CC BY
54
Таблица 2 - Эффективность рекультивационных мероприятий на участке с высоким уровнем загрязнения
№ п/п Рекультивационные мероприятия Уровень загрязнения, %
Исходный 1 3 5
1 Агротехнические 40 38,0 33,0 31,0
2 Биологические 40 37,2 24,7 20,3
3 Комплексные 40 21,7 15,4 11,2
Проведение только агротехнических мероприятий дают эффект снижения уровня загрязнения на 15-20 % в течение одного сезона, только препарата «Микрозим» - до 40 %, а комплексная рекультивация (агротехнические мероприятия и использование биопрепарата) способствует очистке почв на 60-80 % в течение одного сезона работ. Эффективность рекультивационных мероприятий представлена в табл. 2.
Таким образом, осуществляется биологический круговорот: расщепление углеводородов, загрязняющих почву,
микроорганизмами, то есть их минерализация с последующей гумификацией.
Литература
1. Врагов А.В., Князева Е. В., Нуртдинова Л. А. Проведение рекультивации земель. НГУ, Новосибирск, 2000. 67 с.
2. Булатов А.И., Макаренко П.П., Шеметов В.Ю. Справочник инженера-эколога нефтегазодобывающей промышленности по методам анализа загрязнителей окружающей среды: В 3ч. - М:ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999.-Ч.2: Почва.- 634 с.
3. Ротарь О.В., Искрижицкий А.А. Некоторые аспекты биологической рекультивации Экологическое сопровождение нефтегазовых месторождений. РАН СО Новосибирск: 2005.С. 83-96.
4. Сметанин В.И. Рекультивация и обустройство нарушенных земель. -М: Колос, 2000. 96 с.
Хентов В.Я.1, Великанова Л.Н.2, Сёмченко В.В.3, Хуссейн Х.Х.4
'Профессор, доктор химических наук, Южно-Российский государственный технический университет. 2Доцент, кандидат химических наук, Южно-Российский государственный технический университет. 3Доцент, кандидат химических наук, ЮжноРоссийский государственный технический университет. 4Аспирант, Южно-Российский государственный технический университет. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОНОРНО-АКЦЕПТОРНЫХ СИСТЕМ В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМЫ РЕЦИКЛИНГА МЕТАЛЛОВ
Аннотация
Активное взаимодействие донорно-акцепторных систем в неводных средах с нуль-валентными переходными металлами и их ковалентными соединениями может быть использовано в решении проблемы рециклинга металлов.
Ключевые слова: донорно-акцепторные системы, неводные среды, рециклинг металлов.
Khentov V.YA.1, Velykanova L.N.2, Semchenko V.V.3, Hussein H.H.4
'Professor, Doctor of Chemistry, South-Russian State Technical University. 2Dotsent, Ph.D., of the South-Russian State Technical
University. 3Dotsent, Ph.D., of the South-Russian State Technical University. 4 Postgraduate student, South- Russian State Technical
University.
USE DONOR-ACCEPTOR SYSTEMS IN SOLVING PROBLEMS METAL RECYCLING
Abstract
Active cooperation of the donor-acceptor systems in non-aqueous media with a zero-valent transition metal and covalent compounds may be used in solving the problem of recycling metals.
Keywords: donor-acceptor system, nonaqueous media, recycling metals.
В неводных донорно-акцепторных средах активно взаимодействуют с лигандом как нуль-валентные переходные металлы, так и их соединения с ковалентными связями [1, 2]. К ним можно отнести оксиды, сульфиды карбонаты, фосфаты и другие не растворимые в воде соединения. При этом полученные комплексные соединения находятся в растворенном состоянии в неводном растворителе и могут быть легко восстановлены до металла или его оксида. Всё это позволяет организовать процесс извлечения переходных металлов из техногенных отходов. Эта проблема известна как рециклинг металлов. Причем металлы могут быть получены в нано состоянии.
К техногенным отходам относят отвалы горнодобывающей и перерабатывающей промышленности; пылевые выбросы промышленных предприятий; шламы гальванических производств; шлаки металлургической и топливо энергетической промышленности; отходы абразивной обработки металлов; отработанные катализаторы промышленности органического синтеза. Все они содержат значительные количества ценных металлических элементов, как в виде нуль-валентных металлов, так и в виде их химических соединений. Объём и содержание металлических элементов позволяет сравнивать техногенные отходы с месторождениями природных ископаемых. Геологи называют техногенные отходы техногенными залежами. Поэтому разработка технологии извлечения металлов из техногенных отходов представляет собой актуальную задачу.
Прежде всего, следует подчеркнуть роль неводного растворителя в решении указанной проблемы. С увеличением полярности растворителя реакционная способность донорно-акцепторного взаимодействия заметно повышается. Натуральный логарифм константы донорно-акцепторного взаимодействия переходного металла и лиганда k связан линейной зависимостью с эмпирическим параметром полярности растворителя Димрота-Райхардта ЕТ [3]:
ln k = aET + b,
где a и b - эмпирические коэффициенты.
При донорно-акцепторном взаимодействии нуль-валентных металлов важную роль играют поверхностные химические соединения. В табл. 1 приведены скорости взаимодействия объёмной фазы Vo и поверхностных химических соединений Vs халькогенидов меди с салицилальанилином, растворенном в диметилформамиде [4].
Таблица 1 - Сопоставление скоростей взаимодействия
Халькогениды Скорости Vs /Vo
Vo Cu2O (объёмная фаза) 1,27-10-6 7
Vo CuO (объёмная фаза) 1,29-10-6 18
Vs (поверхностный оксид) 9,01 ■ 10-6 -
Vo Cu2S (объёмная фаза) 1,9710'6 132
Vo CuS (объёмная фаза) 1,29-10-6 202
Vs (поверхностный сульфид) 2,60-10-4 -
53
Донорно-акцепторное взаимодействие в значительной степени зависит от структурных параметров твердого тела. Корреляционные зависимости энергией активации Ea взаимодействия растворенного в диметилформамиде салицилальанилина (0,01М) с металлом [4] и физическими параметрами металлов [5] приведены табл. 2.
Таблица 2. - Корреляционные зависимости, коэффициент корреляции R
Уравнение R Примечания
Еа = 1048,56 - 223,27Авых 0,74 Авых - работа выхода
Еа = -298,95 + 0,90Есуб 0,74 Есуб - энергия сублимации
Еа = -36,60 + 0,40H 0,74 H - теплота образования оксидов при 298 К
Еа = -426,380 + 5,396Есв 0,90 Есв - энергия связи элемента
Еа = -278,004 + 1,695 Ws 0,96 Ws -энергия поверхности зародыша кристалла
Еа = -333,323 + 0,3157^ 0,96 Гпл - температурой плавления металла
Для железа, вольфрама, молибдена, титана, хрома и меди установлена зависимость скорости донорно-акцепторного взаимодействия V от энергии электронов в зоне проводимости lnEF [6]:
lnV = 114,02 - 257 lnEF
Следует отметить высокую степень извлечения металлов при донорно-акцепторном взаимодействии [7]. Например, степень извлечения меди из халькозина, ковеллина, тенорита, малахита составила 81,4; 85,6; 70,6; 79,9 процентов соответственно.
Скорость процесса извлечения металла может быть заметно увеличена при использовании неводного растворителя с малыми добавками вещества, продуцирующего протоны [4].
Особый интерес вызывают добавки поверхностно-активного вещества в неводный растворитель. Введение в диметилформамид оксиэтилированного изооктилфенола RC6H4O(CH2CH2O)BH, где R - углеводородный радикал С6-С10, n = 7
(число присоединенных молей оксида этилена), привело при 15 % концентрации к появлению мицелл. Для нахождения критической концентрации мицеллообразования измеряли поверхностное натяжение и вязкость. В такой среде при концентрации лиганда (салицилальанилина) 0,1 моль/л скорость донорно-акцепторного взаимодействия при 20 оС возросла в три раза. Это свидетельствует о протекании мицеллярного катализа.
Таким образом, имеются весомые основания говорить о возможности решения проблемы рециклинга металлов на основе неводных донорно-акцепторных систем.
Литература
1. А.С. Кужаров, В.Я. Хентов. О взаимодействии высокодисперсных переходных металлов с салицилальанилином. // Координационная химия, 1979. - № 4. - С. 601.
2. Хентов В.Я., Великанова Л.Н., Кужаров А.С., Верещака В.В. Донорно-акцепторное взаимодействие меди, никеля и их труднорастворимых соединений с салицилальанилином. - Интенсификация процессов переработки минерального сырья. - М.: -Наука. - 1981. - С. 156-159.
3. Семченко В.В., Великанова Л.Н., Хентов В.Я. Влияние природы растворителя на кинетику донорно-акцепторного взаимодействия меди с салицилальанилином. // Известия вузов. Северо-Кавказский. регион. Технические науки. - 1998. - № 2. - С. 55-58.
4. Семченко В.В. Особенности кинетики координационного взаимодействия d-металлов и их соединений с 2-окси-1-бензилиденанилином в апротонных и смешанных растворителях: Дис... .к. х. н.- Нальчик, 2009.- 129 с.
5. Хентов В.Я.. Корреляционный анализ в неорганической химии. Задания для работы с персональным компьютером: учебное пособие. Новочеркасск: Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - 2007. - 187 с.
6. Власов Ю.В., Хентов В.Я., Великанова Л.Н., Семченко В.В. / Связь донорно-акцепторного взаимодействия в системе металл-лиганд с энергией Ферми электронов // Журнал физической химии, 1993. - Т. 67. - № 3. - С. 621-622.
7. Великанова Л.Н., Сёмченко В.В., Хентов В.Я. Кинетические закономерности извлечения металлов из техногенного сырья. // Журнал прикладной химии, 2011. - Т. 84. - Вып. 9. С. 1418-1423.
Чузлов В.А.1, Чеканцев Н.В.2, Иванчина Э.Д.3
'Студент, 2кандидат технических наук, доцент, 3доктор технических наук, профессор, Национальный исследовательский
Томский политехнический университет
ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА ПЕРЕРАБАТЫВАЕМОГО СЫРЬЯ НА УСТАНОВКАХ КАТАЛИТИЧЕСКОГО
РИФОРМИНГА БЕНЗИНОВ И ИЗОМЕРИЗАЦИИ ПЕНТАН-ГЕКСАНОВОЙ ФРАКЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЛЕКСНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ "HYSYS IZOMER ACTTV"
Аннотация
В статье представлен способ оптимизации работы установок каталитической изомеризации и каталитического риформинга совместно с блоком колонн разделения с использованием метода математического моделирования. Подбор оптимальных технологических условий сопряженных процессов каталитического превращения углеводородов и ректификации позволит снизить содержание гептановых углеводородов и, тем самым, продлить срок службы катализатора СИ-2 на промышленной установке Л—35—11/300. Данный вывод подтверждается представленными результатами моделирования различных режимов работы реактора изомеризации и колонн.
Ключевые слова: математическое моделирование, изомеризация риформинг, колонна.
Chuzlov V.A.1, Chekancev N.V.2, Ivanchina E.D.3
'Student,2PhD in Technics, assosiate professor 3Doctor in technics, professor National Reaserch Tomsk Polytechnic University FEEDSTOCK COMPOSITION OPTIMIZATION AT NAPHTHA CATALYTIC REFORMING AND C5-C6 ISOMERIZATION UNITS WITH THE HELP OF "HYSYS IZOMER ACTIV" SIMULATOR
Abstract
The mathematical method of optimization of naphtha catalytic reforming and C5-C6 isomerization units operation combined with separation unit was proposed. Selection of optimal process conditions of coupled processes of hydrocarbons catalytic conversion and rectification will reduce the heptane hydrocarbons content and thereby extend the life of the SI-2 catalyst at the industrial unit L-35-11/300. This conclusion is confirmed by the simulation results presented for the various modes of operation of the isomerization reactors and columns.
Key words: mathematical simulation, isomerization, reforming, column
Цель работы: повышение эффективности установок изомеризации и риформинга, а также интенсификация работы блока вторичной ректификации с использованием метода математического моделирования за счет оптимального распределения сырьевых ресурсов.
Прямогонные бензиновые фракции, получаемые при первичной переработке нефти и газового конденсата, обычно содержат значительное количество линейных парафинов с низким октановым числом и не пригодны для использования в качестве автомобильного топлива. В России наиболее распространённым процессом получения высокооктановых бензинов является
54
