская М.К.

Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ), г.

N-метилциклогексиламин (N-МЦГА) применяется как компонент антикоррозионных присадок к топливам и маслам, компонент покрытий металлических изделий, а также используется как промежуточное вещество при синтезе лекарственного препарата «Бромгексин».

Нами впервые проведены исследования по синтезу N-МЦГА из циклогексиламина и метанола на медьсодержащем гетерогенном катализаторе НТК-4, используемом в промышленности для метилирования анилина в Nметиланилин. Установлена химическая схема процесса:

Исследована кинетика и равновесие реакции диспропорционирования циклогексиламина, вносящей существенный вклад в процесс метилирования циклогексиламина (1):

Предварительными исследованиями было установлено, что в условиях проведения экспериментов реакция протекает в кинетической области.

Исследование равновесия реакции показало, что в интервале температур 160-200°С согласуется с литературными данными.

Наилучшие результаты при описании процесса дает кинетическое уравнение Ленгмюра-Хиншельвуда вида:

ЦГА ЦГА K

Также были исследованы реакции диспропорционирования метилциклогексиламина в дициклогексиламин и диметиламин (3), в диметилциклогексиламин и циклогексиламин (4):

Для вышеуказанных реакций были установлены кинетические зависимости вида (5,6) и определены константы, входящие в эти уравнения:

Таким образом, в результате проведенных исследований была установлена химическая схема процесса метилирования циклогексиламина метанолом в газовой фазе, определены кинетические константы части реакций входящих в систему. В дальнейшем планируется изучение реакций гидролиза циклогексиламина и реакций метилирования, что позволить получить математическую модель процесса в целом.

БИЛИРУБИН И ДРУГИЕ БИОМОЛЕКУЛЫ КАК АНТИОКСИДАНТЫ И НОСИТЕЛИ В РЕАКЦИЯХ

ИНДИВИДУАЛЬНОГО И СОПРЯЖЕННОГО ОКИСЛЕНИЯ

Ивановский государственный химико-технологический университет, г. Иваново Линейные олигопирролы представляют широкий класс соединений с уникальным набором интересных физико-химических свойств, перспективных для применения практически во всех отраслях науки и производства.

Возросший в последнее десятилетие интерес к билирубину – самому распространенному животному линейному тетрапирролу, ранее считавшемся токсическим продуктом катаболизма гемоглобина в клетках печени, селезенки и костного мозга, основному представителю желчных пигментов организмов человека и животных и его аналогам обусловлен, главным образом, его способностью к подавлению свободнорадикального окисления липидов клеточных мембран.

Антиоксидантная активность билирубина и его аналогов вызывает огромный интерес в связи с необходимостью поиска, молекулярного дизайна и исследования антиоксидантной активности его эквивалентов – синтетических ди- и тетрапирролов, перспективных для использования в качестве лекарственных препаратов.

Одной из интересных особенностей желчных пиментов – способность к образованию макромолекулярных комплексов с белками. Сывороточные альбумины являются наиболее распространенными протеинами в плазме крови.

Одна из наиболее важных биологических функций альбуминов – их способность к транспорту лекарств, эндогенных и экзогенных веществ, что может помочь в дизайне лекарственных препаратов – синтетических аналогов линейных олигопирролов.

Результаты проведенных исследований показывают, что связывание билирубина с альбумином приводит к снижению его антирадикальной активности и проявлению эффекта «белковой защиты». Показано также, что проявление антирадикальной активности такими веществами, как аскорбиновая кислота, гидрохинон и мезо-тетракис(п-сульфофенил)порфин в реакциях сопряженного окисления с билирубином тесно взаимосвязано с образованием супрамолекулярных комплексов исследуемых соединений с белком. Причем установлено, что билирубин способен подавлять окисление витамина С и гидрохинона. Таким образом, супрамолекулярные взаимодействия во многом определяют их антиоксидантную активность антирадикалов. Спектральные термодинамических и кинетических характеристик реакций взаимодействия антиоксидантов, биополимеров и окислителей.

спектрофлуориметре Varian Cary Eclipse показывают, что флуоресценция белка тушится в присутствии биомолекул (оснований ДНК, витаминов, циклических тетрапирролов) в растворе. С использованием теорий статического и динамического тушения определен широкий спектр параметров взаимодействия. Анализ констант статического и динамического тушения энергий реакций взаимодействия и чисел сайтов связывания акцепторов на альбумине позволяет сказать о том, что связывание с активными центрами альбумина осуществляется за счет различных типов взаимодействий: гидрофобных, диполь-дипольных, электростатических, посредством Ван-дер-Ваальсовых сил, водородных связей и др. Образующиеся при этом комплексы являются непрочными, легко диссоциирующими: величина энергии связи не превышает 5-10 ккал/моль, что позволяет лигандам легко отщепляться и вступать во взаимодействие с высокоспецифическими рецепторами-мишенями.

Отмечается, что связывание альбумина с билирубином приводит к увеличению энергии Гиббса реакций связывания лигандов по сравнению со свободным альбумином, что вызвано конформационными изменениями в молекуле альбумина при присоединении билирубина.

Проведение теоретических расчетов (квантово-химических вычислений, молекулярный докинг, виртуальный скрининг) позволяет выявить общую тенденцию в механизмах реакций окисления и взаимодействия с белками, а также спрогнозировать реакционную способность соединений.

Представленные результаты устанавливают принципиальную возможность определения большого спектра физико-химических параметров для процессов связывания белков и низкомолекулярных соединений, а также для определения антиоксидантной активности билирубина и его аналогов для решения практических задач.

Работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации для молодых российских ученых – кандидатов наук (№ МК-401.2011.3) и ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (госконтракты № 14.740.11.0617 и 02.740.11.0253).

- 12 КОМПАКТНЫЙ РАМАН-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ МИКРОСКОП ДЛЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА

МАЛЫХ ОБЪЕМОВ ОРГАНИЧЕСКИХ И НЕОРГАНИЧЕСКИХ СУБСТАНЦИЙ

Компактный раман-люминесцентный микроскоп для экспресс-анализа малых объемов органических и неорганических субстанций используется для анализа малых объемов веществ по спектрам рамановского и люминесцентного рассеяния. Рамановский метод анализа основан на том, что в молекулах исследуемого вещества имеется большое количество вращательных и колебательных степеней свободы, которые проявляются в спектре рассеянного света в виде набора линий, каждая из которых характеризуется индивидуальным спектральным положением и относительной интенсивностью. Люминесцентный метод связан с возбуждением исследуемого вещества световыми квантами в одно из возбужденных состояний, быстрой релаксацией из возбужденного состояния в промежуточное долгоживущее неравновесное состояние и последующей релаксацией в основное состояние с испусканием световых квантов меньшей энергии. Аналогично спектрам рамановского рассеяния, спектр люминесценции содержит информацию о возбужденных состояниях исследуемого вещества, однако, вследствие более широких полос люминесценции и меньшего числа долгоживущих возбужденных состояний, спектр люминесценции менее специфичен, чем спектр рамановского рассеяния. Вместе с тем, одновременное измерение и анализ двух типов рассеяния рамановского и люминесцентного позволяют получить существенно более полную информацию об исследуемом веществе, поскольку два этих типа рассеяния света связаны различным физическим характеристикам исследуемого вещества.

В основу проекта поставлена задача: разработать коммерчески доступный портативный раман-люминесцентный микроскоп, в котором достигается возможность измерений одновременно рамановских и люминесцентных характеристик биологических объектов, органических и неорганических субстанций в широком спектральном диапазоне и с высоким спектральным разрешением. Эта задача была успешно решена автором проекта. Впервые создан микроскоп, программная платформа которого позволяет провести пространственноразрешенный анализ раман-люминесцентных спектров органических и неорганических субстанций, а также биологических объектов, таких как клетки, ткани организмов, микроорганизмы, вирусы, биологические жидкости в течение нескольких секунд с высоким пространственным разрешением.

Одним из направлений использования раман-люминесцентного микроскопа является достижение сверхчувствительности измерительной системы за счет создания эффекта гигантского усиления сигнала рамановского рассеяния с молекул, находящихся вблизи наночастиц благородных металлов (SERS). Для раманлюминесцентного микроскопа авторами проекта разработаны и изготовлены SERSусиливающие поверхности, позволяющие проводить анализ сверхмалого количества исследуемого вещества вплоть до 1 пг. В качестве примера на рисунке показаны спектры, полученные с малых объемов биологических жидкостей: слюны и мочи вместе с изображением SERS-усиливающей поверхности.

Представленная разработка найдет широкое применение в медицине, в фармацевтической промышленности, в химической промышленности, в производстве полупроводников, в нефтегазовой промышленности. В настоящее время на базе Института физики твердого тела РАН создается малое предприятие для производства и продвижения на рынок компактного раман-люминесцентного микроскопа.

- 14 КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АДСОРБЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ

ТИОЛОВ НА КЛАСТЕРАХ ЗОЛОТА

М.С. Аскерка, Д.А. Пичугина E-mail: [email protected] Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова Химический Исследование адсорбции органических молекул на поверхности металла и свойств формирующихся границ приобрели в последние годы особую популярность. Это связано, в первую очередь с тем, что органические молекулы становятся активными элементами современных устройств молекулярной электроники и нанофотоники *1+. Адсорбция функциональных тиолов на поверхности золота происходит с образованием самоорганизованных монослоев (СОМ), которые позволяют модифицировать поверхность металла и создавать материалы с требуемыми свойствами *2+. Несмотря на большой интерес к данной теме в научном мире, поиск эффективных центров адсорбции тиолов на кластерах золота является не разрешенным на данный момент вопросом. Быстро растущий объем экспериментальных результатов по изучению адсорбции различных тиолов на поверхности золота слабо подкреплен теоретическими исследованиями, что во многом сдерживает прогресс в понимании механизма диссоциации тиолов.

Цель настоящей дипломной работы состояла в моделировании взаимодействия органических тиолов с кластерами золота различного состава Aun (n = 1-5, 8, 10, 20).

Решение поставленной задачи осуществлялось в рамках квантово-химического подхода в программе «Природа» методом функционала плотности (DFT) с неэмпирическим функционалом PBE. Значительные релятивистские эффекты золота учитывали в нерелятивистском подходе с использованием псевдопотенциала SBK.

Моделирование адсорбции тиолов на золоте проводилось в рамках кластерного подхода путем изучения поверхности потенциальной энергии (ППЭ) системы R-SH + Aun (R = метил или 1-(3-пропилтиол)-2-(2-пиридин)-бензимидазол, n=1-5, 8, 10, 20) по следующей схеме:

Рис. 1. Этапы взаимодействия органического тиола с поверхностью золота.

а), при этом варьировались состав кластера золота и длина углеводородной цепи тиола. Показано, что рассчитанная энергия адсорбции уменьшается с ростом размера кластера и не зависит от длины углеводородного радикала и наличия функциональных групп тиола.

На втором этапе исследовали разрыв S-H связи (рис. 1, б) в системах R-SH + Au, изучали влияние увеличения размера кластера на механизм диссоциации метилтиола на примере кластера Au20. По данным расчета механизмы внедрения 1-(3-пропилтиол)-2-(2-пиридин)-бензимидазола являются аналогичными и состоят из нескольких стадий. В процессе участвуют две молекулы тиола и один атом золота. Показано, что механизм диссоциации тиола зависит от формы и размера кластера. Диссоциативная адсорбция тиолов на кластере Au20 приводит к существенному искажению исходной геометрии кластера, что говорит о возможности тиолов модифицировать поверхность золота при образовании самоорганизованных молонослоев. Наблюдаемая в эксперименте высокая скорость образования продукта диссоциативной адсорбции, вероятно, связана с наличием значительных дефектов на поверхности золота.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Министерства Образования, номер государственного контракта 16.740.11.0331.

1. Shekhah O., Wang H., Paradinas M., Ocal C., Schpbach B., Terfort A., Zacher D., Fischer R.A., Wll C.

Controlling interpenetration in metal–organic frameworks by liquid-phase epitaxy. // Nat. Mat. 2009. V.

8. P. 481–484.

2. Schreiber F. Self-assembled monolayers: from 'simple' model systems to biofunctionalized interfaces.

// J. Phys.: Condens. Matter. 2004. V. 16. P 881–900.

РАЗРАБОТКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ОСНОВ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЭКСПРЕСС-ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КАРДИОМАРКЁРОВ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ЛАТЕРАЛЬНОГО ПРОТОЧНОГО

ИММУНОАНАЛИЗА

Яковлева Е.А. (аспирант)*, Андреева И.П. (к.х.н., с.н.с.)**, Григоренко В.Г. (к.х.н., с.н.с.)*, Осипов А.П. (к.х.н., доцент)* Кафедра химической энзимологии, Химический факультет Московского Государственного Университета имени М.В. Ломоносова;**ЗАО «Научновнедренческое общество Иммунотех»

Своевременная диагностика острого инфаркта миокарда (ОИМ) является одной из актуальных проблем современной кардиологии. Раннее начало терапии при подтверждённом диагнозе ОИМ позволяет уменьшить летальность как в первые часы, так и в более поздние сроки пребывания больного в стационаре.

Развитие ОИМ сопровождается обширным разрушением кардиомиоцитов и, как следствие, выбросом в кровь специфичных для миокарда белков. Белок, связывающий жирные кислоты (с-БСЖК, 15 кДа), является представителем семейства внутриклеточных липид-связывающих белков, участвующих в метаболизме жирных кислот, и в большом количестве содержится в сердечных мышцах (0,56 мг/г сердечной ткани). В крови здоровых людей уровень с-БСЖК не превышает 6-8 нг/мл. Было показано, что при повреждении миокарда, подобно миоглобину, концентрация с-БСЖК в крови повышается (в 10 и более раз) в течение 3 часов после появления симптомов ОИМ и возвращается к нормальному уровню через 12-24 часа. Этот факт, а также хорошая тканеспецифичность в сравнении с миоглобином делают с-БСЖК перспективным маркером ранней диагностики ОИМ.

Разработан простой визуальный метод для экспресс-определения с-БСЖК – нового раннего маркера острого инфаркта миокарда, основанный на принципе латерального проточного иммуноанализа (иммунохроматографического анализа) с использованием в качестве метки наночастиц золота (Рис.1). Для проведения анализа достаточно 30 мкл сыворотки крови. Образец наносится в отверстие пенала, внутри которого скомпонована полоска из нескольких мембранных носителей, уже содержащих все необходимые для анализа специфические компоненты (Рис.2). Время проведения анализа не превышает 15 минут.

Определены оптимальные условия проведения анализа. Предел обнаружения метода составил 1,5 нг/мл, коэффициент вариации не превышал 8%. С помощью разработанной тест-системы был подтверждён клинически установленный диагноз острого инфаркта миокарда (N=10), в сыворотках крови здоровых людей (N=25), результат теста был отрицательным.

Разработанный метод для экспресс-определения с-БСЖК может быть успешно использован в клинико-диагностических лабораториях медицинских учреждений кардиологического профиля, а также отделениях скорой помощи и стадиях возникновения ОИМ (с первого часа и более).

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России (проект №16.512.11.2216) Рисунок 1. Схема строения тест-полоски для иммунохроматографического Рисунок 2. Вид готовых тест-систем для определения с-БСЖК в сыворотке крови

БИОРЕМЕДИАЦИЯ ГРУНТОВ ЗАГРЯЗНЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДАМИ НЕФТИ В

ДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

А.Ю. Заборская, Э.А. Крамм, Н.А. Кустова, [email protected] Московский государственный университет инженерной экологии (МГУИЭ), Негативное действие нефти связано с непосредственным токсическим действием, а также с изменением физических свойств почвы вследствие чего снижается ее плодородие.

Восстановление плодородия почвы после воздействия нефтепродуктов в естественных условиях длится десятки лет, а глубинные загрязнения могут сохраняться сотни лет.

Почва в первую очередь страдает от загрязнения нефтью и нефтепродуктами.

Такое загрязнение ведет к нарушению биоценозов и снижению их видового разнообразия. Биологический способ ремедиации нефтезагрязненных почв имеет ряд преимуществ и является наиболее перспективным. Существуют природные микроорганизмы, которые потребляют нефтепродукты в качестве источника углерода, окисляют токсичные соединения, преобразуя их в гумус.

При использовании биореакторов для ремедиации нефтезагрязненных почв можно достичь наиболее высоких скоростей деструкции за счет обеспечения оптимальных условий развития микроорганизмов. В биореакторах можно относительно легко обеспечивать термофильные режимы обработки, доминирование микроорганизмов-деструкторов.

Нами разработан лабораторный биореактор для изучения в динамических условиях процесса биодеградации загрязненного углеводородами грунта.

Биореактор представляет собой цилиндрический аппарат на подвижной платформе, оснащенной электронным динамометром для измерения реактивного крутящего момента. Аппарат оснащен механическим перемешивающим устройством с регулируемым приводом, а так же компрессором и ротаметром для измерения расхода воздуха.В качестве тест-культуры используется культура микроорганизмов Candida maltosa шт. 569.

Так как предварительные опыты показали, что упомянутая нами культура нефтеокисляющих микроорганизмов вступает в трофические взаимодействия с автохтонной микрофлорой, торфогрунт стерилизуется дважды в течение часа при Для того, чтобы исключить влияние состава нефти на параметры биодеградации, дальнейшие опыты проводятся на парафинах С14-С17. Содержание углеводородов определяется гравиметрическим методом путём экстракции углеводородов нефти хлороформом.

Были исследованы различные перемешивающие утройства и режимы перемешивания. Начальные опыты проводились в течение недели.

часов работы установки. Именно в этот период осуществляется окисление большей части углеводородного загрязнения.

Для подбора оптимального режима был разработан показатель эффективности ремедиации (ПЭР). ПЭР учитывает количество энергии, затраченной на процесс, массу очищенной почвы, количество потреблённого парафина, а также время, за которое была произведена очистка. Чем меньше значение ПЭР, тем выше эффективность процесса. Таким образом, можно сравнивать по эффективности разные типы установок, режимы работы и даже разные методы биологической очистки, например биогрядки и биореакторы.

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ МЕМБРАННО-ЭЛЕКТРОДНЫХ БЛОКОВ ДЛЯ

ПОРТАТИВНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Е.А. Киселева, М.Г. Беренгартен, А.П. Cевастьянов, [email protected] Топливные элементы представляют собой очень эффективный, надежный, долговечный и экологически чистый способ получения электричества посредством прямого преобразования химической энергии. В данной работе исследовано влияние состава активного слоя (содержание иономера) и условий формирования МЭБ на основе катодного катализатора HiSPEC 13100, анодного E-Tek C1-20 и мембраны GEFC 101N. В ресурсных испытаниях проведена оптимизация по типу ГДС, навеске катодного катализатора, объемной доли полимера и типу растворителя каталитической композиции.

Большинство электродов изготавливались методом воздушного напыления.

Основная причина – более низкий расход углеродного материала и ионной жидкости. Каталитическая композиция из спирта, углеродного материала и полимера (водная суспензия перфторсульфополимера Nafion) подвергалась ультразвуковой обработке. Количество полимера рассчитывалось исходя из соотношения 3% (масс) сухого полимера на единицу массы углеродного материала.

Напыление велось с помощью автоматизированной установки разработанной в лаб.

ОИВТ РАН совместно с ИПХФ РАН при минимальном давлении воздуха в ресивере компрессора с высоты 25 мм на углеродные токосъемники, нагретые до 100 – 120 С. Каждый последующий слой напылялся после высыхания предыдущего, критерий полного высыхания – матовость поверхности слоя. Для соблюдения равномерного формирования наноструктуррированного слоя на подложке была специально разработана программа, учитывающая особенности конкретного состава каталитической композиции.

Полученные активные слои после сборки в единичный топливный элемент тестировались на специальной тестовой станции. Электрохимические измерения включали в себя снятие циклических вольтамперограмм (ЦВА) в гальваностатическом и потенцостатическом режимах. В результате, выявлены удельные электрические характеристики соответствующие мировому уровню.

Благодаря разработанной автоматизированной установке и способу получения МЭБ ТЭ возможен дальнейший поиск и изучение не платиновых катализаторов, что позволит значительно уменьшить себестоимость МЭБов и будет способствовать более широкому использованию ТЭ.

УДК 678.5:782.

- 21 ФИЗИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ ПЛЕНОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

О.В. Безнаева, Т.И. Аксенова, e-mail: [email protected] Московский государственный университет пищевых производств, г. Москва Воздействие коронным разрядом является одним из способов физической модификации поверхности полимерных материалов. Широкое распространение получили активные упаковки, к которым, в частности, относятся пленки в электретном состоянии. В качестве упаковочных средств полимерные электреты мало изучены и на практике не применяются. В связи с этим возникла необходимость изучить электретное состояние полимерных материалов и возможность упаковывания в них продуктов питания.

В качестве объектов исследования были выбраны образцы однослойных пленок, которые обрабатывали коронным разрядом при различных параметрах. В результате были получены короноэлектреты с различными значениями поверхностной плотности электрических зарядов.

Об изменениях в поверхностном слое пленки судили, используя метод бесконтактного измерения поверхностной плотности электрических зарядов, которое проводили ежедневно в течение 30 дней. С целью исследования токсичности пленочных материалов в электретном состоянии использовали метод биотестирования водных вытяжек исследуемых материалов. Для изучения влияния электретного состояния полипропиленовой пленки на микроорганизмы, вызывающие порчу пищевых продуктов, были проведены микробиологические исследования.

На основании экспериментальных данных получены зависимости влияния природы полимерного материала и степени воздействия коронного разряда на величину начального поверхностного заряда и скорость его релаксации. В ходе биотестирования показано, что пленочные материалы в электретном состоянии являются нетоксичными.

По результатам микробиологических исследований, сделали вывод, что на поверхности обработанных полимерных пленочных материалов коронным разрядом по сравнению с необработанными замедляется рост и развитие микроорганизмов – возбудителей порчи пищевых продуктов. Пленочные материалы в электретном состоянии обладают бактерио-статическим действием, величина которого также зависит от природы полимерной пленки и параметров коронирования. Следовательно, можно ожидать увеличение срока хранения продуктов питания, упакованных в данные материалы. Также предположили, что данная модификация может быть использована в качестве метода комбинированной стерилизации упаковочных материалов, что позволит избежать добавления консервантов.

УДК 678.5:502.

- 22 ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ НА СВОЙСТВА ВТОРИЧНЫХ

ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ РАЗЛИЧНОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ

Д.А. Помогова, И.А. Кирш, е-mail: [email protected] ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств», В последнее время большое внимание уделяется проблеме повторной переработке полимерных материалов. Одной из самых дорогостоящих операций рециклинга является сортировка отходов. В ряде случаев идентификация полимерных отходов значительно затруднена, а в случае многослойных материалов – не представляется возможной. Отходы образуются как на стадии производства материалов, так и после использования упаковки. В основном такие отходы сегодня утилизируют складированием на свалках и полигонах или сжигают, что негативно сказывается на окружающей среде. Поэтому все большее место занимают исследования, которые направлены на совместную переработку термодинамически несовместимых полимеров и получение новых композиционных полимерных материалов.

При совместной переработке таких полимеров как полипропилен (ПП) и полиэтилентерефталат (ПЭТФ), полиэтилен (ПЭ) и полиамид (ПА), а так же других смесей полимеров, возникает ряд сложностей, связанных с их термодинамической несовместимостью. Проведенные исследования по совместной переработке смесей на основе вторичных полимеров ПЭ и ПА показали, что с увеличением количества циклов переработки в полимерах протекают деструкционные процессы, что оказывает положительное влияние на технологическую совместимость компонентов. Также было установлено, что ультразвуковые колебания могут приводить к уменьшению молекулярной массы, что может сблизить параметры растворимости полимеров при их совместной переработке. В связи с этим, было изучено влияние ультразвуковых колебаний на расплавах таких полимеров как ПЭ, ПА, ПП, ПЭТФ, а так же смесей этих полимеров, которые составлялись после цикла переработки каждого полимера в отдельности. В результате проведенных испытаний по определению деформационно-прочностных и реологических свойств исследуемых материалов, полученных при воздействии ультразвуковых колебаний и без воздействия был сделан предварительный вывод, что данный фактор приводит к деструкционным процессам в ПА и ПЭТФ, а в ПЭ и ПП в этом случае протекают одновременно два процесса – деструкция и сшивание, что подтверждается исследованиями ИК-спектроскопии. Воздействия ультразвуковых колебаний на расплавы полимеров приводят к изменению надмолекулярной структуры полимеров, что подтверждается результатами испытаний методом электронной микроскопии.

На следующем этапе работы были проведены исследования композиций, полученных на основе смесей ПЭ и ПА, ПП и ПЭТФ. Установлено, что ультразвуковые колебания приводят к расширению технологического интервала совместимости технологическая схема линии вторичной переработки отходов ПЭ и ПА, ПП и ПЭТФ различного соотношения, в том числе кромок многослойных пленок, которая позволяет получать сырье удовлетворительного качества.

РАЗРАБОТКА НОВОГО УНИВЕРСАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ

НАНОРАЗМЕРНОГО ДИОКСИДА ТИТАНА

Л.Н. Оболенская, Г.М. Кузьмичева, [email protected] Московский государственный университет тонких химических технологий Наноразмерные модификации диоксида титана используются в катализе (для извлечения соединений урана из морской воды и получения водорода), сорбции (для очистки водных сред от широкого круга токсичных ионов и низкомолекулярных соединений), медицине (прекрасный очиститель водных и воздушных сред от органических загрязнителей и бактерий), микроэлектронике (перспективен для солнечных батарей). В области фотокатализа TiO2 резко превосходит все остальные соединения по своим поверхностным и объёмным свойствам: установлено, что в ходе очистки воды и воздуха под действием УФ-излучения в присутствии наноразмерного TiO2 разлагаются практически все органические загрязнители. По сравнению с другими полупроводниковыми катализаторами диоксид TiO химически и биологически инертен и стабилен к фотодеградации, а в отличие от других дезинфекционных технологий не образует опасных (канцерогенныхи мутагенных) соединений.

Применение наноразмерного TiO2 в той или иной области основано на определённом свойстве, которое зависит от состава образца, структуры полиморфа (TiO2 имеет 12 полиморфных модификаций, из них анатаз получен как в обычном, так и в наноразмерном виде, а -TiO2 – только в наноразмерном), конкретного функционального параметра микроструктуры (размеры микрочастиц, размер и объем пор, величина удельной поверхности) и субструктуры (размеры наночастиц и кристаллитов). Поэтому, устанавливая связь между характеристикой свойства и функциональным параметром образца можно направленно менять параметры и варьировать свойствами. Это прямой путь к получению универсального материала с функциональной основой наноразмерного диоксида титана, сочетающего несколько практически важных свойств. Цель работы – создать новый материал с функциональной основой наноразмерных модификаций со структурами анатаза и -TiO2 с управляемыми сорбционными и (фото) каталитическими свойствами.

Установлено, что метод и условия получения TiO2 оказывают существенное влияние на состав образца, микроструктуру и субструктуру, электронные и поверхностные свойства, и, главным образом, на кристаллическую структуру.

Оптимизация сульфатного метода (дешёвого, простого и экологически чистого) привела к увеличению практического выхода до ~80% для требуемого количества получаемых продуктов, воспроизводимых по своим функциональным характеристикам и стабильных на воздухе в течение длительного времени, а отсюда и к снижению себестоимости. Варьированием условиями процесса (состав исходного реагента и его исходная концентрация, скорость нагрева, температура и длительность синтеза, количество и состав коагулянта) получены образцы с широкоугловое рентгеновское рассеяние), N (размер наночастиц: малоугловое рентгеновское рассеяние), M (размер микрочастиц: сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия), А (размер агломератов: метод БЭТ, лазерная дифракция), S (удельная поверхность: метод БЭТ), Р (размер пор) и V (объём пор: метод БЭТ).

структуры Для полученного материала:

1. Достигнута фотокаталитическая активность соответственно для анатаза (L= нм) и -TiO2 (L=4 нм) в 2.5 и 4 раза превышающая ее показатели для промышленных фотокатализаторов Degussa P-25 и в 8 и 12 раз – Hembikat UV 100 в модельной реакции разложения красителей метилового оранжевого и метиленового синего под действием УФ.

2. Получено обесцвечивание в щелочной среде ткани, смоченной окрашенными спиртовыми растворами бриллиантового зелёного и фукорцина соответственно через 2.5 часа и 3.5 часа под действием УФ в присутствии образцов с -TiO2 (L= 4 нм).

3. Достигнута степень извлечения из водных сред на образцах с анатазом (L=13.5 нм) и -TiO2 (L=4 нм) ионов висмута, мышьяка и ванадия до ПДК и ниже (в случае анатаза получена рекордная степень сорбции Bi3+ - 99.5%). Есть положительные результаты по сорбции урана, кадмия, свинца, тория.

4. Получены предварительные данные о степени конверcии СO в CO 2 в воздухе на катализаторах PdCl2-CuCl2/TiO2, зависящая от величины S и вида полиморфа диоксида титана, которая оказалась соизмерима с золотосодержащими катализаторами на мезопористой матрице TiO2.

5. Созданы нанокомпозиты из наноразмерных TiO2 на углероде, углеродных наноструктурах и опале, позволяющие резко уменьшить количество используемого материала, увеличить удельную поверхность и усилить полезные свойства при уменьшении себестоимости материала.

Работа поддерживается РФФИ (проект №10-03-00160).

КАТАЛИТИЧЕСКАЯ КОНВЕРСИЯ БИОЭТАНОЛА В АВТОМОБИЛЬНОЕ И РЕАКТИВНОЕ

УГЛЕВОДОРОДНЫЕ ТОПЛИВА

Чан Тхи Куинь Ньы, В.Ф. Третьяков [email protected] Московский государственный университет тонких химических технологий им.

Одним из основных направлений развития топливно-энергетического комплекса становится уменьшение его зависимости от нефти путём сокращения объёмов потребления нефтяных топлив за счёт использования альтернативных возобновляемых источников сырья, таких как природный газ или уголь. Однако они, также как и нефть, относятся к не возобновляемым источникам энергии, а их сжигание в энергетических установках приводит к увеличению содержания СО2 в атмосфере, что создает еще немаловажную проблему, связанную с парниковым эффектом.

Наличие огромных запасов возобновляемого органического сырья в виде растительной биомассы создаёт предпосылки для создания технологий ее переработки в моторное топливо, альтернативное топливу нефтяного происхождения.

Переработка биомассы в этиловый спирт является одним из наиболее эффективных способов её использования. Использование биоэтанола в качестве топлива, или высокооктановой добавки к традиционному бензину, а также сырья для органического синтеза является значительным шагом в направлении снижения эмиссии СО2 в атмосферу. В настоящее время в мировой практике технический биоэтанол применяется как добавка к моторным топливам, являясь региональным или локальным видом топлива. Однако для климатических условий России и других «холодных» районов планеты такое его использование сильно ограничено. Поэтому стоит задача превращения биоэтанола в углеводородные моторные топлива глобального характера – бензин, дизельное и авиационное топливо.

В настоящее время нами разработана технология, позволяющая получать широкий спектр углеводородов конверсией этанола на цеолитных катализаторах. В зависимости от условий реакции, природы допирующих оксидов и металлов в цеолитных катализаторах, равновесие данной реакции может быть смещено в сторону образования этилена, других олефинов, алканов и ароматических углеводородов – важных продуктов для нефтехимии, а также моторных топлив различного назначения.

После каталитической конверсии биоэтанола, полученную углеводородную фракцию подвергали гидрированию на Pt-содержащих катализаторах при 360оС и давлении 100атм, с целью образования нафтенов – одних из основных компонентов реактивного топлива. В процессе гидрирования количество ароматических углеводородов снижается по сумме от 51%, в зависимости от глубины гидрирования, до 12-21%. При этом, в конечном продукте практически отсутствовал бензол, что обеспечивает высокие экологические показатели синтезированного быть использована как реактивное или автомобильное топливо.

Анализ полученных нами опытных образцов гидрированных жидких углеводородных фракций, проведенный в Центральном институте авиационного моторостроения им. П.И. Баранова показал, что они по своему составу соответствуют нормативным требованиям, предъявляемым к синтетическому биотопливу для авиационных газотурбинных двигателей.

Таким образом, впервые в России по Техническим требованиям ЦИАМ в МИТХТ им. М.В. Ломоносова совместно с ЦИАМ созданы опытные образцы жидкого синтетического углеводородного топлива для авиационных газотурбинных двигателей из биосырья. Разработанная технология для двухстадийного превращения этанола позволяет получать биотопливо с заданными характеристиками, что позволяет рекомендовать рассмотренный каталитический процесс для промышленной реализации.

Другим возможным направлением переработки этанола является, разработанный нами процесс его паровой конверсии в чистый водород, который затем может быть использован в топливных элементах для получения экологически чистой электроэнергии для автомобилей нового поколения.

Представленные данные свидетельствуют, что каталитическая конверсия этанола, полученного ферментацией биомассы, является альтернативой традиционным процессам переработки нефтяного сырья, способной обеспечить производство сырья для нефтехимии и синтетических моторных топлив, использование которых резко сократят выбросы техногенного СО2 в атмосферу Земли.

РАЗРАБОТКА СТЕКЛООБРАЗНЫХ СРЕДСТВ ДОСТАВКИ РАДИАЦИИ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ

ОНКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Г.Н. Атрощенко [email protected], В.Н. Сигаев [email protected] Международная лаборатория функциональных материалов на основе стекла Стеклянные микросферы представляют собой лёгкосыпучие порошки, состоящие из частиц стекла сферической формы размером от 1 мкм до нескольких миллиметров. Технология стеклянных микросфер приобретает особое значение в связи с необходимостью развития средств транспортировки источников радиоактивного излучения к внутренним органам человека. В этом случае наряду с традиционными стеклообразующими компонентами микросферы должны содержать в своем составе один или более радионуклидов. Радиоактивные изотопы жестко входят в структуру стекла, и их выход за пределы микросферы, в отличие от других препаратов, полностью исключен. Поскольку микросферы больше по размеру, чем новообразованные капилляры опухоли, они застревают в опухоли, откуда излучают в окружающие раковые ткани дозы радиации в 20-30 раз превышающие те, которые могут быть достижимы посредством внешнего облучения. В настоящее время такого рода радиотерапия начинает находить применение за рубежом для лечения опухолей печени. Применение микросфер для лечения онкологических заболеваний в России не развито, несмотря на то, что использование радиоактивных микросфер имеет очевидные преимущества:

короткий период пребывания больного в лечебном учреждении после операции;

высокая терапевтическая эффективность; низкая вероятность развития осложнений.

Основным условием получения стекол и микросфер на их основе для ядерной медицины является соблюдение чистоты исходных реактивов в стекле и в микросферах. Не допускается наличие посторонних примесей, которые могут образовывать при облучении долгоживущие изотопы. Присутствие каких-либо инородных включений и кристаллических частиц, а также наличие острых кромок, сколов и других дефектов поверхности также недопустимо. Наиболее коммерчески привлекательным направлением на данный момент выглядит создание микросфер на основе системы Y2O3-Al2O3-SiO2 (YAS), которые уже используются в США, Канаде и Германии для лечения рака, показывая хорошие результаты в лечении метастазов печени при очень низкой токсичности селективно вводимого препарата.

Преимущество микросфер состоит в том, что они доставляют высокую концентрацию радионуклида в пораженные органы, не повреждая нормальные окружающие ткани. Например, для 90Y (энергия -излучения 2,28 МэВ, максимальный пробег в мягких тканях 12 мм) терапевтический радиус составляет 2,8 мм. Период полураспада 90Y составляет 64,1 часа, и этого достаточно для транспортировки препарата в клинику и проведения лечения.

Данный проект заключается в создании экспериментальной линии, на базе которой будут разработаны: 1) технология варки и выработки иттриевого алюмосиликатного стекла с содержанием оксида иттрия, превышающим таковое во технология измельчения стекла при минимизированном намоле; 3) методика классификации порошков по размерам в различных наперед заданных диапазонах от 0 до 50 мкм; 3) технология сферидизации стеклопорошков с помощью плазматрона.

Производительность экспериментальной линии полностью удовлетворит потребности России в препаратах на основе YAS микросфер, а также в широкой гамме сферидизованных материалов для ядерной медицины. По существу, предлагаемая линия может стать общерос-сийским центром разработки, исследования и производства стекло-образных микросфер различного медицинского назначения. Также в рамках данной линии возможно создание полых стеклянных микросфер и полых стеклянных микросфер с пористыми стенками. Эти микросферы наряду с использованием в ядерной медицине могут применяться в качестве биологических и химических индикаторов, для создания защитных поверхностных слоев, хранения водорода и пр.

Высокая вероятность успеха предлагаемой разработки подтверждается тем, что за счет применения нами оригинальной технологии (Заявка на изобретение № 2010152059) возможно получение стекол и микросфер на их основе с повышенным содержанием Y2O3.

Для этого варку YAS стекол следует проводить в высокотемпературной специально сконструированной электрической печи в тигле из дисперсно-упрочненной платины.

Вырабатывать стекла целесообразно прокаткой расплава через охлаждаемые изнутри проточной водой металлические валки из жаропрочной стали, вращающиеся навстречу друг к другу, что позволяет получить пластинки стекла толщиной не более 200 мкм. После измельчения пластин необходим рассев порошка в пределах заданной фракции и оплавление на плазматронной установке. Нами получены первые экспериментальные образцы микросфер из YAS стекол с рекордно высоким содержанием оксида иттрия - мол. %. Микросферы обнаружили полностью аморфную структуру, высокую изометрию формы (асферичность частиц менее 5%), высокую химическую стойкость (первый гидролитический класс). Налажено взаимодействие с ООО «Бебиг» и медицинскими учреждениями, обеспечивающими проведение токсикологических, радиологических и клинических испытаний YAS микросфер.

УДК 621.039.75; 66.081.

- 30 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

ИОДНЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ АЭС

А.В. Обручиков, Э.П. Магомедбеков, e-mail: [email protected] Для обеспечения эффективной очистки газообразных радиоактивных отходов (ГРО) атомных электростанций (АЭС) от радиоиода и его соединений необходим надежный контроль работоспособности изготавливаемых иодных сорбентов перед их поставкой на АЭС.

При проектировании аппаратов важно уметь оценивать потенциальную работоспособность иодных фильтров при заданных условиях, чтобы обоснованно выбрать для их снаряжения иодный сорбент и с учетом его свойств разработать соответствующую конструкцию аппарата. Существенным фактором для такой оценки является способность сорбента улавливать радиоактивный метилиодид – наиболее проникающую форму радиоиода, присутствующую в ГРО АЭС.

До настоящего времени в России не существует единого подхода к определению качества иодного сорбента. Кроме того, в отличие от зарубежных стран, нет и стандартного метода их испытания.

Для исследования сорбционных свойств, а также контроля качества иодных сорбентов, применяемых на АЭС, в РХТУ им. Д.И. Менделеева разработан, создан и аттестован контрольно-исследовательский иодный стенд *1+.

Стенд состоит из следующих секций:

- секция подготовки газа-носителя, в которой атмосферный воздух последовательно осушается в цеолитовой колонне и очищается от присутствующих примесей в колонне с активированным углем;

- секция увлажнения газа, предназначенная для обеспечения и поддержания заданной относительной влажности газового потока, основным аппаратом которой является увлажнитель барботажного типа;

- секция испытания сорбентов, в которой расположен испаритель радиоактивного иодистого метила и термостатируемая секционированная колонка с испытуемым сорбентом.

Нами предложен критерий для определения качества сорбента и для сравнения сорбционной способности различных иодных сорбентов – индекс сорбционной способности – показатель, указывающий на степень снижения содержания CH3131I в газовой фазе за 1 секунду нахождения объема газового потока в объеме сорбента при данных условиях.

Индекс сорбционной способности определяется по экспериментальным данным с помощью выражений *2+:

где: А – суммарная активность радиоактивного вещества, поступившая в колонку с сорбентом (Бк); Ах – активность радиоиода на длине слоя сорбента с текущей координатой xL (Бк); L – высота слоя сорбента (см); U – линейная скорость газового потока, отнесенная к полному сечению аппарата (см/с); – доля свободного объема, равная отношению свободного объема к полному объему (см3), занимаемому сорбентом; к – время нахождения объема газового потока в объеме сорбента (с).

Предлагаемый подход к оценке работоспособности иодного сорбента состоит в том, что определяется на основании распределения радиоактивного изотопа иода в слое испытуемого сорбента, при этом не имеет значения, какая его часть не была поглощена сорбентом.

Комплекс проведенных нами исследований, а также анализ методов испытания иодных сорбентов, приводимых в литературе, дал основание к определению параметров и разработке методики испытания иодного сорбента, применяемого для улавливания радиоиода из ГРО *3+. Метод состоит из двух последовательных этапов: подготовка испытуемых образцов и проведение испытаний сорбентов.

Испытание сорбентов по разработанной методике позволяет строго устанавливать возможность их применения для очистки ГРО АЭС от радиоиода. По известным значениям можно определять минимально необходимый объем сорбента и, следовательно, разработать конструкцию газоочистного аппарата с требуемыми параметрами очистки.

1. Обручиков А.В. и др. // Сб. науч. тр. МКХТ “Успехи в химии и химической технологии” – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008. – Т. XXII. – № 8. – С. 9 – 12.

2. Полуэктов П.П. и др. // Избранные труды ВНИИНМ, 2003. – М.: ВНИИНМ, – Т. 3. – С. 3. Растунов Л.Н. и др. // VI Международная конференция “Воздух’2010”: Мат. конф. – СПб., 2010. – С. 63 – 65.

РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ СИНТЕЗА И ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИИ

ПОЛИАЗОТИСТЫХ МОНОМЕРОВ

НА ОСНОВЕ С,N-ВИНИЛТЕТРАЗОЛОВ

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет), Санкт-Петербург С,N-Винильные производные тетразола – мономеры, продукты полимеризации которых являются основой связующих энергетических материалов, материалов медицинского назначения: супервлагоабсорбентов, компонентов фильтрующих материалов, а также полимерных газоразделительных мембран.

Винилтетразолы также представляют интерес как реагенты для синтеза новых функциональных производных тетразола.

Актуальной задачей химии гетероциклических соединений является разработка эффективных методов синтеза и функционализации винилтетразолов. В настоящей работе разработаны оригинальные методы получения и функционализации как С-винил-, так и N-винилтетразолов.

Для получения С-винилтетразолов предложен метод, основанный на синтезе NH-незамещенного 5-винилтетразола и его последующей функционализации взаимодействием с различными электрофильными агентами. В свою очередь, 5винилтетразол получен селективным метилированием 5-(N,Nдиметиламиноэтил)тетразола диметилсульфатом по терминальной диметиламиногруппе с последующим элиминированием протона от группы CH2 и –расщеплением по Гофману. Показано, что микроволновое излучение позволяет в 5 раз сократить время, необходимое для синтеза исходного субстрата – 5-(N,Nдиметиламиноэтил)тетразола.

Для синтеза N-винилтетразолов предложен метод, основанный на алкилировании 5R-тетразолов (как моно-, так и полиядерных) 1,2-дибромэтаном в присутствии триэтиламина в среде ацетонитрила с последующим элиминированием in situ триэтиламмонийбромида.

Проведена направленная функционализация С,N-винилтетразолов с сохранением двойной связи. Для подобной функционализации нами впервые предложено использовать металл-катализируемые кросс-сочетания с C-sp органическими галогенидами, бороновыми кислотами, а также Zn- и Мgсодержащими реагентами. Широкая гамма полученных в результате винильных производных будет использована в дальнейшем для создания новых полимеров и материалов на их основе.

Достоинствами предложенных нами методов синтеза и функционализации являются использование доступных и нетоксичных реагентов, высокие выходы промежуточных и целевых соединений (до 90%), региоселективность, необходимое содержание основного вещества в получаемых продуктах (99.5+% ВЭЖХ).

тетразолсодержащих мономеров, что может быть использовано при создании полимеров и материалов с заданными свойствами.

По оценке потенциальной биологической активности, выполненной в программе PASS, все полученные C,N-винилтетразолы обладают разнообразным спектром действия, в том числе, могут быть активны при лечении урологических дисфункций. В настоящее время совместно с ФГУП НИИ «Гигиены, профпатологии и экологии человека» (г. Санкт-Петербург) ведутся работы по оценки биологической активности in vivo и in vitro. Кроме того, cовместно с ИФХЭ им. А.Н. Фрумкина (РАН, г. Москва) и КГУ им. К.Э. Циолковского (г. Калуга), показано, что промежуточный продукт в синтезе C,N-винилтетразолов – 5-(N,N-диметиламиноэтил)тетразол – является эффективным ингибитором коррозии низкоуглеродистых сталей.

По результатам работы опубликованы 6 статей в рецензируемых ВАК Минобрнауки РФ журналах, а также 12 тезисов докладов на российских и международных конференциях.

БИ- И ОЛИГОЯДЕРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ПАЛЛАДИЯ(II) С

ТИОАМИНОКИСЛОТАМИ – ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ МОДУЛЯТОРЫ

ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), г. Санкт-Петербург Синтез, установление строения координационных соединений d-элементов и определение их роли в реакциях каталитического окисления органических соединений являются важными аспектами современной теоретической и прикладной координационной химии. Среди таких каталитических процессов, в последние годы, большое внимание уделяется физиологически значимым для живого организма реакциям, связанным с окислительно-восстановительной регуляцией процессов внутриклеточной сигнализации. Последняя базируется на посттрансляционной окислительной модификации серосодержащих белков *1+, которая в живом организме осуществляется за счет эндогенных окислителей (активных форм кислорода, таких как H2O2, NO и т. д.) и катализируется ферментами, содержащими d-элементы.

Моделями активных центров таких металлоферментов могут служить би- и олигоядерные комплексы металлов с биомолекулами *2, 3+, среди которых следует выделить биологически важные тиолы и тиоаминокислоты, такие как цистеин, 2аминоэтантиол, цистеин-содержащий трипептид – -L-глутамил-L-цистеинилглицин (глутатион), и их дисульфидные формы, а также метионин, в сумме составляющие 90% пула серы в организме млекопитающих.

Комплексы палладия с тиолатными лигандами практически не обладают собственной токсичностью *4-6+ и эффектом кумуляции, но способны усиливать эффективность действия лекарственных средств, за счет повышения сродства мишени к действию лекарства и/или обеспечения терапевтически оптимальных концентраций лекарства в микроокружении мишени. В результате чего можно уменьшить терапевтическую дозу лекарственного препарата и тем самым снизить его токсичность *5+.

Т. о. координационные соединения палладия потенциально способны играть роль эффективных модуляторов фармакологической активности лекарственных средств *5, 7+.

Проект направлен на установление влияния лигандного окружения исходных аминатных моноядерных комплексов палладия на тип и ядерность соединений, образующихся при взаимодействии с тиоаминами и тиоаминокислотами и определение относительной каталитической эффективности полученных соединений в реакциях окисления глутатиона и ацетилцистеина пероксидом водорода.

сегодняшний день направлением – созданием принципиально новой инновационной технологии получения эффективных модуляторов фармакологической активности как уже существующих, так и новых лекарственных средств. В настоящее время некоторые из уже разработанных фармакологических субстанций, содержащих ультрамалые количества координационных дипиридильных (dipy) соединений палладия (~10 моль/литр), с мостиковыми молекулами L­цистеина (CysH) - [Pd2(­S­Cys)(­S­CysH)(dipy)2](NO3)34.5H2O, прошли стадию доклинических испытаний и проходят стадию клинических испытаний.

1. Быстрова М.Ф., Буданова Е.Н. // Биол.мембраны. 2007. Т. 24. № 2. С. 115.

2. Heinz-Bernhard Kraatz (editor), Nils Metzler-Nolte (editor), Concepts and Models in Bioinorganic Chemistry, John Wiley and Sons, 2006, ISBN 3-527-31305-2.

3. Ivano Bertini, Harry B. Gray, Edward I. Stiefel, Joan Selverstone Valentine, Biological Inorganic Chemistry, University Science Books, 2007. ISBN 1-891389-43-2.

4. Альберт А.А. Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии. В 2-х томах. М.: «Медицина». 1989.

5. Межд. патент. WO 2011/008132 A1. Низкомолекулярные модуляторы фармакологической активности. / Балазовский М.Б., Антонов В.Г., Беляев А.Н., Еремин А.В. (ЗАО "ИВА ФАРМ"). - № РСТ/RU2010/000391; Заявл. 13.07.2009.

6. Ваулина Д.Д., Карпов А.А. // Тез. докл. на международной научной конференции "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии". - г. Саратов, 7. Еремин А.В., Антонов В.Г, Панина Н.С., Беляев А.Н., Симанова С.А. // Рос. хим. ж.

2009. Т. LIII. № 1. С. 135.

ИССЛЕДОВАНИЕ КРИЗИСА ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ПРИ КИПЕНИИ ВОДНЫХ

ДИСПЕРСИЙ НАНОЧАСТИЦ

ГОУВПО Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им.В.И.Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург Задача создания эффективных систем теплоотвода становится критически важной как в области миниатюризации электронных систем, так и при разработке новых поколений высокоэнергетических комплексов. Интерес к водным дисперсиям наночастиц (наножидкостям) возник в середине 90-х годов XX века в связи с их необычными теплофизическими свойствами, потенциально позволяющими достичь качественно нового уровня распределения тепловых потоков *1+. Так, в ряде работ отмечалось аномально высокое увеличение теплопроводности наножидкостей, не согласующееся с классическими представлениями *2-3+. Изучение процесса кипения наножидкостей также привело к неожиданным результатам. В частности, в работе *4+ обнаружено существенное увеличение плотности теплового потока до наступления кризиса кипения при использовании наножидкости в качестве теплоносителя.

Вместе с тем, экспериментальные данные носят противоречивый характер, и механизмы наблюдаемых эффектов не имеют общепризнанного объяснения.

Связано это, в первую очередь с существенной междисциплинарностью проблемы.

Так, получение стабильных наножидкостей и диагностика их параметров – отдельная физико-химическая задача. Неопределенность параметров наножидкостей, в свою очередь, приводит к ухудшению качества экспериментального материала по изучению их теплофизических характеристик.

Настоящее исследование, являющееся развитием работ *5+, построено по принципу «синтез наночастиц – приготовление наножидкости – исследование кипения наножидкости». На каждом этапе проводится анализ параметров объекта и, при необходимости, выполняется корректировка программы исследования.

Усовершенствована установка по исследованию процесса кипения и подтверждено соответствие ее условий гидродинамической модели КутателадзеЗубера кипения на тонком цилиндрическом нагревателе, размещенном в большом объеме. На Рис. 1. представлен кадр начала пузырькового режима кипения на тонком проволочном нагревателе.

Получены новые данные по кризису кипения для наножидкости, содержащей пластинчатые наночастицы каолинита и бемита. Обнаружено, что наиболее чувствительным параметром по отношению к критическому тепловому потоку является удельная масса наночастиц на поверхности нагрева. Методом сканирующей электронной микроскопии проанализирована структура наноструктурированного слоя, образующегося на нагревательном элементе в процессе кипения (Рис. 2).

Рис.2 Структура слоя на поверхности нагревательного элемента: а) большая концентрация наночастиц, б) маленькая концентрация наночастиц.

Сделано заключение, что структура и толщина образующегося покрытия определяет существенное изменение критического теплового потока относительно дистиллированной воды.

[1] Das S.K., Choi S.U.S., Yu W., Pradeep T. Nanofluids - Science and Technology. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, USA, 2008, 397 p.

[2] Choi S.U.S. // D.A. Singer, H.P. Wang, Eds., FED -Vol.231/MD-Vol.66, ASME, New York, 1995.

pp. 99–105.

[3] Pak B., Cho Y.I. // Exp. Heat Transfer. 1998, 11, pp. 151–170.

[4] You S.M., Kim J.H., Kim K.M. // 2003. Appl. Phys. Lett. 83(16), pp. 3374–3376.

[5] Фокин Б.С., Беленький М.Я., Альмяшев В.И., Хабенский В.Б., Альмяшева О.В., Гусаров В.В. // Письма в ЖТФ. 2009. Т. 35, Вып. 10. С. 1-9.

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХСЛОЙНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК,

НАПОЛНЕННЫХ НАНОЧАСТИЦАМИ ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ

М.А. Абулхаирова, О.В. Бабкина [email protected] Томский государственный университет, Томск По прогнозам Мировая потребность в гибкой упаковке вырастет с 16 млн. тонн в 2008 г. до 19,5 млн. тонн в 2013 г. с ежегодным приростом в 3,5%. При этом все большее применение находят двух- и трехслойные пленки, которые, имея повышенную функциональность, зачастую тоньше однослойных пленок, что позволяет снизить расходы полимерных материалов на их изготовление и, соответственно, повысить экономичность экструзионного оборудования для их производства. А возможность использования вторичного сырья, повышенная прочность и растущая функциональность способствует еще более широкому применению многослойных полимерных пленок.

Существующие в нашей стране технологии получения многослойных полимерных пленок (в том числе, композиционных) ориентированы на использование зарубежного оборудования, основными поставщиками которого являются компании Италии, Германии и некоторые другие. В России единственным производителем оборудования для производства многослойных полимерных пленок является ООО НПО «Арсенал Инжиниринг».

Разработка технологий получения многослойных пленок, ориенти-рованных на отечественное оборудование, является весьма актуальной, так как замена импортных технологий позволит снизить затраты на производство пленок и, тем самым, уменьшить стоимость продукции.

Целью данной работы является разработка технологических регла-ментов получения трехслойных композиционных полимерных пленок.

композиционных материалов на основе сополимера этилена с винилацетатом (савилен), наполненного нанодисперсными частицами оксида цинка. В качестве растворителя использовалось минеральное масло марки ВМ-1. При его использовании наблюдается плавление савилена, но вследствие нелетучести минерального масла требуется дополнительная стадия удаления ВМ- непредельными растворителями. При экстракции композита савилен/ZnO смесью растворителей, оксид цинка, связанный силами адсорбции с савиленом, не экстрагируется в минеральное масло.

Использование минерального масла в качестве растворителя приводит к полимер/растворитель/частица, что видно по изменению характера температурной зависимости разложения композита Савилен/ZnO (рис. 1). Температура плавления композита сдвигается из области 80-110 °С в область 75-85 °С, потеря массы происходит плавно, без эффекта схлопывания микроканалов. До температуры °С не происходит изменения массы композита, следовательно, интервал температур При этом наиболее полное растворение полимера наблюдается в интервале 180С. Разложение композита происходит так же, как и в первом случае в области 320-510 °С, но не сопровождается резкими изменениями на кривой ДСК.

Главное 2008-12-25 14:00 Пользователь: DIL Савилен/ZnO с концентрацией оксида цинка 0,09 вес.% (2) При экстракции композита савилен/ZnO смесью растворителей не происходит полного удаления минерального масла, что имеет положительное влияние на поведение композита при термическом воздействии.

Таким образом, было установлено, что интервал температур 85-250 °С является рабочим для технологии получения композита Савилен/ZnO в среде минерального масла (наиболее полное растворение полимера наблюдается в интервале 180-200 °С.

Дальнейшие исследования направлены на разработку технологии получения полиэтиленовых композиционных пленок, наполненных наночастицами оксидов металлов.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИОКСАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ

Р.А. Нефедов, [email protected] А.С. Князев, В.С. Мальков Томский государственный университет, г.Томск Глиоксалевая кислота, СОН-СООН (глиоксиловая, оксоацетиловая) – простейшая -оксокарбоксиловоя кислота. Формула вещества была точно описана Перкиным в 1868, как моногидрат. Глиоксалевая кислота вовлечена в несколько синтетических процессов первостепенной важности и является потенциально полезным исходным материалом для получения многих ценных продуктов тонкого органического синтеза, особенно в фармацевтике, парфюмерии, пищевой и косметической отраслях промышленности. С использованием глиоксалевой кислоты производится широкий спектр антибиотических препаратов (пенициллины, ампицилины, амоксициллины), а также свободных добавок для кальция пентотената, атенолола, пара-гидроксифенилглицина. Из глиоксалевой кислоты получают синтетический ванилин, который находит широкое применение в пищевой и парфюмерной промышленности. Глиоксалевая кислота является одним из потенциальных прекурсоров синтеза ракетного топлива.

В связи с широким практическим использованием глиоксалевой кислоты, интерес к ее синтезу неуклонно растет. Мировое производство глиоксалевой кислоты оценивается на уровне 22 тысяч тонн в год. Основными производителями являются Китай и Германия (концерн BASF и Bayer). В России производство глиоксалевой кислоты отсутствует, хотя потребность в ней неуклонно растет. В РФ по различным источникам ежегодное потребление глиоксалевой кислоты и ее производных превышает 1,5 млрд. рублей. Российские потребители глиоксалевой кислоты, чаще фармацевтические и косметические компании, вынуждены приобретать сырье за границей.

До недавнего времени создание производства глиоксалевой кислоты на территории России было не возможно по ряду причин: отсутствие производства глиоксаля (исходный компонент), отсутствие квалифицированных кадров, технические сложности процесса. В 2009 г. ТГУ совместно с ПК «НОВОХИМ»

осуществили запуск опытного производства глиоксаля на территории Томской области. Наличие ключевого сырьевого компонента позволит значительно снизить себестоимость глиоксалевой кислоты при сохранении высокого качества, что, несомненно, привлечет поставщиков, дистрибьюторов.

На данный момент в Томском государственном университете разрабатывается технология получения и очистки глиоксалевой кислоты из глиоксаля. Для получения глиоксалевой кислоты нами была выбрана реакция прямого парциального окисления глиоксаля азотной кислотой.

Процесс получения глиоксалевой кислоты парциальным окислением глиоксаля азотной кислотой протекает по схеме:

Основной побочной химической реакцией окисления глиоксаля азотной кислотой является образование щавелевой кислоты по схеме:

H H HO OH

Процесс окисления глиоксаля азотной кислотой до образования глиоксалевой кислоты проводится путем добавления кислоты по каплям в раствор глиоксаля при постоянном перемешивании. Температурный режим поддерживается в диапазоне 40 – °C, мольное соотношение глиоксаль / кислота от 1:1 до 1:1,5. Была спроектирована и смотирована лабораторная экпериментальная установка синтеза глиоксалевой кислоты, которая представляет собой реактор периодического действия с верхнеприводной мешалкой и термостатом.

Разработана методика анализа глиоксалевой кислоты, исходных реагентов и других продуктов реакции методом жидкостной хроматографии. Анализ методом ВЭЖХ проводился с использованием жидкостного хроматографа «Agilent Series» с колонкой 4,6150 мм Zorbax SB-C18. Массовую долю компонентов определяют методом «абсолютной калибровки».

Проведена серия экспериментов по получению глиоксалевой кислоты.

Взаимодействие глиоксаля и азотной кислоты с селективным образованием глиоксалевой кислоты – непрерывный процесс парциального окисления, контролирующийся температурой режима синтеза и содержанием в реакционной массе окисляющего агента. Установлено, что мольное соотношение исходных реагентов в значительной степени влияет на окислительный процесс (согласно экспериментальным данным оптимальное соотношение H2C2O2/HNO3 является 1:1).

Экспериментальным путем определен температурный диапазон оптимального ведения процесса парциального окисления глиоксаля азотной кислотой (50 – 65 °C).

В настоящее время ведутся работы по оптимизации процесса синтеза и технологического оформления. Разрабатывается инновационная технология очистки и выделения глиоксалевой с использованием современного и эффективного оборудования.

- 42 ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА КОМПАУНДИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ

МОТОРНЫХ ТОПЛИВ МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НА

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ.

Научный руководитель: д.т.н., профессор Э.Д. Иванчина «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск Октановое число является показателем, характеризующим детонационную стойкость топлива для двигателей внутреннего сгорания. Задачи оптимального управления процессом компаундирования приводят к необходимости раздельно оценивать детонационную стойкость его различных фракций. Оценка детонационной стойкости углеводородов на основе расчета энергии диссоциации молекул позволит разработать модель расчета октановых чисел для оптимизации процесса компаундирования с целью получения высококачественной продукции.

Величина октанового числа должна четко соответствовать государственным стандартам, следовательно, производители должны регулировать качество товарного бензина по октановому числу, а поскольку в настоящее время математические методики, используемые на НПЗ, дают большие погрешности, то разработка новой методики оценки октановых чисел является актуальной.

Согласно *1+ стадия инициирования цепной реакции может протекать в двух направлениях, следовательно, мы рассчитывали энергии диссоциации по двум типам распада молекул, от которых зависит склонность к детонации углеводородов или устойчивость к ней:

Молекула распадается на радикал R• и Н+: R-Н R• + Н+ ;

Молекула распадается на два радикала R•: R- R R• + R•;

Реакция по типу 1 приводит к образованию пероксидов, они со взрывом окисляются и в результате этого происходит детонация, а реакция по типу два приводит к горению *1+.

По энтальпии можно определить энергию диссоциации молекул, которая является показателем детонационной стойкости, а, следовательно, и качества бензина. В ходе данного исследования были рассчитаны энтальпии молекул атомов углеводородов, из которых состоит товарный бензин, при стандартных условиях, но при этом не наблюдалось четкой зависимости, следовательно, требовалось рассчитать значения энергии диссоциации при условиях сгорания топлива.

Т.о. для расчёта значений энтальпий реакций диссоциации по двум типам, была использована программы Gaussian и HyperChem.

По результатам заключили, что значения энтальпии реакций распада тип 1 для углеводородов отрицательны по сравнению с энтальпией реакций типа 2, следовательно, для нормальных алканов существует большая вероятность протекания реакции по 1му типу, следовательно у них низкое значение ОЧ.

разрывается молекула, тем меньше ОЧ, следовательно, углеводороды, имеющие наименьшие значения энергии диссоциации, обладают наименьшей детонационной стойкостью.

Таким образом, в данной работе была выявлена зависимость октанового числа от энергии диссоциации, которая показала, что с увеличением энергии разрыва молекулы, увеличивается и октановое число, следовательно, повышается детонационная стойкость бензина. Также было выявлено, что на октановое число влияет и тип разрыва связи. Был выполнен квантово-химический расчет для индивидуальных углеводородов, по результатам которого заключили, что для нормальных алканов больше вероятность протекания реакции первого типа, следовательно у них низкое значение ОЧ. На основе этого метода, можно оценить детонационную стойкость углеводородов при расчете энергий разрыва в реакциях диссоциации углеводородов.

1. A Comprehensive Modeling Study of iso-Octane Oxidation / H. J. CURRAN, P. GAFFURI // COMBUSTION AND FLAME, 2002.

2. Орлов Ю.Д., Лебедев Ю.А., Сайфуллин И.Ш. Термохимия органических свободных радикалов. – М.: Наука.2001. – 304 с.

КОНКУРС ПРОЕКТОВ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

Текст репродуцирован с оригинала авторов Подписано в печать 10.10.11. Формат 60х84 1/ Усл. печ. л. 2,56. Уч.-изд. л. 2,64. Тираж 150 экз.

Российский химико-технологический университет Рекламно-выставочный центр Адрес: 125047 Москва, Миусская пл.,