Вода: химия и экология

Предпринята попытка прояснить некоторые теоретические аспекты воздействия электромагнитного поля на водные системы с точки зрения наиболее популярных гипотез (структурных, ионных, коллоидных, резонансных). Подчеркнуто, что в настоящее время обоснована возможность единого энергетического подхода к описанию эффектов, возникающих в водных растворах под влиянием электромагнитной обработки. Обозначены процессы и явления, способствующие извлечению и воды ионов различного происхождения. Также подчеркнута возможность разработки новой системы контроля качества воды, основанную не только на физико-химических показателях, но и на спектроскопических в широком диапазоне частот, и необходимость дальнейшего изучения квантовых свойств воды с позиции неравновесной динамики электромагнитных вихрей в диэлектрических средах, обладающих избытком энергии, являющимся необходимым условием проявления когерентных эффектов.

В данной работе были исследованы физико-химические характеристики вермикулитов двух месторождений, проведена их модификация соляной кислотой. Состав и структура природных и модифицированных вермикулитов исследованы методами рентгенофазного и энергодисперсионного анализа. С помощью низкотемпературной адсорбции/десорбции азота были получены такие характеристики как величина площади поверхности (м2/г), объём (см3/г) и диаметр пор (нм). Показано, что исходный Татарский вермикулит имеет меньшее межплоскостное расстояние, чем Ковдорский, модификатор соляная кислота практически не проникает в межслоевое пространство Татарского вермикулита, в то время как для Ковдорского вермикулита модификация проходит значительно глубже.

Бензоксатиол-2-оны – ценный класс гетероциклических соединений, которые обладают высокой биологической активностью. Важными представителями являются 1,3- бензоксатиол-2-оны, которые демонстрируют широкий спектр фармакологической активности: антибактериальную, противогрибковую, антиоксидантную и противовоспалительную. Они блокируют реакции фрагментации гидроксилсодержащих радикалов и являются перспективными в качестве потенциальных радиопротекторов, лекарственных препаратов и промышленных антиоксидантов. Другим значимым производным бензоксатиол-2-она является тиоксолон. Он обладает цитостатическими, антибактериальными и противогрибковыми свойствами, а также используется в косметике благодаря своим маслорегулирующим и антибактериальным эффектам. Биологическая значимость бензоксатиол-2-онов побуждают к синтезу новых производных с улучшенными показателями активности и поиску дополнительных применений в фармацевтической промышленности.

В работе приведены результаты получения одного из производных бензоксатиол-2- онов – 5-гидрокси-1,3-бензоксатиол-2-она на основе пара-бензохинона и тиомочевины в уксусной кислоте. Реакция сопровождается получением промежуточного вещества (изотиурониевой соли) – S-(2,5-дигидроксиарил) тиурония хлорида с дальнейшей его циклизацией и очисткой конечного вещества. На основании методов 1Н ЯМР- и ИК- спектроскопии была проведена идентификация полученных соединений, в результате чего были установлены и идентифицированы характеристические сигналы синтезируемых веществ.

В работе исследована кинетика электрохимического окисления красителя метиленового синего в водном растворе в зависимости от природы вспомогательного электролита и его исходной концентрации, величины рН и плотности тока. Несмотря на более низкую эффективность по сравнению с хлоридом натрия, сульфат натрия выбран как экологически безопасный вспомогательный электролит. При наибольшей концентрации данного электролита и плотности тока найдены максимальные константы скорости окисления красителя. Влияние рН раствора (3, 6 и 9) на скорость окисления метиленового синего в окисленной и восстановленной формах не выявлено. При оптимальных условиях (рН 6, 0.05 М Na2SO4, 66.1 мА/см2) за 60 мин обработки достигнуто разложение 85% красителя и минерализация 45% общего органического углерода. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности электрохимического метода для дальнейшего развития в области водоочистки.

В исследовании проанализированы высокотоксичные, канцерогенный, тератогенные, иммуносупрессирующие загрязняющие вещества – диоксины с точки зрения их формирования из прекурсоров. Они образуются в результате многостадийного синтеза, включающего образование свободного хлора и присоединение галогенов к фенолам. При хлорировании фенолов, лигнина, гуминовых и фульвокислот образуются различные продукты, являющиеся прекурсорами диоксинов. Прямым структурным предшественником диоксина являются 2-феноксифенолы, образующиеся при термической или фотохимической димеризации хлорфенолов и пестицидов. Определены ключевые причины и источники формирования диоксинов из прекурсоров. Опасными производствами, где могут формироваться диоксины, являются производства с применением хлорированных фенолов, бензолов, бифенилов и аналогичных соединений, а также производство фенолов и аналогичных соединений в присутствии галогенов и меди в роли катализатора. Термическая утилизация отходов и процесс отбеливания хлором также могут приводить к образованию диоксинов. В производстве бисфенола А, продукта реакции фенола с ацетоном, могут формироваться побочные продукты – фенол, фенольные соединения, хлорфенолы, которые являются прекурсорами диоксинов, и при сбросах в водные объекты совместно со свободным хлором и хлорсодержащими продуктами, медью (катализатор), образуют диоксины. Сделаны выводы по необходимости внедрения дополнительных мероприятий по доочистке от фенола и фенольных соединений с целью исключения возможности формирования диоксинов.

В данной статье приведено описание процесса производства азотной кислоты путем окисления аммиака кислородом воздуха. Рассмотрена технологическая схема получения азотной кислоты путем окисления аммиака кислородом воздуха, а также дана характеристика целевого продукта – азотная кислота, рассмотрены основные химические и физические свойства исходных веществ – аммиак и воздух (кислород). Произведен расчет и построены графики представленных математических моделей. Произведен практический расчет материального и теплового баланса стадии окисления аммиака кислородом воздуха.

Исследуется роль натриевых солей полиакриловой кислоты и ее сополимеров, применяемых в качестве диспергаторов в водно-дисперсионных лакокрасочных материалах. Диспергаторы отвечают за получение тонких суспензий пигментов и наполнителей, а также за стабилизацию их агрегативной устойчивости.

Синтезированы водорастворимые полимеры и сополимеры с различными составами, представлены их основные свойства.

Исследовано действие этих диспергаторов в составах пигментных паст с использованием разных типов наполнителей (кальцит, тальк, мел, каолин).

Показано, что диспергаторы демонстрируют различную эффективность в зависимости от состава паст и их содержания в композиции. На основании результатов исследования можно оптимизировать подбор диспергаторов для конкретных лакокрасочных материалов и улучшить их эксплуатационные характеристики.

Проведено исследование процесса нестационарной адсорбции нефтепродуктов в движущемся слое адсорбента. В ходе исследования были определены массообменные характеристики нестационарной адсорбционной очистки нефтепродуктов:

1. Зависимость величины адсорбции от диаметра частиц адсорбента (dэ, м) и продолжительности процесса (t, час);

2. Влияние скорости (υ, м/с) водного потока и времени (τ, мин) процесса очистки на поглощаемость нефтепродуктов вспененным графитом.

Исследования показали, что значения фундаментальных характеристик процесса нестационарной адсорбции, определенные на примере вспененного графита, превосходят такие же характеристики у применяемых сегодня природных адсорбентов (коагулянты, глины). Применение коагулянтов для очистки сточных вод от нефтепродуктов целесообразно только при небольшой массовой концентрации загрязнений (0,02 – 0,03) кг/м3, при этом необходимо поддержание оптимальной величины рН и соответствующее аппаратурное оформление процесса.