Принципы перехода химической и смежных отраслей промышленности в постиндустриальный технологический уклад

В статье представлены принципы возможного перехода химической и смежных отраслей промышленности к постиндустриальному технологическому укладу. Объективной причиной перехода является техносферная деятельность индустриальных технологических укладов, нарушившая механизм планетарного экологического равновесия, вызвавшего цивилизационный кризис. Сохранить существующее равновесное состояние, обеспечивающее выживание человечества как биологического вида, возможно при экологическом принципе техносферного развития, подразумевающем обеспечение оптимальных условий жизнедеятельности человека, производство необходимой продукции и услуг для разумного цивилизационного развития в условиях устойчивого состояния биосферы. Задачей ядра нового технологического уклада, наряду с производством необходимой продукции и услуг, станет устойчивое развитие техно-биосферы. Несущие отрасли (в т.ч химическая и смежные отрасли) должны формироваться в условиях доминирования жизнеобеспечивающих функций биосферы над ее материально–энергетическими ресурсами. Основным принципом перехода химической и смежных отраслей промышленности в постиндустриальный технологический уклад при традиционных физико-химических процессах должно стать внедрение природоподобных технологий на базе положений «зеленой химии» и принципов жизнеобеспечения биосферы, формирование техногенного материально-энергетического ресурса, по аналогии с природным. На переходной стадии необходима адаптация существующих химических и смежных производств к экологическим принципам техносферного развития и их доработка с возможным внедрением фотохимических технологий, фотобиологических процессов, жизнеобеспечивающих принципов.

Разработка математического описания электродиализа

В работе рассмотрен процесс электродиализного разделения как один из методов решения проблем энерго- и ресурсосбережения. Отмечено, что одним из факторов, ограничивающих применение электродиализа, является отсутствие математического описания, что в свою очередь приводит к сложности в планировании проведения процесса. Предложено использовать подход к математическому описанию, основанный на критериальных уравнениях. С этой целью рассмотрены процессы, протекающие при электродиализном разделении, определены их движущие силы. Показано, что если процессы, движущей силой которых является разность концентраций, могут быть описаны с помощью критериев диффузионного подобия, то процессы, протекающие под действием разности потенциалов, могут описываться критериями электрического подобия. Проведен анализ возможности существования таких критериев. Отмечено, что заряд является видом субстанции, и таким образом его перенос может быть описан уравнением переноса субстанции. На основании уравнения переноса заряда можно получить критерии электрического подобия, которые в дальнейшем будут являться определяющими в критериальных уравнениях электро-массообменных процессов, к которым, в частности, относится электродиализ.

Изменение теплоты сгорания древесных пеллет в зависимости от степени их торрефикации

Для улучшения физико-химических свойств древесных пеллет, например, увеличения насыпной плотности, повышения теплоты сгорания, снижения гигроскопичности применяется торрефикация — процесс медленного нагрева (не более 50°С/мин.) древесины в инертной среде при температуре до 300°С. В работе проведено сравнение характеристик торрефицированных и неподвергшихся термической обработке древесных пеллет. Представлены результаты эксперимента по потере массы образца, выходу летучих, изменению температуры образца в процессе разложения образца древесной биомассы. Эксперимент проводился на термоанализаторе SDT Q600 с программным обеспечением Universal Analisys 2000. В процессе эксперимента пеллеты сперва нагревались до 103°С в течение 15 минут, что сопровождалось удалением влаги, затем с нагревом до 800°С происходило термическое разложение образца с выделением летучих органических веществ. В результате обработки данных получены значения теплоты сгорания неторрефицированных (≈19 МДж/кг) и (от 21 до 24 МДж/кг) торрефицированных пеллет.

Формирование защитных покрытий в некоторых температурно-гидродинамических условиях

Изучено электрохимическое поведения меди в растворах сульфата меди в изотермических условиях и при теплопередаче в различных гидродинамических режимах. Выявлено нарушение Нернстовской зависимости потенциала металла от активности его ионов в растворе в некоторых условиях движения среды и теплопередачи. Обнаружено влияние на потенциал металла освещенности поверхности электрода. Эффекты связаны с образованием в данных температурно-гидродинамических условиях оксидной плёнки на поверхности металла. Показано, что пленка обладает защитными свойствами, тормозит анодное растворение металла.

Исследование влияния особенностей строения красителей на антимикробную активность текстильных материалов

Целью работы является изучение влияния особенностей строения красителей на антимикробную активность окрашенного текстильного материала. В статье, исходя из известных свойств ферментов, фенольных соединений, красителей и текстильного материала, изучались свойства окрашенного текстильного материала. В работе рассмотрены различные способы защиты текстильных материалов, а также вопросы влияния особенностей строения и химических свойств фенольных соединений на защитные свойства живых организмов к воздействию микроорганизмов. Показано, что их защитные свойства обусловлены способностью фенольных соединений ингибировать активность протеолитических ферментов микроорганизмов. Показана роль ферментной системы в разрушении белкового субстрата и особенности строения активных центров ферментов микроорганизмов. Рассмотрены вопросы появления устойчивости к действию плесневых грибов у окрашенного текстильного материала. Грибостойкость текстильного материала определялась по стандартной методике. Крашение хромовыми красителями осуществлялось без хромирования. Выбор препаратов, для антимикробной отделки текстильных материалов, проводился исходя из их способности образовывать стабильные хелатные циклы с металлами — активаторами ферментов микроорганизмов. Сделано предположение, что причиной устойчивости к плесневению является наличие на внешней поверхности изделия барьера из групп, способных ингибировать активность ферментов. Что может являться одним из критериев выбора антимикробных препаратов. Полученные данные объясняются особенностями геометрического строения применяемых соединений и их расположением на текстильном материале.

Исследование гидродинамических процессов с помощью имитационной модели на примере аппарата фонтанирующего слоя

В работе рассмотрен подход к исследованию гидродинамики аппаратов на базе имитационного моделирования. В качестве примера рассмотрен аппарат фонтанирующего слоя с активной периферийной зоной. В частности, выбранная для анализа конструкция аппарата фонтанирующего слоя отличается от классической конструкции наличием трех дополнительных подводов теплоносителя, расположенных в конической части аппарата. Выделены особенности гидродинамики и специфические зоны аппарата. Построена функциональная схема имитационной модели. Реализованы подходы к созданию базовых элементов — ячейки идеального смешения и ячейки идеального вытеснения. Выполнена программная реализация предложенных алгоритмов. Для иллюстрации возможностей реализована классическая ячеечная модель на базе алгоритма ячейки идеального смешения. Полученная модель показывает хорошую сходимость. Анализ полученных с помощью имитационной модели С–кривых отклика показывает, что в режиме фонтанирующего слоя с дополнительными хордальными вводами можно управлять структурой потоков в зависимости от стоящей технологической задачи. Выявлено, что изменение структуры потоков отражается на форме С-кривой отклика. Проведен анализ формирования вида С-кривой отклика в разработанной имитационной модели. Выявлены характерные точки кривой отклика, формируемые при импульсном возмущении на входе аппарата. Полученная модель позволяет определить оптимальные геометрические соотношения аппарата фонтанирующего слоя в зависимости от поставленной задачи.

Ультразвуковое воздействие в решении проблемы уменьшения карбонового следа: научные основы и технические предложения

На сегодняшний день актуальной задачей является стремление уменьшить совокупный «карбоновый след». Существует несколько типов устройств разделения газов: криогенные, мембранные и сорбционные, которые наиболее эффективны при их реализации. Из сорбционных способов наибольшее развитие получили те, которые основаны на абсорбции – поглощение газового компонента реализуется всем объёмом жидкости. Для повышения производительности применяют ультразвуковое воздействие на пленку жидкости, вдоль которой движется поток поглощаемого газа – углекислого газа. За прошедшие годы не было проведено глубоких исследований по формированию колебаний жидкости в различных режимах для эффективного взаимодействия с газовым потоком. Поэтому в статье рассмотрены возможности реализации процесса абсорбции углекислого газа при высокоинтенсивном ультразвуковом воздействии (в кавитационном режиме) на дисперсные среды с жидкой фазой. Предложенная и разработанная модель, основанная на анализе влияния возникающих за счет кавитации волнообразных капиллярных возмущений поверхности «жидкость-газ», позволила установить возможность существенного ускорения абсорбции газа в жидкость и выявить оптимальные режимы диффузии в объёме жидкости. Результаты исследований подтвердили возможность ускорения процесса поглощения углекислоты и других вредных и целевых газообразных примесей не менее чем в 3 раза.

Выделение из гальваношламов гидроксида никеля и применение для изготовления катода Ni-Cd аккумулятора

Наблюдаемый в последнее время рост объемов производства промышленных никель-кадмиевых аккумуляторов (НКА) при одновременном сокращении природных ресурсов стимулирует исследования, целью которых является вовлечение отходов в ранг вторичных материальных ресурсов для производства товаров народного потребления, в том числе — изготовление электродов для аккумуляторов различных классов. В статье представлены результаты изучения процесса извлечения гидроксида никеля (II) из никель содержащего гальваношлама II класса опасности для изготовления положительных оксидно-никелевых электродов (ОНЭ–катодов) никель-кадмиевых (железных) аккумуляторов (НК/Ж/А). Это позволяет считать, что использование таких отходов не только снижает их вредное воздействие на окружающую природную среду, но и одновременно позволяет превратить гальваноотходы во вторичные сырьевые ресурсы для получения товаров, имеющих народнохозяйственное значение. Проведенные лабораторные и производственные испытания Ni(OH)2 катодов, изготовленных на основе гидроксида никеля, выделенного из гальваношлама, показали высокую стабильность, длительность работы, хорошие электрохимические характеристики при работе в условиях производственного режима. Параметры по ёмкости 0,930–1.014 А∙ч и коэффициенту использования 83–86 % в течение более 110 зарядно–разрядных циклов удовлетворяют требованиям, предъявляемым к электродам такого типа.

Analysis of factors affecting the efficiency of thermosyphones

The paper provides a review and analysis of research works aimed at studying the factors that affect the efficiency and reliability of closed two-phase thermosyphons as heat utilizers of heat technological emissions. Factors such as the geometric characteristics of thermosyphons and their ratio, the angles of inclination of the evaporation and condensation surfaces, the degree of filling of the thermosyphon pipe, the state and physical properties of the evaporation and condensation surfaces, the influence of acoustic and vibration influences on the efficiency of heat and mass transfer, as well as their use in as working bodies of nanofluids.

Features of application of ORC-technology at compressor stations of metallurgical enterprises

The use of secondary energy resources in metallurgy with their conversion into mechanical and / or electrical energy allows not only to reduce the negative impact on the environment, but also to significantly increase the energy efficiency of facilities. As a result the study design, the results of which are presented in this article defined the energy-saving potential at the compressor station metallurgical enterprises (on the example of the system of supply of technical gases of the process of production of rolled steel from iron ore PJSC Magnitogorsk Iron and Steel Works). A schematic solution and a method for determining the operating parameters of an installation operating according to the so-called "organic Rankine cycle" (ORC installation), which allows obtaining additional electrical energy for production needs by utilizing the heat of interstage cooling of compressor units, are proposed and justified. The features of the implementation of this technology are identified, and the working substance of the ORC installation that meets the requirements of safety and energy efficiency as much as possible is proposed for implementation. The values of the internal efficiency, the power of the ORC installation and the share of usefully utilized heat in the implementation of the proposed scheme are estimated.