ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОТЕКАЮЩИЕ В НИЗКОЧАСТОТНОМ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОМ ПОЛЕ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

2024

Приглашенный доклад

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОТЕКАЮЩИЕ В НИЗКОЧАСТОТНОМ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Богатов Н.А., Савина А.С., Зоткин А.П., Пентюхин Е.И.

Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия

е-mail: [email protected]

Настоящая работа посвящена вопросу исследования влияния низкочастотного виброакустического малоэнергетического воздействия в диапазоне частот от 7 до 100 Гц на различные физико-химические процессы, протекающие в водной среде. В последнее время внимание значительного числа научных коллективов привлекает рассматриваемый диапазон частот не только по причине малоизученности данной области научного знания, но и в связи с прикладными вопросами, возникающими в технике и технологии. Так, известны результаты, связанные с изучением сонохимических реакций в водной среде (например, синтез пероксида водорода, окисление ионов железа (II) и т.д.) [1-3]. Отдельно стоит отметить, что рассматриваемые сонохимические процессы непосредственно связаны с неоднородностью воды как реакционной среды, а также наличием сверхнизкой концентрации различных солей даже в воде высокой степени очистки [4, 5].

В связи с этим, на кафедре физики РХТУ им. Д.И. Менделеева проводятся систематические исследования процессов, протекающих в низкочастотных виброакустических полях. В частности, экспериментально установлен и объяснен эффект «низкочастотного торможения» окислительно-восстановительных процессов в открытых сосудах в зависимости от контакта с кислородом [6]. На основании полученных результатов в дальнейшем изучено пространственное распределение газов в зоне сонохимического действия в поверхностном и глубинном слое жидкости, и доказана практическая возможность низкочастотного виброакустического управления локальной концентрацией газообразных реагентов на межфазной границе и в глубине раствора на примере углекислого газа и газообразного аммиака [7]. Полученный результат имеет практическую значимость для интенсификации массообменных процессов в технологических установках. Доказано влияние низкочастотных гармонических колебаний на повышение до 5 раз скорости химических процессов обработки поверхности конструкционных материалов «травильными растворами» [8].

Экспериментально доказано влияние низкочастотных воздействий на состояние супрамолекулярных соединений медицинских препаратов Йодинол и Йокс. На основании полученных результатов выяснено, что акустическое поле приводит к изменению биохимической активности препаратов [9]. В связи с этим, проводились исследования по изучению низкочастотного воздействия на всхожесть семян: установлено ускорение прорастания образцов, при этом зависимость от времени воздействия носит нелинейный характер.

Литература:

[1] Маргулис М.А. Основы звукохимии. Москва, Высшая школа, 1984, 272 с.

[2] Gudkov S.V., Baimler I.V., Lyakhov G.A., et al. Effect of mechanical shaking on the physicochemical properties of aqueous solutions. Int. J. of Molecular Sciences, 2020, vol. 21, no. 21, pp. 1-13.

[3] Окисление железа(П) в поле низкочастотных виброакустичеких воздействий / А. С. Савина, Е. И. Пентюхин, Н. А. Богатов [и др.] // Успехи в химии и химической технологии. - 2022. - Т. 36, № 13(262). - С. 144-146.

[4] Бункин, Н. Ф. Бабстонная структура воды и водных растворов электролитов. Успехи физических наук. 2016, Т. 186, № 9, С. 933-952.

[5] Маргулис И. М., Половинкин В.Н., Яшин А.И. Современные подходы к описанию динамики кавитационных пузырьков и кавитационного облака. Морские интеллектуальные технологии. 2023, № 2-1(60), С. 320-326.

[6] Особенности окислительно-восстановительного процесса в поле низкочастотного воздействия / Г. Н. Фадеев, В. С. Болдырев, Н. А. Богатов, А. Л. Николаев // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Естественные науки. - 2020. - № 1(88). - С. 80-92.

[7] Исследование физико-химических эффектов, возникающих в низкочастотных малоэнергетических полях / Н. А. Богатов, В. С. Болдырев, А. С. Савина [и др.] // Успехи в химии и химической технологии. - 2021. - Т. 35, № 14(249). - С. 25-27.

[8] Исследование влияния низкочастотных виброакустических полей на абсорбцию углекислого газа на границе раздела фаз жидкость— газ / В. С. Болдырев, Н. А. Богатов, А. С. Савина [и др.] // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Естественные науки. - 2023. - № 6(111). - С. 55-69.

[9] Влияние низкочастотных малоэнергетических воздействий на состояние йодинола / В. С. Болдырев, Н. А. Богатов, А. С. Савина [и др.] // Необратимые процессы в природе и технике : Труды Двенадцатой Всероссийской конференции. В 2-х томах, Москва, 31 января -03 2023 года. - Москва: Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет), 2023, С. 38-41.