Получение и применение водорастворимых сополимеров является важным современным направлением развития полимерных материалов, особенно с учетом их экологической значимости. Благодаря отсутствию летучих органических соединений, токсичных и вредных веществ в водных растворах при их использовании и высокой степени биоразлагаемости после эксплуатации формируемых покрытий, подобные сополимеры способствуют снижению загрязнения окружающей среды.
Объектами исследований являются водорастворимые сополимеры акриловой кислоты с ее эфирами, которые разрабатывались как продукт для применения в кожевенной промышленности. Водная основа позволяет применять подобные полимеры в готовых формах во многих технологических операциях выделки шкур – дублении, мягчении, окрашивании. Состав сополимеров должен отвечать требованиям, предъявляемым к отделочным материалам для различных целей.
В работе описывается синтез сополимеров АК с ее эфирами методом радикальной растворной полимеризации в воде с порционной подачей мономеров в течение 4-5 часов при начальной температуре +40°С при использовании в качестве инициатора окислительно-восстановительной системы, в качестве регулятора обрыва цепи фосфината натрия (ФН). Водные растворы сополимеров получены для составов (масс.%) АК/эфир = 85-95/15-5. Далее получены аммонийные соли при нейтрализации раствора сополимеров 25%-ным раствором аммиака до рН 6,0-8,0.
Пьезокатализ на основе двухчастотного ультразвука (ДЧУЗ) остается относительно малоизученным методом обеззараживания воды. В настоящей работе мы впервые использовали высокочастотный ДЧУЗ (120 кГц+1.7 МГц) и нано- (50 нм) и микрочастицы (1 мкм) ZnO для инактивации Escherichia coli в воде. Эффективность пьезокаталитической инактивации увеличивалась в ряду: 120 кГц/ZnO < 1.7 МГц/ZnO << {120 кГц+1.7 МГц}/ZnO, достигая квазистационарной концентрации гидроксильных радикалов (•ОН) в 0.26×10-14, 1.02×10-14 и 1.52×10-14 моль/л, соответственно (для микрочастиц). Выявлено, что микрочастицы более эффективны и полная инактивация клеток достигалась быстрее. Обработка с помощью ДЧУЗ показала синергически ускоренную инактивацию E. coli, что указывает на повышенное образование в воде радикалов. Предполагается, что синергический эффект обусловлен усилением генерации активных форм кислорода и активизации сонопорации.
Выполнен обзор современных химических технологий обеззараживания воды с позиций эффективности дезинфекции и вероятности образования побочных продуктов химических реакций с примесями различной природы, то есть безопасности, как для человека, так и для окружающей среды, что крайне важно в условиях сложившейся экологической ситуации, характеризующейся симптомом множественной химической чувствительности. Рассмотрены технологии с использованием гипохлоритов кальция и натрия, метастабильной смеси оксидантов, реагентов на основе полигексаметиленгуанидина, феррата натрия, диоксида углерода, ионов серебра и кислорода, перекиси водорода, а также хлораминизации и озонирования. Отмечена перспективность применения диоксида хлора и технологии с получением растворов метастабильной смеси оксидантов электрохимической активацией водно-солевых растворов, а также подчеркнута целесообразность проведения исследований в области безреагентные технологий, которые на современном этапе развития науки и техники вполне могут составить альтернативу традиционным химическим технологиям.
Россия в настоящее время является одной из ведущих стран по добыче и переработке нефти и нефтепродуктов. Но вместе с ростом добычи и объемов переработки и транспортировки обостряются проблемы утилизации нефтяных загрязнений. Огромный ущерб окружающей среде наносят нефтедобывающие и нефтеперерабатывающие предприятия. Среди всех нефтяных отходов, оказывающих наиболее вредное воздействие на компоненты природной среды, особую опасность представляют нефтешламы. В России, по мнению ученых, общее число ежегодно образующегося нефтешлама составляет 500 тыс. тонн.
В статье приведен обзор методов воздействия на сложные по составу нефтешламы с целью получения товарной продукции. Рассмотрены основные методы утилизации и обезвреживания нефтешламов, оборудование для проведения процессов утилизации, отмечены достоинства и недостатки каждого метода. Представлен обзор отечественных современных патентов, связанных с процессом переработки нефтешламов, направленных на снижение негативного воздействия их на окружающую среду.
Шахтные воды, откачиваемые на поверхность, в зависимости от местоположения горного предприятия содержат в себе взвешенные вещества, различные токсичные химические соединения и ионы тяжёлых металлов, отличаются повышенной природной минерализацией. Перед использованием вода обязательно проходит два этапа очистки: химическое обеззараживание и механическое отстаивание в прудах-осветлителях. А для более качественной очистки воды, в зависимости от цели её использования, применяются различные дополнительные технологические процессы и реагенты. Универсального решения проблемы очистки шахтных вод не существует. Традиционно применяемые на практике методы и технологии очистки шахтных вод Донбасса малоэффективны и не соответствуют современному уровню развития технологии очистки, а также требованиям, предъявляемым к очищенным водам. Использование опыта практического применения различных инновационных технологий очистки шахтных вод в Российской Федерации является перспективным направлением для дальнейшего восстановления и развития угольной, энергетической, металлургической промышленностей, сельскохозяйственной деятельности, а также решения проблем дефицита питьевой и технической воды в Донбассе.
Применение растительного сырья, культивируемого без использования пестицидов в медицинской практике, является важным и актуальным направлением. Использование растительного сырья, произрастающего без применения пестицидов, обеспечивает уверенность в отсутствии остатков вредных химических веществ в конечном продукте, что важно для поддержания безопасности и качества лекарственных препаратов. Экспериментальное исследование было направлено на определение содержания остаточных пестицидов в различных морфологических частях Scutellaria baicalensis и Scutellaria galericulata. Полученные данные свидетельствуют о том, что в изучаемом растительном сырье Scutellaria baicalensis и Scutellaria galericulata имеются остаточные количества хлорсодержащих пестицидов, за исключением недопустимых (алдрина и гептахлора), содержание которых в разы меньше установленных пределов допустимых концентраций. Зафиксировано, что аккумулирование данных соединений более характерно для подземных частей изучаемых растений.
В настоящее время на рынке представлен огромный ассортимент чайных и кофейных изделий. Низкая цена и высокая популярность напитков часто является причиной того, что в торговлю поступает товар низкого качества с количественным содержанием кофеина, не соответствующим требованиям государственных стандартов. По этой причине оценка количественного содержания 1,3,7-триметилксантина в напитках достаточно актуальна, так как позволит контролировать уровень поступления алкалоида в организм человека.
В работе приведены результаты исследования по определению содержания кофеина в различных сортах чая, а также в растворимом кофе методом йодометрического титрования с потенциометрической фиксацией в точке эквивалентности. Наибольшее содержание кофеина было обнаружено в зеленом чае «Greenfield» (4,0±0,5 %масс), наименьшее – в растворимом чае «TEA mix» (0,9±0,6 %масс). В результате проведения сравнительного анализа образцов с нормами содержания кофеина было установлено, что уровень алкалоида в исследуемых образцах не превышает установленные государственные стандарты.
В работе рассматриваются вопросы применения предварительно обученных нейронных сетей для решения задачи обратного поиска рентгеновских изображений запрещенных предметов и веществ. Целью работы является проведение анализа и обоснование путей повышения эффективности систем распознавания рентгеновских изображений багажа и ручной клади пассажиров. Представлен анализ существующих отечественных и зарубежных работ в области распознавания рентгеновских изображений багажа и ручной клади пассажиров. Выявлено, что, несмотря на достигнутые результаты по разработке алгоритмов распознавания запрещенных предметов и веществ, они не в полной мере справляются с таким фактором сложности, как наложение предметов. Для решения данной проблемы в работе предлагается дополнительно анализировать те рентгеновские изображения, на которых уверенность в распознавании объектов невысокая. Данный этап включает в себя следующие шаги: сегментация изображений, извлечение признаков сегментированных элементов изображений; поиск схожих изображений по базе данных; принятие решения о классе сегментированных элементов изображений. В данной статье рассматриваются три последних шага. Проанализированы варианты реализации подходов к извлечению признаков из изображений, в частности основанные на применение сверточных автоэнкодеров и предварительно обученных нейронных сетей. Выбран подход, основанный на применении предварительно обученных нейронных сетей. В работе применяется нейронная сеть архитектуры ResNet-50, предварительно обученная на коллекции ImageNet. Для применения данной модели для извлечения векторов признаков изображений, был предварительно удален последний слой классификации. Все предыдущие слои модели кодируют изображение в вектор. ResNet-50 генерирует 2048-мерный вектор признаков изображений. Для понижения размерности векторов признаков изображений используется метод главных компонент. Решение о том, является ли сегментированный элемент изображения запрещенным предметом или веществом, рассматривается как задача обратного поиска с применением алгоритма K‑ближайших соседей. Класс элемента рентгеновского изображения в данном случае – это класс, наиболее часто встречающийся среди k ближайших соседей. В целях апробации предложенного подхода был сформирован обучающий набор данных, включающий 4 635 изображений отдельных предметов и веществ, которые могут встречаться в багаже и ручной клади пассажиров. Представлен сравнительный анализ времени индексации и поиска изображений при различных алгоритмах и количестве признаков. Представлен сравнительный анализ точности модели. Сделан вывод, что наиболее приемлемым является алгоритм Brute force в сочетании с методом главных компонент.
В последнее время производители авиадвигателей проявляют повышенный интерес к разработке гибридных силовых установок (ГСУ), представляющих собой комбинацию газотурбинных двигателей (ГТД) с электродвигателями-генераторами. Использование ГСУ позволяет повысить топливную эффективность самолета, а также создать новые конфигурации с улучшенными аэродинамическими и тяговыми характеристиками. Повышение топливной эффективности достигается в результате оптимизации режима работы силовой установки под требования крейсерского полета с компенсацией недостающей мощности при взлете и уходе на второй круг за счет подключения электродвигателей с питанием от аккумуляторов. Создание новых конфигураций с улучшенными характеристиками может быть обеспечено благодаря синергетическому эффекту взаимодействия воздушных винтов с планером самолета. Успешные летные испытания опытных образцов ГСУ в компоновках легких самолетов позволяют рассчитывать на их возможное применение в будущем в проектах новых винтовых самолетов. Потенциальные преимущества применения новых силовых установок на самолетах местных авиалиний могут привести как к сокращению расхода топлива, так и к снижению выбросов углерода. Также возможно кратковременное поддержание безопасного режима полета в случае отказа одного двигателя при использовании нескольких источников энергии. Энергия, вырабатываемая электрическим генератором, подключенным к работающему двигателю, может использоваться как для привода электродвигателей концевых воздушных винтов, так и для вращения движителя отказавшего двигателя. В работе представлены результаты исследований влияния отказа критического двигателя на аэродинамические характеристики модели легкого транспортного самолета, полученные как при отсутствии, так и при наличии электрической передачи между работающим и отказавшим двигателем. Экспериментальные исследования проведены в малоскоростной аэродинамической трубе Т-102 ЦАГИ. Моделирование работы электрической трансмиссии проведено путем установки режима работы двух имитаторов силовой установки, соответствующего половинному значению коэффициента нагрузки воздушного винта Boодного двигателя на взлетном режиме.
В статье изложены результаты работ в области создания натурного стенда для исследований в области определения структуры и параметров системы управления беспилотными летательными аппаратами коптерного типа с силовой установкой, имеющей в своем составе электродвигатели с винтами фиксированного шага. Представлены особенности конструктивной реализации стенда с учетом перспектив его развития в части количества степеней свободы (каналов тангажа, крена и рыскания). Описан реализованный принцип интеграции Simulink – модели объекта управления, контроллера на базе платформы Arduino, гироскопа-акселерометра для организации обратных связей в интересах формирования алгоритмов автоматического и позиционного (ручного) управления углом тангажа, ручного управления оборотами электродвигателя. Представлен анализ результатов натурного моделирования в части качества переходных процессов и затрат электроэнергии для различных вариантов настройки PID-регулятора, обеспечивающего формирование сигнала оборотов электродвигателя. Сделан вывод о целесообразности создания и использования экспериментальной базы для обоснования применения адаптивных алгоритмов управления беспилотными летательными аппаратами коптерного типа с элементами искусственного интеллекта в интересах обеспечения требуемых пилотажных характеристик в широком диапазоне свойств объектов управления.