Насыщенность химия: Насыщение Стихиями (Infuse with the Elements) · Battle for Zendikar (BFZ) #175 · Scryfall Magic: The Gathering Search

Нефтехимическое производство XXI века, процессы и основные продукты

Нефтехимики утверждают, что достаточно оглянуться — и из пяти любых предметов четыре обязательно окажутся продукцией нефтехимического производства. Спорить с этим утверждением практически невозможно, если учесть, что нефтехимия — это пластики и полимеры, резина и синтетическая ткань, лакокрасочные материалы и даже парфюмерия

Нефтехимическая промышленность производит синтетические материалы, прочно вошедшие в жизнь современного человека. Полиэтиленовые пакеты, бытовая техника, автомобильные шины, пластиковые окна, непромокаемая обувь, подвесные потолки, одноразовая посуда — все это продукция нефтехимического производства.

Нефтехимическое производство — один из вариантов сложной переработки углеводородов. Сырьем здесь, как правило, служат продукты, получившиеся в результате базовых процессов. К особенностям нефтехимии можно отнести то, что она имеет дело только с легкими фракциями углеводородов — от газов до прямогонных бензинов.

Именно нафта (бензиновые фракции атмосферной перегонки) в большинстве стран используется в качестве основного нефтехимического сырья. Исключение составляет лишь США, где отдают предпочтение этану.

Следующее по востребованности сырье — сжиженные углеводородные газы (СУГ). Под этим общим названием скрываются как отдельные газы — пропан, бутан или изобутан, так и их смеси. За редким исключением, СУГ получают в процессе разделения широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ). ШФЛУ, в свою очередь, выделяется в процессе переработки природного или попутного нефтяного газа, газового конденсата. В российской нефтехимии ШФЛУ иногда используют и как самостоятельное сырье для дальнейших процессов. И наконец, еще один важный вид сырья — этан. Его чаще также получают из попутного нефтяного и природного газа.

Хотя нефтехимическое сырье разнообразно по химическому составу и по своим свойствам, у него есть одна общая характеристика: нафта, ШФЛУ, СУГ — все это алканы* или предельные, насыщенные углеводороды (парафины). С точки зрения химии их молекулы устроены таким образом, что разорвать связи между атомами очень сложно, а значит, алканы — это инертные соединения, плохо вовлекаемые в дальнейшие химические преобразования. Поэтому первая задача нефтехимиков — превратить их в более «дружелюбные» вещества.

* Алканы — название предельных углеводородов по международной номенклатуре. Парафины — исторически сложившееся название, отражающее свойства этих соединений (от лат. parum affinis — «имеющий мало сродства, малоактивный») .

Таким классом соединений оказались алкены, они же — олефины. Структурно от парафинов они отличаются меньшим количеством атомов водорода при том же количестве углерода. В результате олефины оказываются более реакционноспособны и даже могут соединяться между собой, образуя длинные молекулярные цепочки — полимеры. Этой способностью не обладают практически никакие исходные соединения, содержащиеся, например, в нафте или ШФЛУ. Существует ряд процессов, в результате которых парафины могут быть преобразованы в олефины, но основной среди них — пиролиз.

Пиролиз

Cамые важные с точки зрения дальнейшей переработки олефины — этилен (с формулой С2Н4) и пропилен (с формулой С3Н6), а пиролиз — главный процесс для их получения. При этом пропилен может производиться еще и в процессе дегидрирования пропана и на НПЗ в процессе каталитического крекинга. Этилен же — достижение исключительно пиролиза.

В нефтянке пиролиз — самый горячий процесс. Он протекает при температурах 700–900°C и давлениях, близких к атмосферному. В результате такой сильной термической обработки молекулы исходного вещества расщепляются на менее длинные — углеводородные цепочки алканов становятся короче, а заодно и теряют в процессе часть молекул водорода. Например, из бутана (С4Н10) получается пропилен (С3Н6) и метан (СН4). Помимо пропилена и этилена, пиролиз позволяет получить ароматические углеводороды.

В дальнейшем простейшие олефины подвергаются полимеризации — реакции соединения одинаковых молекул, или сополимеризации — реакции соединения в одну полимерную цепочку молекул разных олефинов. Молекулярные цепочки полимеров могут содержать тысячи и даже миллионы звеньев.

По данным экспертов, объем мирового потребления полимеров превышает 200 млн тонн в год и лидерство на рынке с довольно большим отрывом держит полиэтилен. В виде бытовых изделий с этим материалом знакомы все, в фабричном же варианте это гранулы белого цвета, которые затем подвергаются термической обработке: полиэтилен крайне пластичен при нагревании и может принимать любые формы.

Изобретателем полиэтилена считается немецкий инженер Ганс фон Пехман, который в 1899 году открыл его случайно в ходе нагревания раствора газа диазометана. В ходе реакции на дне сосуда образовался воскообразный белый осадок. Впрочем, тогда химики не смогли даже выделить из структуры молекулы отдельное звено этилена. К теме вернулись только в 1930-х, когда также случайно в виде осадка полиэтилен получили британские химики. Понимание, что в полимеризации этилена ключевую роль играет кислород, пришло только в 1939 году, после чего был разработан

Вторая мировая война подтолкнула новую индустрию к развитию — полиэтилен использовали для изоляции проводов и изготовления корпусов для радиотехники. После войны полиэтилен стал достоянием гражданской промышленности. В 1957 году в США был произведен первый полиэтиленовый пакет, в 1973 году их выпускалось 11,5 млн штук, а сегодня в мире ежегодно производится несколько триллионов полиэтиленовых пакетов.

Второй по объемам производства полимерный продукт — полипропилен. Он самый легкий и жароустойчивый среди термопластов — эксплуатационные характеристики изделий из полипропилена сохраняются вплоть до 140–150°C. С морозом же дела обстоят хуже, чем у полиэтилена, — в суровом климате детали из полипропилена недолговечны. Зато этот материал химически стоек. Даже концентрированная серная кислота при комнатной температуре оказывает на него слабое действие. Полипропилен используют для изготовления самой разной продукции — от упаковочной пленки и пластиковых боксов до приборных панелей автомобилей. Благодаря его прочности полипропилен сегодня применяют и при дорожном строительстве — для формирования армирующих слоев дорожного покрытия.

Молекула пропилена больше и сложнее, чем этилена, а потому характеристики полимера существенно зависят от того, как в цепочке молекулы располагаются по отношению друг к другу. Из-за невозможности получать продукт со стабильными свойствами полипропилен долгое время не интересовал промышленность. Ситуация изменилась лишь в начале 1950-х, когда итальянский химик Джулио Натта сумел получить катализаторы для реакции полимеризации пропилена, которые смогли косвенно управлять и строением получающихся продуктов. За свое изобретение Натта получил Нобелевскую премию. Уже в 1959 году было освоено производство волокон из полипропилена.

Тогда же разработка собственной технологии получения полипропилена началась на Московском НПЗ. Сначала был опробован метод получения полипропилена из пропан-пропиленовой фракции, а чуть позже сконструирована опытная установка — прообраз будущего оборудования. В промышленных условиях новый пластик начал выпускаться в 1966 году. Существовавшее в советские времена в периметре завода полноценное производство полипропилена сегодня стало совместным предприятием «Газпром нефти» и СИБУРа — НПП « Нефтехимия».

А вот сырье попрежнему поступает с завода — это пропан-пропиленовая фракция (ППФ), образующаяся в составе других газов как побочный продукт при каталитическом крекинге вакуумного газойля. Аналогично с Омского НПЗ пропан-пропиленовая фракция идет на завод «Полиом» — еще одно совместное нефтехимическое производство трех компаний: ГК «Титан», СИБУРа и «Газпром Нефти».

Поливинилхлорид — всего лишь третий на рынке, зато, пожалуй, самый известный: аббревиатура ПВХ известна сегодня каждому благодаря использованию этого пластика при производстве стеклопакетов.

С химической точки зрения мономер ПВХ — винилхлорид — это этилен (С2Н4), в котором один из атомов водорода заменен на хлор. Винилом называется углеводородный радикал из двух атомов углерода и трех водорода, но нередко это название применяют и к самому полимеру, и даже к изделиям из него — вспомним виниловые грампластинки.

История ПВХ началась в Германии в 1830-е годы, когда химик Юстус Либих сумел получить новый бесцветный газ со сладковатым запахом — винилхлорид. Позже был описан процесс полимеризации газа, а вот промышленный выпуск ПВХ начался лишь в 1926 году в Америке.

Дегидрирование

В отличие от пиролиза, где на выходе получаются смеси важнейших олефинов, а сам процесс сложен и очень энергоемок, в ходе дегидрирования алканы прпают отдельные компоненты сжиженных углеводородных газов, а сам процесс заклю-чается в «отъеме» у них молекулы водорода (Н2).Так, например, из молекулы пропана (С3Н8) получается пропилен (С3Н6), а из бутана (С4Н10) — бутилен (С4Н8). Многокомпо-нентные продукты пиролиза должны проходить дальнейшее дорогое и сложное фрак-ционирование, в то же время при дегидрировании достаточно отделить целевой оле-фин от исходного, не вступившего в реакцию алкана и незначительного количества побочных продуктов. Среди недостатков процесса можно отметить высокую стоимость его катализаторов и ограниченный состав сырья, требующего предварительного фракционирования.

Поливинилхлорид достаточно прочен, относительно морозостоек, устойчив к щелочам, многим кислотам, маслам и растворителям, почти не горюч и сам по себе нетоксичен. Пленки из ПВХ обладают хорошими барьерными свойствами. Весь этот комплекс свойств обуславливает широчайший спектр применения ПВХ и изделий из него.

По тоннажности три описанных полимера — ПЭ, ПП и ПВХ — занимают более 80% всего мирового рынка полимеров. Оставшаяся доля приходится еще на целый ряд пластиков: хорошо нам известный по пластиковым бутылкам полиэтилентерефталат, по коробочкам для DVD — полистирол и его сополимеры, так называемые АБС-пластики.

Также, говоря о нефтехимической продукции, невозможно не вспомнить о синтетических каучуках, сыгравших огромную роль в развитии цивилизации или как минимум автомобильной промышленности. Каучуки — это те же полимеры, но, в отличие от описанных выше, они не термопласты, а эластомеры, то есть проявляют свои высокоэластичные свойства при тем-пературе эксплуатации. Сегодня синте-тические каучуки занимают примерно 60% рынка каучуков, и эта цифра еже-годно растет.

Страница не найдена — Портал Продуктов Группы РСС

Сообщите нам свой адрес электронной почты, чтобы подписаться на рассылку новостного бюллетеня. Предоставление адреса электронной почты является добровольным, но, если Вы этого не сделаете, мы не сможем отправить Вам информационный бюллетень. Администратором Ваших персональных данных является Акционерное Общество PCC Rokita, находящееся в Бжег-Дольном (ул. Сенкевича 4, 56-120 Бжег-Дольный, Польша ). Вы можете связаться с нашим инспектором по защите личных данных по электронной почте: .

Мы обрабатываем Ваши данные для того, чтобы отправить Вам информационный бюллетень — основанием для обработки является реализация нашей законодательно обоснованной заинтересованности или законодательно обоснованная заинтересованность третьей стороны – непосредственный маркетинг наших продуктов / продуктов группы PCC .

Как правило, Ваши данные мы будем обрабатывать до окончания нашего с Вами общения или же до момента, пока Вы не выразите свои возражения, либо если правовые нормы будут обязывать нас продолжать обработку этих данных, либо мы будем сохранять их дольше в случае потенциальных претензий, до истечения срока их хранения, регулируемого законом, в частности Гражданским кодексом.

В любое время Вы имеете право:

• выразить возражение против обработки Ваших данных;
• иметь доступ к Вашим данным и востребовать их копии;
• запросить исправление, ограничение обработки или удаление Ваших данных;
• передать Ваши персональные данные, например другому администратору, за исключением тех случаев, если их обработка регулируется законом и находится в интересах администратора;
• подать жалобу Президенту Управления по защите личных данных.

Получателями Ваших данных могут быть компании, которые поддерживают нас в общении с Вами и помогают нам в ведении веб-сайта, внешние консалтинговые компании (такие как юридические, маркетинговые и бухгалтерские) или внешние специалисты в области IT, включая компанию Группы PCC .

Больше о том, как мы обрабатываем Ваши данные Вы можете узнать из нашего Полиса конфиденциальности.

Ноябрьская химическая образовательная программа: О программе

Образовательная программа была направлена на формирование у школьников представлений о современной методологии и технике лабораторного химического синтеза и анализа.

В рамках программы осваивались возможности современных синтетических лабораторий, методы синтеза органических и неорганических соединений, современные физико-химические методы исследования веществ. Учащиеся познакомились с теорией механохимических, фотохимических, электрохимических и микроволновых методов синтеза химических соединений, хроматографическими, и электрофоретическими методами исследования вещества, основами нанотехнологий и различными вариантами подготовки проб к анализу. Особое внимание было уделено свойствам синтезируемых веществ и их связи со структурой соединений, а также сфере их применения. 

В программу вошли научные и научно-популярные лекции ученых Института химии Санкт-Петербургского университета и приглашенных профессоров, семинары, олимпиадные тренинги, химическая олимпиада, которая состояла из теоретического и практического туров, и научно-практическая конференция по итогам выполнения исследовательских проектов.

Лекции

Загадка бензола
Как увидеть запах?
Неорганические вещества в медицине: противоопухолевые препараты
Удивительный мир лазеров
Как изобретают лекарства или 6D-процесс
Кольца, за которые держится жизнь
Периодическая система Менделеева: история создания и перспективы развития
Отзвуки химического эксперимента
Удивительный углерод

Олимпиадные тренинги

Общая химия
Неорганическая химия
Органическая химия
Органическая химия. 10 класс
Органическая химия. Задачи
Физикохимические задачи
Физическая химия

Олимпиада (районный этап ВсОШ)
 

В ходе программы школьники принимали участие в исследовательских проектах:

1. Органический синтез в действии: красители, люминофоры и лекарства
2. Современные синтетические методы в химии: путь от колбы к чипу
3. Сравнение различных способов пробоподготовки при определении подвижных форм металлов в почвах
4. От ионов и молекул к магнитным наночастицам и далее к функциональным материалам на их основе
5. Получение микро- и нанодисперсных материалов и их использование
6. Хроматографический профиль антиоксидантов лекарственных и субтропических культур для контроля биотехнологических подходов
7. Простые синтезы для аналитической электрохимии. Сенсорные покрытия на основе галогенидов серебра
8. Разделение ионов редкоземельных элементов методами ионно-обменной хроматографии
9.  Исследовательский проект «ЯМР в земном поле»
10. Полимерные мицеллярные катализаторы  в реакциях гидролиза

Описание проектов

1. Органический синтез в действии: красители, люминофоры и лекарства

Руководитель проекта: Ростовский Н. В.

Волонтер проекта: Филиппов И.П.

Аннотация проекта: В рамках проекта учащиеся освоили большой объем лекционного материала. Лекции были посвящены основам органического синтеза, свойствам аминов, производных карбоновых кислот, солей диазония. Учащимися прослушал блок лекций по следующим видам спектроскопии: ЯМР, УФ, ИК спектроскопии и масс спектроскопии, рассмотрены теоретические основы люминесценции, освоена теория цветности органических соединений. Изученный материал разбирался на семинарских занятиях.

Реализованы следующие этапы практической части: синтез солей диазония и азокрасителей; синтез биологически активных соединений парацетамола и бензоксазиндиона; синтез люминофоров флуоресцеина и диарилоксалата.

Синтез солей диазония и азокрасителей. В данной части проекта были синтезированы 3 соли арендиазония, а на их основе получены 7 азокрасителей с помощью реакции азосочетания с фенолом, 2 нафтолом и резорцином. Отдельно были синтезированы красители и индикаторы метилоранж и нафтолоранж. Для полученных соединений были измерены рН-перехода и записаны спектры поглощения в кислой и щелочной средах, определены температуры плавления полученных веществ. Структуры азосоединений были
подвержены по данным ЯМР-спектроскопии. Было произведено крашение образцов одежды с помощью раствора синтезированного нафтолоранжа.

Синтез биологически активных соединений. В рамках этого раздела проводился трёхстадийный синтез парацетамола. Первым шагом явилось нитрозирование фенола в пара-положение. Далее проводилось его восстановление с помощью хлористого олова. Последней стадией синтеза было ацилирование п-аминофенола с помощью ледяной уксусной кислоты, однако синтезировать парацетамол по такой методике не удалось. Для синтеза другого биологически активного вещества использовалась реакция ацилирования о-аминофенола с
оксалилхлоридом, был получен бензоксазиндион.

Синтез люминофоров. По реакции фталевого ангидрида с резорцином при катализе концентрированной серной кислотой был получен флуоресцеин, далее были изучены его люминесцентные свойства в щелочной среде. В заключение, из оксалилхлорида и трихлорфенола был получен диарилоксалат, после чего была изучена люминесценция на его основе по аналогии со «светящимися палочками». Для этого смешивались ацетат натрия, диарилоксалат, 9,10 -дифенилантрацен и пероксид водорода.

Презентация проекта

Методические материалы

 

2. Современные синтетические методы в химии: путь от колбы к чипу

Руководитель проекта: Михайлов В.Н.

Волонтер проекта: Жуков А.С.

Аннотация проекта: Данный проект направлен на формирование у школьников представлений о современной и безопасной методологии микрореакторного лабораторного химического синтеза, а также новых современных каталитических процессов в органический химии. Все чаще на смену традиционным реакциям приходят более эффективные превращения, катализируемые металлокомплексными системами. Наряду с микрореакторной методологией, каталитические превращения приводят к трансформации подходов органического синтеза.

Экспериментальное исследование включало разработку архитектуры микрофлюидного устройства с использованием современных систем автоматизированного проектирования. Участники проекта получили навыки изготовления функциональных чипов из стекла и силиконовых материалов на основе матрицы собственной разработки, выполненной с применением аддитивных технологий фотополимерной 3D-печати.

Спроектированные и изготовленные микрореакторные установки использованы для проведения химического эксперимента. Учащиеся подобрали оптимальные условия превращений и исследовали синтезированные продукты с помощью физико-химических методов анализа.

Экспериментальное сравнение микрореакторной технологии с классическим синтезом позволило на практике оценить преимущества и ограничения каждой из представленных синтетических методологий. В рамках ознакомления с практической стороной современной органической химии учащиеся были также синтезированы катализаторы на основе карбеновых комплексов меди и проведена оценка каталитической способности данных соединений в условиях реакции азид-алкинового циклоприсоединения.

Главные итоги
— Синтезированные карбеновые комплексы меди(I) — эффективные катализаторы для реакции азид-алкинового циклоприсоединения.
— На каталитическую активность полученных комплексов влияет объем N-заместителей в диаминокарбеновом фрагменте: уменьшение объема приводит к повышению активности катализатора.
— При получении азокрасителей диазотирование оптимально проводить в микрореакторе при низких температурах, а азосочетание в объемном реакторе при комнатной температуре.
— 2-нафтол может быть рекомендован в качестве индикатора успешного формирования соли арендиазония. 

Презентация проекта

Методические материалы

3.  Сравнение различных способов пробоподготовки при определении подвижных форм металлов в почвах

Руководитель проекта: Савинов С.С.

Волонтер проекта: Терно П.В.

Аннотация проекта: Целью работы являлось сравнение различных способов пробоподготовки при определении подвижных форм металлов в почвах. Анализировали образцы почв Сочи, из Санкт-Петербурга и Череповца. Тяжелые металлы попадают в почву обычно из техногенных источников и впоследствии накапливаются в поверхностном слое почвы. Их присутствие оказывает негативное влияние на свойства почвы, в т.ч. плодородие. Кроме того, металлы из почвы попадают в растения и распространяются далее по трофическим цепям. В настоящее время нормативными документами предложено несколько схем извлечения подвижных форм металлов из почв, которые отличаются, в частности, по продолжительности контакта пробы с экстрагентом и эффективности перемешивания, что может приводить к получению несопоставимых результатов. При сравнении схем пробоподготовки для всех трех почв установлено, что варианты с настаиванием и настаиванием с промывкой дают близкие результаты, как и такая пара как встряхивание двойное встряхивание. Однако, в случае настаивания определяются большие концентрации, что, вероятно, связано с более полным извлечением металла из почвы из за большей продолжительности контакта пробы с экстрагентом.

Марганец в почвах определяли фотометрически с предварительным переводом иона марганца 2 в перманганат ион персульфатом аммония в присутствии серной и фосфорной кислот и нитрата серебра. Наименьшая концентрация марганца наблюдается в почве Сочи, несколько большая — в почве Санкт-Петербурга. В обоих случаях концентрация меньше ПДК, вероятно потому, что пробы были отобраны из экологически чистых районов. В случае Череповца, где проба почвы отбиралась вблизи заводов, концентрация марганца превышает ПДК, что свидетельствует о неблагоприятной экологической обстановке.

Определение содержания цинка в почвах проводилось также методом фотометрии, но, в отличие от марганца, фотометрической формой являлся комплекс цинка с дитизоном, извлекаемый в фазу четыреххлористого углерода. Содержание цинка в почве Череповца также больше, чем в почвах Сочи и Санкт-Петербурга, однако во всех трех случаях ПДК не превышена.

Содержание кальция определялось титриметрическим методом с Трилоном Б в сильнощелочной среде с индикатором мурексидом после добавления маскирующих веществ. Мурексид образует розовый комплекс с кальцием менее устойчивый, чем бесцветный комплекс кальция с ЭДТА, поэтому в точке эквивалентности окраска меняется на фиолетовую, соответствующую свободному индикатору. При сравнении схем пробоподготовки для трех почв видно, что все четыре схемы пробоподготовки дают близкие результаты. Вероятно, кальций, в отличие от марганца и цинка, быстрее извлекается из почв, поэтому часового контакта со встряхиванием уже достаточно, чтобы получить сопоставимые с настаиванием результаты. Наименьшая концентрация кальция наблюдается в почве Санкт-Петербурга, несколько большая — в почве Сочи, максимальная — в почве Череповца.

Таким образом, главные итоги
— Отобраны образцы почв, проведена пробоподготовка.
— Проведена экстракция подвижных форм металлов из почв различными способами.
— Определено содержание подвижных форм тяжелых металлов в почвах методами молекулярной фотометрии и титриметрии
— Проведена обработка данных, сравнительная оценка результатов, полученных для разных способов пробоподготовки.
— Определены средние значения и доверительные интервалы, сопоставлены с предельно — допустимыми концентрациями

По итогам работы можно сделать вывод, что схемы пробоподготовки дают различные результаты, наиболее сильно это проявляется для микроэлементов — марганца и цинка. Для кальция это различие практически незначимо. Содержание всех трех металлов максимально в почве Череповца, что говорит о неблагоприятной экологической обстановке в этом регионе.

Презентация проекта

Методические материалы

 

4. От ионов и молекул к магнитным наночастицам и далее к функциональным материалам на их основе

Руководители проекта: Ванин А. А., Пажельцев В.В.

Аннотация проекта: Представляет собой актуальный научный проект, знакомящий школьников на практике с нанотехнологиями, где в качестве объекта выбраны наночастицы магнетита. Для реализации данного научного проекта поставлены следующие цель и задачи. В ходе выполнения проекта участники знакомились с подходом «снизу вверх» при создании наноматериалов, суть которого в направленном химическом синтезе из ионов и молекул частиц нанометрового размера и последующем приготовлении коллоидных систем.

В теоретической части рассмотрены такие вопросы как синтез наночастиц, приготовление и устойчивость коллоидных систем, полимеры.

Главные итоги:

— Синтезированы наночастицы магнетита Fe3O4 и ферритов MFe2O4 (марганцевого и кобальтового). Никелевый феррит NiFe2O4 не получился.
— Наночастицы были стабилизированы либо олеиновой кислотой, либо лимонной. Избыток олеиновой кислоты удаляли ацетоном или этанолом.
— Получены магнитные жидкости, для этого стабилизированные наночастицы магнетита, ферритов были пептизированы в гексане и в воде. Мы настоятельно рекомендуем использовать этанол для удаления избытка стабилизатора для получения качественной магнитной жидкости на гексановой основе. Из наночастиц, отмытых ацетоном от избытка олеиновой кислоты, получается магнитная жидкость худшего качества.
— При проведении синтеза обратили внимание на необычную реакцию между двумя плохо растворимыми веществами. Поставили дополнительные эксперименты, которые подтвердили, что между свежеосажденным гидроксидом железа (2) и гидроксидом железа (3) происходит реакция в щелочном растворе. Образование магнетита растянуто во времени, магнитный черный осадок формируется за 10-15 минут.
— Получен сорбент на основе альгината кальция («белая икра») в виде шариков диаметра 1.5-2 мм. Для этого добавляли по каплям водный раствор альгината натрия в 0,2M раствор хлорида кальция (отвердитель). Наилучшие результаты по соотношению скорости генерации и механическим и технологическим свойствам (прочность, плотность, скорость отвердевания) были получены с использованием 1%(масс. ) раствора альгината натрия. Формирование гранул сорбента из растворов более высокой концентрации требует значительного времени из-за большой вязкости раствора.
— Введение наночастиц магнентита, стабилизированных лимонной кислотой, в водный раствор альгината натрия позволило получить магнитный сорбент (магнитная «черная икра»). Наименьшая концентрация магнетита в сорбенте, при которой «икринки» хорошо удерживаются магнитом, равна 2%(масс.).
— Определена концентрация магнетита в водной магнитной жидкости путем измерения плотности суспензии. Максимальная концентрация Fe3O4 в устойчивой суспензии составила 18%(масс.).
— Проведена сорбция ионов меди из водного раствора гранулами альгината кальция с добавлением магнитных наночастиц и без них. Введение магнетита в сорбент приводит к уменьшению сорбционной емкости примерно на 20%.
— Выполнен кинетический эксперимент с немагнитной «белой икрой» и магнитной «черной». За первые 5 минут содержание меди в сорбенте достигает 80% значения от максимально возможного.
— Определена концентрация хлорида железа в концентрированном водном растворе по измерению плотности и с помощью комплексонометрии (титрант – трилон Б, индикатор – сульфосалициловая кислота).
— Освоен метод визуальной и инструментальной фотометрии. Определена концентрация ионов меди в водном растворе (водный раствор 3M аммиака, длина волны 620 нм). Полученные фотометрическим методом концентрации подтверждены с помощью комплексонометрического титрования (титрант – трилон Б, индикатор – мурексид, аммиачный буфер pH ~9).

Презентация проекта

Методические материалы

 

5. Получение микро- и нанодисперсных материалов и их использование

Руководители проекта: Рогожин В.Б., Лезова А.А.

Аннотация проекта: Цель настоящего проекта — получение микро- и нанодисперсных материалов на основе низкомолекулярных веществ и полимеров, а также внедрение в их состав магнитных микро- и наночастиц с целью создания функциональных магнитоуправляемых материалов различного назначения.
В ходе выполнения проекта выполнены:
— проектирование и сборка лабораторных установок на базе имеющихся блоков и материалов
— получение микро-и нанодисперсных материалов и нановолокон
— исследование свойств полученных материалов и анализ возможных сфер их применения

«Зелёный» синтез наночастиц серебра

В последние годы активно развиваются подходы in vitro, в которых для биовосстановления ионов металлов с образованием наночастиц используют растительные экстракты. В работе для получения наночастиц серебра 2% водный раствор нитрата серебра в различных пропорциях добавлялся к растительным экстрактам, смешанным с 10% водным раствором натрий додецилсульфата (в качестве стабилизирующего агента). Растительные экстракты готовились из листьев Melissa officinalis (мелисса) и кожуры citrus maxima (помело), а также зеленого чая и чая Габа.

Растворы оставались стабильными в течении всего времени последующих экспериментов, выпадение осадка не наблюдалось. Отмечено наличие пика плазмонного резонанса в области 425-445 нм, характерного для наночастиц серебра.

Размер полученных наночастиц серебра определялся из данных атомно-силовой микроскопии (АСМ). Коллоидный раствор частиц серебра был разбавлен дистиллированной водой в концентрации 1:10 по отношению к исходному объему раствора, после чего наносился тонким слоем на предметное стекло и высушивался. Продемонстрированы антибактериальные свойства наночастиц серебра на колонии бактерий E. Coli, свидетельствующие о значительном подавлении роста бактерий даже для самых малых концентраций исходного коллоидного раствора наночастиц серебра.

Получение магнитоуправляемых микро- и наночастиц

Магнитная жидкость, предоставлена нам научной группой Ванина Александра Александровича. Исходный образец после разбавления дистиллированной водой, нанесения тонким слоем на предметное стекло и высушивания был исследован методом АСМ.

Для получения управляемых магнитным полем композитных частиц на основе ферромагнитной жидкости и коллоидного раствора наночастиц серебра был использован метод распылительной сушки. Исходные образцы в равной пропорции смешивались друг с другом, распылялись компрессорным распылителем (размер капель 2-4 мкм), высушивались в сушильной камере в потоке сухого воздуха и осаждались на электродах электростатического фильтра, выполненных из меди. Съемные электроды были выполнены из медной фольги, наклеенной двойным скотчем на пластмассовые пластины 10 х 16 см.

Образцы полученных частиц были исследованы методом АСМ. Перед исследованием частицы наносились на поверхность двойного скотча, предварительно приклеенного к подложке. Отмечается формирование частиц в диапазоне от ста нанометров до 1,5 мкм.

Одним из возможных применений полученных частиц может быть создание катализаторов для дожигания угарного газа до СО2. Магнитные свойства позволяют управлять поведением частиц, в частности, удерживать их без дополнительных фильтров в зоне реакции. Малый же размер обеспечивает большую суммарную площадь контакта с реагентами. Получены наночастицы MnO2, с целью проверки их на каталитическую активность. Отмечается формирование частиц в диапазоне от 10 до 50 нм.

Получение микро- и нановолокон методом вытягивания и электроспиннинга

Метод вытягивания. Суть метода: растворение полимера (в нашем случае ПММА) в разных растворителях и механическое вытягивание волокон. Тонкое остриё слегка погружается при помощи микроманипулятора в каплю полимерного раствора (расплава) вблизи контактной границы. Затем остриё извлекается из капли со скоростью ~10-4 м·с-1, вытягивая за собой нановолокно. Длина получаемых волокон определяется скоростью отверждения волокна за счет испарения растворителя (при формовании раствора полимера) или стеклования расплава (при формовании расплава полимера). Для формирования волокон методом вытягивания мы воспользовались раствором полиметилметакрилата (ПММА) в хлороформе. Обнаружилось, что даже при сравнительно малой концентрации раствора (5 г/дл) оказалось возможным вытягивание волокна с очень большими для данного метода скоростями (порядка 1 м/с). Возможно, это обусловлено высокой молекулярной массой используемого полимера (M=1. 8*106 г/моль, определена по значению характеристической вязкости раствора ПММА).

На базе этих волокон было получено магнитоуправляемое волокно путем смешивания исходного раствора ПММА с частицами магнетита. В дальнейшем для получения полимерных волокон использовался метод электроформирования волокон (электроспиннинг). Метод электроформирования волокон позволяет формировать полимерные волокна с толщиной в диапазоне от нескольких микрон вплоть до десятков нанометров.

С помощью электроспиннинга нам удавалось получать из раствора ПММА в хлороформе разной концентрации (от 0,5 до 2 г/дл) однородные волокна, примерно равные по толщине, в диапазоне диаметров от 1 до 10 мкм.

Области возможного применения магнитоуправляемых волокон:

— микро- и наноманипуляторы для перемещения микропорций вещества,
— магнитные затворы, микронасосы и перестраиваемые капиллярные каналы в микрофлюидике,
— основа для магнитоуправляемых фильтров и катализаторов в химической промышленности,
— магнитоуправляемые зонды и инструменты для микрохирургии

Главные итоги

— Спроектированы и собраны лабораторные установки для получения микро- и наночастиц и волокон.
— Успешно реализованы методы получения микро- и наночастиц частиц и волокон, такие, как распылительная сушка, метод вытягивания, электроспиннинг.
— Созданы магнитоуправляемые материалы: композитные микро- и наночастицы и волокна.
— Проанализированы области возможного применения подобных материалов: создание долговечных катализаторов, магнитоуправляемых микроманипуляторов, устройств управления микропотоками жидкости в микрофлюидике, медицинских устройств и т. д.

Презентация проекта

Методические материалы

 

6. Хроматографический профиль антиоксидантов лекарственных и субтропических культур для контроля биотехнологических подходов

Руководитель проекта: Бессонова Е.А.

Волонтер проекта: Карпицкий Д.А.

Аннотация проекта: Природные флавоноиды, танины, фенолкарбоновые кислоты и другие вещества, содержащиеся в пищевых и лекарственных растениях, проявляют выраженную антиоксидантную активность и способны эффективно обезвреживать свободные радикалы в тканях человека. В качестве объектов исследования селекционные сорта растения субтропического происхождения (чай, цитрусовые) и лекарственные растения видов Ириса, выращенные с использованием биотехнологических подходов. В них содержатся такие биологически активные компоненты, как полифенолы, аминокислоты, витамины, сахара и органические кислоты, которые являются маркерами спелости, вкуса, запаха и качества продуктов растительного происхождения. Информация о содержании этих органических соединений крайне полезна как для контроля качества продукции, так и при селекционировании и выборе наиболее перспективных сортов растений, разработке биотехнологических подходов.

В ходе проекта участники познакомились с теоретическими и практическими основами современных физико—химических методов анализа смесей веществ (хроматография и капиллярный электрофорез), научились выделять и проводить идентификацию биологически-активных веществ. Особое внимание в проекте уделено методам подготовки пробы к анализу — очистке и концентрированию образца. Получены характеристические хроматографические профили аналитов в различных растительных образцах, проведена идентификация компонентов, найдены условия хроматографического разделения аналитов; проведена хемометрическая обработка многомерных данных, что позволяет сделать выбор наиболее перспективных селекционных сортов растений.

Главные выводы:
— Предложен экспрессный вариант определения полифенолов различной полярности и аминокислот в растительных объектах с использованием метода ВЭТСХ с видеоденситометрическим детектированием.
— Получены характеристические профили полифенолов и аминокислот в выбранных условиях в различных сортах чая и биотехнологического сырья Ириса.
— Показана возможность контроля биотехнологического подхода с помощью предложенной методики.

Презентация проекта

Методические материалы

 

7. Простые синтезы для аналитической электрохимии. Сенсорные покрытия на основе галогенидов серебра

Руководитель проекта: Пешкова М. А.

Волонтер проекта: Похвищева Н.В.

Аннотация проекта: Целью проекта являлось определение оптимальных методов и условий для изготовления
электродов типа «серебро – галогенид серебра». Для достижения этой цели обучающимися был произведен поиск и анализ литературы, в результате которого были выбраны несколько различных методов изготовления покрытий. Для получения покрытий галогенидов серебра химическим способом был выбран так называемый «пероксидный» способ, для которого оценивалась зависимость качества покрытия от содержания окислителя (пероксида водорода) в реакционной смеси.

По результатам исследования было выявлено, что наилучшее качество покрытия достигалось при наибольшей концентрации перекиси. Кроме того, покрытие хлорида серебра было получено «дихроматным» методом с варьируемым временем выдерживания. Кроме того, установлено, что увеличение времени протекания реакции приводит к получению более качественного покрытия.

Покрытия на основе трех галогенидов – хлорида, бромида и йодида, были получены при помощи электролиза с варьируемыми плотностями тока и концентрацией галогенидов калия в ячейке электролизера. Для всех галогенидов наблюдалось улучшение покрытия при повышении концентрации исходного вещества. Общей зависимости качества покрытия от плотности тока для всех исследуемых солей получено не было: для бромида и иодида серебра оптимальной являлась максимальная плотность тока (около 15 мА/см2), тогда как для хлорида серебра качество покрытия не изменялось. Хлорид серебра был также осажден электролитически из соляной кислоты: в таких условиях достигалось наилучшее качество покрытия вне зависимости от плотности тока.

Для выявления оптимального метода покрытия полученные в описанных выше экспериментах электроды были проградуированы в растворах соответствующего галогенида, после чего был определен угол наклона линейного участка для всех проградуированных образцов. По его соответствию теоретическому углу наклона (59 мВ/дек согласно уравнению Нернста) в качестве метода изготовления собственно электродов сравнения был выбран метод электрохимического осаждения хлорида серебра из 0. 1 М раствора соляной кислоты при плотности тока 1 мА/см2.

Изготовленные исполнителями проекта электроды проверялись на стабильность потенциала как во времени, так и от природы раствора относительно коммерческого электрода сравнения. После подтверждения их стабильности они были использованы в качестве электродов сравнения при градуировке стеклянного pH-электрода и последующем определении pH образцов (воды из Черного моря, воды из пруда на территории ОЦ «Сириус» и яблочного сока для детского питания). pH всех образцов, измеренный относительно электродов сравнения собственного изготовления, совпал с pH образцов, измеренным относительно коммерческого насыщенного хлорсеребряного электрода.

Презентация проекта

Методические материалы

 

8. Разделение ионов редкоземельных элементов методами ионно-обменной хроматографии

Руководители проекта: Курапова О.Ю., Глухарев А.Г.

Аннотация проекта: Целью проекта являлось знакомство обучающихся с теоретическими и практическими аспектами протекания ионно-обменных процессов, строением и свойствами органических и неорганических ионнообменных материалов, в том числе современных методов их получения, экспериментального определения основных физико-химических характеристик ионообменных материалов, таких как константа обмена, обменная емкость, селективность обмена, с изучением возможностей их дальнейшего практического применения для разделения сложных смесей, а также такими методами физико-химического анализа, как ионно-обменная хроматография, спектрофотометрия, потенциометрические и титриметрические методы анализа.

Особое внимание в проекте было уделено изучению химического равновесия. В настоящее время ионный обмен играет значительную роль для обеспечения безопасности на производствах, очистки сточных вод, очистки растворов от определенного типа ионов (катионов тяжелых металлов, радионуклидов, умягчения воды), получения веществ, прямой синтез которых невозможен, разделения аминокислот и витаминов. Участникам проекта предлагается ознакомиться с основами синтеза и структурой ионитов, экспериментального определения основных физико-химических характеристик ионитов (констант обмена, обменной емкости), основ хроматографического разделения ионов, а также самостоятельного подбора оптимальных условий для разделения сложных смесей редкоземельных элементов, а также «дидима» на Pr3+ и Nd3+ с помощью ионно-обменной хроматографии.

Презентация проекта

Методические материалы

 

9. Исследовательский проект «ЯМР в земном поле»

Руководители проекта: Иевлев А. В., Куприянов П.А.

Аннотация проекта: Методы ЯМР являются одним из самых мощных инструментов для неразрушающего изучения как физико химических свойств различных веществ, так и исследования самой структуры вещества Проведен цикл экспериментальных работ в рамках проекта по ЯМР в земном поле, что позволило участникам проекта ознакомиться со всеми основными методами ЯМР, а также с его особенностями в слабых магнитных полях. Кроме того, магнитный резонанс имеет достаточно широкие применения, такие как ЯМР томография и магнитометрия, огромным плюсом к этому могут послужить возможности близких явлений ЭПР (электронного парамагнитного резонанса) и ЯКР (ядерного квадрупольного резонанса) с которыми так же познакомятся участники проекта. Логика выполнения данного проекта следующая: участники сессии получили необходимую начальную информацию об основах метода, освоили работу с приборами: ЯМР магнитометром и ЯМР спектрометры, работающие в слабых магнитных полях; научились настраивать и контролировать работу экспериментальной установки, находить сигнал ЯМР, добиваться оптимальных режимов работы, регистрировать спектры ЯМР в земном магнитном поле, вычислять некоторые характеристики веществ, а также получать карты магнитного поля Земли.

Наблюдали и регистрировали эффекты ЯМР на протонах. В отличии от сложных и дорогостоящих ЯМР спектрометров с сильными магнитами в этих приборах в качестве магнита используется магнитное поле Земли. При этом, казалось бы, снижается чувствительность метода, т.к. амплитуда ЯМР сигнала находится в прямой зависимости от напряженности магнитного поля. Зато земное магнитное поле очень однородно, что очень важно для ЯМР, а в поле с достаточной однородностью можно изучать образцы большего объёма, чем в традиционном ЯМР, где из за небольшой однородности магнита ограничиваются объёмами образцов до 1 мл. Исследуемые объёмы от 50 до 100 мл.

Главные итоги:
— Изучили основы ЯМР и где применяется магнитные резонансы
— Научились пользоваться различными приборами
— Исследовали амплитудно-частотную характеристику колебательного контура
— Поняли различия спектров в сильном и слабом поле
— Наблюдали за вариацией магнитного поля
— Измерили магнитное поле участка земной поверхности на территории Сириуса
— Научились правильно визуализировать экспериментальные данные

Презентация проекта

Методические материалы

 

10.  Полимерные мицеллярные катализаторы  в реакциях гидролиза

Руководитель проекта: Фетин П.А.

Аннотация проекта: Проект посвящен синтезу полимерных мицеллярных катализаторов и исследованию их каталитической активности на модельной реакции щелочного гидролиза. Основным структурным фрагментом катализатора выступает поверхностно активный мономер 11-акрилоилоксиундецилтриметиламмоний бромида (АУТА Br), способный к свободно радикальной полимеризации с термическим инициированием.

Целью проекта стало получение новых полимерных мицеллярных катализаторов, с использованием сополимеризации поверхностно-активных мономеров с мономерами различной гидрофобности. Определение влияние доли сомономера на мицеллярно-каталитические свойства продукта.

Задачи:

1. Синтезировать акриламидные гидрогели, содержащие звенья катионной и анионной природы, оценить факторы, влияющие на коэффициент набухания таких полимерных структур.
2. Получить водорасторимые катионные сополимеры 11-акрилоиолоксиундецилтриметиламмония (АУТА-Br) с гидрофобным сомномером – стиролом и мономером умеренной полярности – диметиламиноэтилметакрилатом (ДМАЕМА).
3.Провести корреляции между условиями синтеза и способностью к солюбилизации малополярных красителей, а также максимальным ускоряющим эффектом модельной мицеллярно—каталитической реакции, используя полученные полимерные структуры.

В ходе выполнения проекта получены растворимые в воде, а также гидрогелевые структуры (ограниченно набухающие в воде) гомо- и сополимеров АУТА-Br с мономерами различной функциональности. Для тестирования каталитической активности использована модельная реакция щелочного гидролиза малополярного субстрата. На ускоряющий эффект подобных каталитических систем влияет множество структурных параметров катализатора. Одним из ключевых факторов, вызывающих ускорение химической реакции, является концентрирование субстрата и реагента в полимерных мицеллах. Подобные каталитические системы могут найти применения в процессах переработки токсичных отходов фосфор отравляющих веществ. Разработка полимерных мицеллярных катализаторов полностью соответствует концепции «Зеленой химии», так как отрывает возможности проведения многих органических реакции в воде, исключая использование органических растворителей.

Для изучения каталитической активности полученных соединений использовали модельную реакцию щелочного гидролиза пара-нитрофенилбутирата. Продуктом гидролиза являлся окрашенный в желтый цвет фенолят анион, что позволило нам изучать кинетику данной реакции на спектрофотометре.

В ходе выполнения проекта участники познакомились с теоретическими и экспериментальными основами химии высокомолекулярных соединений, а также получили опыт применения современных спектральных методов исследования органических веществ и изучения кинетики химических реакции.   

Презентация проекта

Методические материалы

Fara Сlassic: насыщенные оттенки для всех типов волос

Современная краска для волос Fara предлагает бюджетные средства для окрашивания волос любого типа и цвета, доступные каждому желающему. Ежегодно палитра оттенков пополняется новыми более насыщенными вариантами, в которых учитываются предпочтения нынешней молодежи. В составе красок Фара присутствуют натуральные компоненты, которые позволяют ухаживать и питать волосы по всей длине. Регулярное окрашивание больше не вредит волосам и не пересушивает их.

Основные особенности продукции и ее отличительные черты рассмотрим далее.

Продукция и состав

На сегодняшний день Фара является синонимом качества и стойкости цвета на протяжении нескольких месяцев. Все в этой краске от упаковки до ее состава отвечает самым прогрессивным требованиям качества и может с легкостью конкурировать даже с более дорогостоящими аналогами.

Владельцем бренда в настоящее время является крупная компания «Русская косметика», ее владельцы стараются уделять максимум внимания следованию последним мировым тенденциям моды и инновациям в окрашивании волос.

В распоряжении фирмы находится собственная большая лаборатория и сырьевая база, которая отвечает строгим нормам европейской программы REACH. Кроме того, квалифицированные работники дизайн студии Fara создают интересные решения упаковок, которые притягивают к себе внимание покупателей.

В ассортименте представлены следующие типы красок:

• Крем – краска Classic;
• Natural;
• ECO Line без добавления аммиака;
• WOW Colors – яркие и сочные оттенки для самых дерзких и модных.

В составе средств для окрашивания Фара присутствует большое количество натуральных добавок, способствующих более длительному сохранению цвета и улучшающих качество локонов:

• Масло арганы для защиты от выпадения волос, их укрепления и питания по всей длине
• Протеины пшеницы для восстановления поврежденных и секущихся волос.
• Экстракт вина выступает в качестве натурального антиоксиданта, помогает усилить цвет.
• Маточное молочко делает пряди более гладкими, послушными в укладке и увлажненными. Входящие в него витамины и минералы укрепляют структуру волоса.
• Полимерный компонент защищает от быстрого вымывания пигмента, а также надежно запечатывает сухие кончики.
• Экстракт граната придает стойкости цвету, делает его более привлекательным. Эта добавка является обязательной составляющей красок без содержания аммиака.
• Угль добавляется в черные краски и позволяет добиться идеально ровного и стойкого цвета. Оттенок сохраняется на протяжении нескольких месяцев даже при условии частого мытья головы.
• Кофе является обязательной добавкой во всех коричневых и темных вариациях краски Фара. Обладает мощным увлажняющим, питающим и оздоравливающим действием.
• Transcutol CG– вещество, которое содержится в линейке Natural. Этот компонент был создан специально по просьбе компании во Франции, он является ответственным за высокую стойкость и насыщенность пигмента за счет действия изнутри стержня волоса.
• Алоэ вера призван делать непослушные пряди более шелковистыми и мягкими. Также активно защищает кожу головы от сухости и раздражения, питает корни и предотвращает сечение.
• Репейное масло защищает от негативного внешнего воздействия и укрепляет окрашенные пряди.

Как приобрести

Весь ассортимент бренда Fara, включая серию Classic, доступен к заказу на сайте ее официального дистрибьютора СТК «Центурион». Специалисты компании помогут определиться с выбором товара, а также предложат выгодные условия сотрудничества.

Степень насыщения — Справочник химика 21

    При проектировании и выборе теплообменной аппаратуры для блока очистки газов от сероводорода очень важно правильно выбрать температурный интервал нагреваемых и охлаждаемых потоков. Теплообменники устанавливают на потоке насыщенного кислыми газами раствора МЭА для его нагрева перед поступлением в отгонную колонну за счет тепла регенерированного раствора МЭА, выходящего из нижней части колонны. Неправильно рассчитанная и выбранная теплообменная аппаратура может вызвать увеличение эксплуатационных затрат на пар, используемый на регенерацию раствора МЭА. В работе [36] приведен подробный расчет оптимального теплообмена на установках очистки газа от НаЗ и СО 2, но он требует значительного времени. На основании обобщения данных опыта эксплуатации блока очистки газов на установках гидроочистки обнаружено, что оптимальной температурой на входе в колонну является 90—100 С (15% раствор МЭА и степень насыщения кислыми газами 0,3— 0,4 моль/моль). Регенерированный раствор МЭА охлаждается в теплообменнике от 115—120 до 60—70 °С. [c.89]
    В насыщенном растворе поглотителя НгЗ и СО2 находятся не только в связанном, но и в свободном, растворенном виде. Общая степень насыщения раствора обычно не более 0,3— [c.172]

    Извлечение бензина при такой степени насыщения составляет 95 /о, газоля—100%. Расход активного угля на промышленных установках составляет примерно 1 /сг на 1т адсорбированной углеводородной смеси. [c.99]

    Изомеризация олефинов и происходящее затем в большой степени насыщение посредством межмолекулярного и внутримолекулярного переноса водорода в значительной мере обусловливают наличие в бензинах каталитического крекинга углеводородов с высокими октановыми числами и приемистостью к тетраэтилсвинцу. Реакция переноса водорода была обнаружена при пропускании н-октена над катализатором крекинга ири 375° С. Оказалось, что прп этом происходит значительная изомеризация, приводящая к получению олефинов разветвленного строения, и последующее самонасыщение до нзооктанов, которое сопровождается образованием кокса [261]. Насыщение происходит легче с повышением температуры и уменьшением объемной скорости [257], однако практически бензин, содержащий больше предельных углеводородов, можно получить нри достаточно низких температурах крекинга, так как в этих условиях скорость переноса водорода превышает скорость крекинга. Переносу водорода благоприятствует также высокое отношение катализатор — сырье. [c.332]

    Для повышения абсорбционной емкости растворов и увеличения скорости химических реакций абсорбция проводится при сравнительно высоких температурах (90—120°С). Высокая температура обеспечивает высокую степень насыщения поглотительного раствора продуктами реакции. В процессе карбонатной очистки протекают следующие реакции  [c. 176]

    Процессы физической абсорбции характеризуются высокой степенью насыщения абсорбента кислыми газами и соответственно низкими скоростями циркуляции поглотителя и низкими энергозатратами, небольшими размер ами оборудования. [c.179]

    Установка двух сосудов с аммиачным раствором полухлористой меди вызвана тем, что реакция поглощения окиси углерода идет с образованием сложных комплексных солей, легко отдающих окись углерода обратно. Поэтому в первом сосуде (5), поглощающем основное количество СО из газа, абсорбция не может дойти до конца, так как первый раствор всегда уже в той или иной степени насыщен. Полное извлечение СО из газа достигается только во втором сосуде (6), заполненном более активным аммиачным раствором полухлористой меди. По мере насыщения и отработки первого раствора его [c.243]

    Дополнительное подтверждение рассмотренной выше концепции получено в работе [64]. В опытах по Сз-дегидроциклизации н-гептана, проведенных в проточной системе без газа-носителя и в интенсивном токе водорода (10 л/ч), селективность циклизации по направлениям 1 и 2 заметно различалась. Действительно, отношение диметилциклопентанов к этилциклопентану с указанным изменением условий проведения эксперимента выросло с 0,35—0,5 до 0,6—0,95 в импульсном режиме при той же температуре (300 °С) это отношение составляло 1,25—1,3. Таким образом очевидно, что степень насыщения поверхности платинированного угля водородом в существенной мере влияет на селективность протекания реакцин Сз-дегидроциклизации н-гептана в присутствии этого катализатора. [c.218]

    Из (4.40) И уравнений (4.36) и (4.37) получим выражения для степени насыщения (нагрева) для малых значений г (с точностью для членов порядка г)  [c.180]

    В приведенных оценках отсутствует зависимость д от т и не учтено, что при малых значениях т скорость диффузии значительно возрастает. Поэтому применимость модели Кронига и Бринка при низких г требует дополнительного обоснования. Определим порядок времени диффузии, требуемого для шарового слоя капли, толщиной 1 — г. При малых значениях т зависимость С от г и г определяется формулой (4.38). Искомое время диффузии определим из условия, чтобы на поверхности сферы радиусом г степень насыщения С достигла значения 1/е. Подставив в формулу (4.38) значение Н =1/е, получим для относительной толщины слоя 5 = К-р)1Я = 1- г выражение [c.186]

    Рядом исследователей концевой эффект определялся методом экстраполяции кривой зависимости степени насыщения от высоты колонны на нулевую высоту. [c.209]

    Влияние поверхности. Для физической адсорбции имеет значение лишь величина поверхности, но химическая адсорбция— весьма специфичный процесс. Так, например, водород хемосорби-руется не окисью алюминия, а никелем, и кислород не окисью магния, а углеродом. Такое поведение согласуется с предположением, что хемосорбция сходна в общем с химической реакцией. На хемосорбцию оказывают влияние физическое состояние поверхности и ее химический состав. Неоднородность поверхности катализаторов доказывается, например, тем, что теплота процесса постепенно снижается по мере протекания хемосорбции. Поверхность состоит из атомов различной степени насыщенности. Атомы у краев кристаллов, трещин и выступов, вероятно, менее насыщены и, следовательно, более активны. [c.206]

    Формулы (4.152) и (4.153) применимы при малых степенях насыщения, т. е при 1. [c.214]

    В работе [338] высказывается предположение, что степень насыщения капли [c.214]

    Безразмерная высота колонны для текущего и полного значения h равна числу единиц переноса по дисперсной фазе. Безразмерные концентрации (5.23) и (5.24) равны, соответственно, степени извлечения по дисперсной фазе и степени насыщения по сплошной фазе. Отрицательное значение степени извлечения соответствует степени насыщения, и наоборот. [c.221]

    Неизвестная степень насыщения с при г = О по всей высоте колонны будет найдена позднее. [c.222]

    G «/J/L » V G Подставляя значение i i из формулы (5.33) в уравнение (5.30), получаем явное выражение для степени насыщения по сплошной фазе  [c. 222]

    Если целевым назначением аппарата является извлечение или насыщение по сплошной фазе, то высота колонны, необходимая для достижения заданной степени насыщения, уменьшается с уменьшением С. В отличие от извлечения из дисперсной фазы, в данном случае 2 0 при С— О, что формально следует из формулы (5.37). Физически это связано с тем, что при заданном расходе сплошной фазы уменьшению С соответствует увеличение Кд при этом возрастает не только средняя движущая сила процесса, но и поверхность контакта фаз и, следовательно, объемный коэффициент массопередачи. [c.224]

    В рассматриваемом случае величина С должна быть всегда меньше или равна единице. Поэтому минимальная высота колонны, соответствующая заданной степени насыщения, при С= 1, равна  [c.224]

    Как показано в табл. 3, применение риформинга приводит к полному обессериванию продукта, значительному повышению его октанового числа и степени насыщенности. Повышение октанового числа бензинов крекинга является важным этапом в производстве высокооктановых топлив из нефти.  [c.187]

    Сернистые соединения гидрируются значительно быстрее олефинов. При доведении степени насыщения исходного сырья до бромного числа, равного 5—10, сернистые соединения и олефины в основном [c.278]

    Кинетика каталитического крекинга рассматривается в работе Уилера [130]. Повышение давления увеличивает выход кокса и степень насыщенности бензина это сопровождается понижением его октанового числа. [c.343]

    Активность гидрирующих катализаторов принято оценивать по степени насыщения олефиновых или степени гидрирования ароматических углеводородов, например бензола, в стандартных условиях испытания. Для осуществления реакций гидрирования используют проточные, проточно-циркуляционные и микрореакторы . [c.180]

    Следует иметь в виду, что образующийся латекс должен обладать высокой агрегативной устойчивостью к механическим и термическим воздействиям в процессе сополимеризации и при отгонке мономеров. Устойчивость латекса регулируется многими параметрами, оказывающими влияние на размер латексных частиц и степень насыщенности их поверхности количеством эмульгатора и минеральных солей в растворе, pH водной фазы, конверсией мономеров и пр. [c.254]

    Что вы можете сказать на основе только что проведенного эксперимента о степени насыщенности жира в молоке  [c.265]

    Предыдущее наше знакомство с отдельными группами углеводородов, входящих в состав нефти, показало, что химическая активность углеводородов всецело зависит от степени насыщения углеродных атомов в той или иной группе углеводородов. Наибольшей реакционной способностью обладают ненасыщенные углеводороды, несколько менее — ароматические, затем — нафтены и, наконец, наименьшей способностью к химическим реакциям обладают, углеводороды парафинового ряда (под химическими реакциями в данном случае подразумеваются реакции присоединений, восстановления, полимеризации, окисления и т. д.).  [c.89]

    Поэтому перед установкой тонкой очистки целесообразно в таких случаях включать дополнительные установки для удаления указанных нежелательных загрязнений при помощи активного угля. Контакт тонкой сероочистки в отличие от массы, используемой для грубой очистки, имеет сероемкость лишь около 10%. Для обеспечения этой степени насыщения необходимо, чтобы в газе всегда содержалось необходимое количество кислорода. Температура процесса по мере отрабютки катализатора постепенно поднимается от 200 до 300°. Выходящий с установки грубой сероочистки (или с установки очистки активным углем) газ сначала подогревают в теплообменниках и затем направляют в башни тонкой очистки. Башни тонкой очистки загружают и разгружают так же, как и башни грубой очистки [22]. [c.82]

    На практике используют две разновидности ДЭА-процесса 1) обычного типа с концентрацией раствора 20—25% и степенью насыщения 0,5—0,8 моль/моль ДЭА и 2) ДЭА—SNPA с концентрацией 25—30% и степенью насыщения 1—1,3 моль/моль. ДЭА-процесс обычного типа используется при наличии в газе OS и S2 и парциальном давлении кислого газа в исходном 0,2 МПа и выше. ДЭА—SNPA используется при парциальном давлении кислого газа выше 0,4 МПа. [c.174]

    Преимущества ДЭА-процесса перед моноэтаноламиновым нет деградации раствора в присутствии OS и S2 более низкие, потери от испарения, поэтому могут использоваться более высокие температуры абсорбции, что очень важно для предупреждения конденсации углеводородов и вспенивания более высокая степень насыщения. [c.174]

    Невысокая упругость паров абсорбента при температуре абсорбции, что необходимо, с одной стороны, для обеспечения небольших потерь абсорбента, а с другой стороны, для достиже-1ГИЯ небольшой степени насыщения очищаемого газа парами абсорбента. [c.178]

    Если пленку чистого вольфрама поместить в атмосферу Нг при температуре 78° К, то происходит быстрое насыщение поверхности атомарным водородом. (Одновременно с сорбцией происходит диссоциация водорода. ) Полное насыщение поверхности соответствует концентрации Нг около 10 мм рт. ст. Сорбция первых 75% Нг происходит с выделением тепла (экзотермическая область, —40 ккал). Десорбция Нг весьма маловероятна при этих температурах согласно Робертсу [28], десорбция водорода с поверхности вольфрама становится заметной лишь при температурах выше 600° К. Однако, по данным Трепнелла [27], с момента, когда степень насыщения поверхности достигает величины 0,8, и вплоть до полного насыщения поверхности величина АЯз близка к нулю. Поэтому следует ожидать, что десорбция этой последней доли сорбированного Нг будет идти в значительной степени и при 78° К. [c.547]

    Влагосоде]5жание воздуха определяется из следующего по табл. 4 находим давление водяных паров при 20° С Р = = 17,5 мм рт. ст. или при степени насыщения воздуха водяными парами, равной 0,87, Р = 17,5-0,87= 15,2 мм рт. ст. Следова- [c.143]

    Хартье [331] для определения концевого эффекта при лимитирующем сопрогавлении дисперсной фазы использовал метод отбора капель на расстоянии от штуцера, равном 1 см. Экспериментальные точки откладывались в координатах степень насыщения (с ,) — корень квадратный из времени формирования капли (у/Т/). Считалось, что пересечение экспериментальных кривых с осью ординат дает суммарный эффект насыщения при движении капель от штуцера до места отбора и при коагуляции на поверхности раздела фаз. Коэффициент а, определяемый по тангенсу угла наклона кривых, оказался равным 0,83 — 1,25. Однако при лимитирующем сопротивлении дисперсной фазы относительная погрешность степени насыщения при малом времени образования капли значительно выше, чем при больших. То же имеет место и при коагуляции на границе раздела фаз. Поэтому обработка экспериментальных данных по методу [331] может приводить к неточным результатам в определении коэффициента а. [c.213]

    Все приведенные выше формулы пригодны для расчета как степени извлечения, так и степени насыщения, если в них подставлять абсолютные значения fiцИ P  [c.224]

    Здесь Ai п Аг — степени насыщения экстрагента и хемосорбента при физической экстракции, которые могут быть рассчитаны дпя любого момента времени т с помощью формул Кронига и Бринка. Поскольку T=DitlR , то —-критерий Фурье, определенный по коэффи- [c.282]

    В интервале температур до 750″С скорость нерпо11 стадии выше скорости второй. Отсутствие водорода в углеродистых отложениях также говорит в пользу их образования по механизму карбидного цикла. На катализаторах, содержащих оксиды металлов, склонностью к переходу в кокс обладают главным образом ненасыщенные, преимущественно дненовые углеводороды, и в гораздо меньшей степени — насыщенные парафиновые углеводороды [3.19]. Чем выше энергия связи углерода углеводородных молекул с металлом, тем интенсивнее должно быть коксообразование. [c.64]

    Некоторые другие теории адсорбции также применялись для изучения кинетики реакций. Брунауэр, Эмметт и Теллер расширили теорию Лэнгмюра, и их уравнение, часто обозначаемое как уравнение БЭТ, нашло широкое применение для измерения поверхности твердых частиц (см. пример УИ-1). Хорошо известное уравнение изотермы Фрейндлиха приводит к очень простым и часто используемым уравнениям скорости (см. стр. 224). Весьма полезное уравнение, описывающее кинетику синтеза аммиака, предложено Темкиным и Пыжовым . Эти исследователи применили уравнение адсорбции, отличающееся от уравнения Лэнгмюра тем, что при его выводе учтена неоднородность поверхности, а также принято, что теплота адсорбции линейно уменьшается с увеличением степени насыщения поверхности. Уравнение Темкина и Пыжова приведено в задаче УП-9 (стр. 237). [c.208]

    Полученные данные подтверждают возможность распространения физической теории на первую стадию коагуляции латексов электролитами. Константа сил ван-дер-ваальсова притяжения частиц в этой коллоидной системе, как следует из полученных [28— 30] данных, зависит ог степени насыщенности адсорбционных оболочек до состояния их, близкого к насыщению [41]. [c.257]

    Инженерная корпорация США исследовала, влияюг ли изменения в конструкции плотин на уменьшение степени насыщения Еюздухом воды, прошедшей через сброс. Главной целью этих работ было найти способ уменьшения количества пропускаемой через сброс воды и предотЕфащение значительного опускания этой воды ниже уровня реки. При погружении воды на большую глубину повышенное давление способствует к растворению в ней большего количества газов (см. разд. В.1). [c.96]

    С другой стороны, бензины простого крэкинга и бергинизацйи представляют собою. различные степени насыщенности водородом. [c.346]

    Интересно отлштить и такого рода явления, когда выходящие на дневную поверхность песчаные нефтяные пласты имеют неоднородный литологический состав. В одном и том же пласте можно видеть линзы мелкого и крупного песка и разную степень насыщенности их нефтью. Одни места более пропитаны нефтью, другие — слабее, а третьи — совершенно пустые. В Бинагадах, между дрочим, можно видеть такой песчаный пласт, одна половина которого отделяется от другой неровными зубчатыми выступами и имеет характер истощенного нефтяного песка, а вторая представляет сухой белый песок (фиг, 11), При пропитывании деока нефтью в первую очередь насыщаются ее части, и.меющие более грубозернистое строение. Наоборот, при истощении дласта, [c.126]

---

Насыщенность растворов | Задачи 571

Задача 571. 
Во сколько раз уменьшится концентрация ионов серебра в насыщенном растворе  AgCl, если прибавить к нему столько соляной кислоты, чтобы концентрация ионов Cl^— в растворе стала равной 0,03 моль/л?
Решение:
Уравнение диссоциации AgCl имеет вид:

AgCl ⇔ Ag+ + Cl^—;
ПР(AgCl) = [Ag⁺] + [Cl^—] = 1,8 ^. 10^-10.

Тогда

 Поскольку [Ag^+] = [Cl^—], то после прибавления соляной кислоты концентрация ионов Ag⁺  и ионов Cl^— стала равной  0,03 моль/л, т.е. [Ag⁺] = [Cl^—]  = 0,03 моль/л.
Рассчитаем уменьшение концентрации ионов  Ag⁺:

0,03/(1,34 ^. 10-5) = 2239.

Ответ: в 2239 раз.

---

Задача 572.
Вычислить растворимость (в моль/л) CaF₂ в воде и в 0,05 М растворе  CaCl₂. Во сколько раз растворимость во втором случае меньше, чем в первом?
Решение:
а) Вычисление растворимости соли  CaF₂ в воде

Обозначим искомую растворимость соли CaF₂ через S (моль/л). Тогда в насыщенном растворе CaF₂ содержится S моль/л) ионов Ca²⁺ и 2S (моль/л) ионов Cl^—. 

Отсюда

б) Вычисление растворимости соли  CaF₂ в  0,05 М растворе  CaCl₂

Находим растворимость соли CaF₂ в 0,05М раствора  CaCl₂, обозначив её через  S’. Концентрация ионов F- в насыщенном растворе будет равна 2S’, а концентрация ионов Ca²⁺ составит (S’ + 0,05) Поскольку S’ << 0,05  величиной S’ можно пренебречь и считать, что [Ca²⁺] = 0,05 моль/л. Тогда можно записать:

Находим, во сколько раз растворимость соли CaF₂ уменьшилась в присутствии 0,05М раствора  CaCl₂:

Ответ: а) 2,04 ^. 10^-4 моль/л;  б)  1,3 ^. 10^-5 моль/л; в) в 15,7 раза.

---

Задача 573.
Во сколько раз растворимость AgCl в 0,001 н. растворе NaCl меньше, чем в воде? Расчет произвести с учетом коэффициентов активности, пользуясь табличными данными.
Решение:
Обозначим искомую растворимость соли через S(моль/л). Тогда в насыщенном растворе AgCl содержится S (моль/л) ионов Ag⁺ и S(моль/л) ионов Cl^—. 

Отсюда

Выразим произведение растворимости соли AgCl через активности ионов:

Пр(AgCl) = [Ag⁺] ^. Cl^—] = {[Ag⁺] ^. [Cl^—]} . {[fAg⁺] ^.[fCl^—]}.                      

Обозначим искомую растворимость соли AgCl через  S’, находим, что [Ag⁺]  = S’ (моль/л), [Cl^—] = S’ ( + 0,001 моль/л). Поскольку  S’ << 0,001 моль/л, то величиной S’ можно пренебречь и считать, что [Cl^—] = 0,001 моль/л. Тогда можно записать:

Для нахождения значений коэффициентов активностей ионов нужно вычислить значение ионной силы раствора сильного электролита NaCl:

I(NaCl) = 1/2[C_M(Na⁺) . Z²(Na⁺) + C_M(Cl^—) ^.Z²(Cl^—)] =
= 1/2[(0,001 ^. 12) + (0,001 ^. 12)] = 0,001 моль/л. 

Согласно табличным данным при ионной силе раствора равной 0,001 коэффициенты активностей однозарядных ионов равны 0,98.

Тогда

Рассчитаем, во сколько раз S’ меньше, чем S: 

                        

 Ответ: в 72 раза.

---

Агафонов Александр Викторович | Институт химии растворов РАН

Основные этапы научно-педагогической деятельности

 

Образование: 

 

2001 г. — доктор химических наук (Институт Химии Растворов Российской Академии Наук, Иваново, Россия)

1986 г. —  кандидат химических наук (Институт Химии Растворов Российской Академии Наук, Иваново, Россия)

1977 г. —  инженер химик-технолог ( Ивановский Государственный химико-технологический институт, Иваново, Россия (С 1998г Ивановский Государственный Химико-Технологический  университет). 

 

Направления исследований и карьера: 

 

2005 г. — 2006 г. — заведующий лабораторией «Химия координационных соединений полисахаридов и супрамолекулярных систем». 

-золь-гель синтез гибридных органо-неорганических наноматериалов; золь-гель синтез мезоструктурированных и мезопористых материалов; электрореология. 

 

2001 г. — 2005 г. — заведующий лабораторией «Химия координационных соединений полисахаридов и супрамолекулярных систем» (Институт Химии Растворов, Российская Академия Наук,  153045, Иваново, Россия. ул. Академическая д.1 Телефон +7-0932-378521, Факс. +7-0932-378509) 

-Влияние среды на образование супрамолекулярных комплексов в растворах. Сравнение эффективности  макромолекулярных и низкомолекулярных (макроциклических) лигандов при комплексообразовании  с малыми молекулами и ионами. Стабилизация неравновесных конформационных состояний молекул и необычных структур посредством клатратообразования. Используемые экспериментальные методы исследования: калориметрия титрования и теплоемкости, потенциометрия (pH и ox /red), спектрофотометрия, ЯМР, рентгено-структурный анализ, измерение растворимости, поверхностного натяжения, плотности и вязкости. Объекты исследования: амилоза, йод, полииодиды, красители, аминокислоты, витамины,  водные растворы электролитов, сурфактантов, и органических растворителей. 

1989-2001 г. г. — заведующий лабораторией Химия координационных соединений с нетрадиционными лигандами и супрамолекулярных систем ИХР РАН.

-Исследование солевых эффектов при комплексообразовании и кислотно-основных равновесиях в растворах. Роль слабых взаимодействий (ионная ассоциация, внешнесферное комплексообразование) реагентов с ионами фоновых электролитов в формировании солевых эффектов в растворах. Используемые экспериментальные методы исследования: потенциометрия (pH и ox /red), спектрофотометрия, ЯМР, измерение растворимости. Объекты исследования: полииодиды, моно — и дикарбоновые кислоты, ацетилацетон, амины, водные и неводные растворы 1-1 электролитов. 

1986-1989 г.г. — Научный сотрудник, Старший научный сотрудник ИХР РАН. 

-Исследование эффектов среды при комплексообразовании и кислотно-основных равновесиях в двойных растворителях. Роль избирательной сольватации и неидеальности смешанных растворителей в формировании эффектов среды. Используемые экспериментальные методы исследования: потенциометрия (pH и ox /red), спектрофотометрия, калориметрия титрования. Объекты исследования: полииодиды, карбоновые кислоты, амины,  водно-органические и неводные растворители. 

1982-1985 г.г. — аспирант кафедры неорганической химии ИХТИ.

— Исследование  термодинамики реакции I2+I-= I3- в неводных растворах 

1977-1982 г.г. — инженер научно-исследовательской лаборатории Химической Термодинамики ИХТИ 

— Исследование термодинамики растворов электролитов и химических равновесий.  

 

Преподавательская работа: 

 

ИХР РАН 

Научное руководство аспирантами. 

Ивановский Государственный Химико-Технологический Университет.

С 2001 г.  по настоящее время профессор ИГХТУ. Чтение лекций “Технология материалов и покрытий ”, Лекции и лабораторный практикум “Методы исследования материалов и процессов”. 

1982-1989 г.г. —  руководитель научной работой студентов 

 

Научно-организационная работа:

 

1989-2002 г..г. работал ученым секретарем ИХР РАН. Член Ученого совета ИХР РАН, член специализированного совета по защитам диссертаций на соискание ученой степени доктора химических наук ИХР РАН. Член редакционной коллегии серии коллективных монографий по проблемам химии растворов. Член оргкомитетов многих Российских и международных конференций и совещаний.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Насыщенность: определение, функция и эффект

Эффекты и функция насыщения

Мы уже рассмотрели один пример насыщения — растворение сахара в нашем лимонаде. Но насыщение также важно и в других областях химии. Например, газы также можно растворять в растворителе, чтобы получить раствор. Газировка, которую мы пьем, является одним из примеров этого. Углекислый газ представляет собой насыщенный раствор в соде. Когда мы открываем банку, мы нарушаем равновесие, углекислый газ поднимается на поверхность и диффундирует в атмосферу.

Организм человека тоже испытывает насыщение. Наше тело содержит небольшие белковые катализаторы, называемые ферментами. Ферменты ускоряют химические реакции и позволяют нам усваивать пищу, строить новые клетки и структуры и перемещать важные молекулы, такие как глюкоза или ионы. Ферменты насыщены, когда присутствует максимальное количество субстрата, молекулы, над которой работает фермент. Это означает, что фермент работает на максимальной скорости.

Ферменты насыщаются, когда они работают на максимальной скорости из-за высокой концентрации субстрата.

Насыщение также может использоваться для описания алкильных цепей.Это длинные цепочки атомов углерода и водорода, которые часто составляют биологические молекулы липидов, также известные как жиры. Когда подобная углеводородная цепь насыщена, это означает, что все доступные атомы углерода связаны с атомами водорода. Липидам это придает такие свойства, как твердость при комнатной температуре и способность плотно упаковываться вместе с другими липидами.

Бутан является примером насыщенной алкильной цепи.

Условия, влияющие на насыщенные растворы

Насыщенные растворы являются важной частью химии.Есть несколько факторов, которые могут повлиять на то, насколько насыщенным может быть раствор. Первый аспект – температура. Более горячие растворы лучше растворяют растворенные вещества и, таким образом, увеличивают насыщение по сравнению с холодными растворами. Когда молекулы имеют более высокую температуру, они могут двигаться быстрее и распространяться больше, и, таким образом, может быть растворено больше растворенного вещества.

Во-вторых, повышение давления может также увеличить насыщение, особенно когда газы растворяются в жидкости. Наш пример с газированной содой также является примером того, как можно использовать давление для насыщения раствора.

Наконец, физические и химические свойства как растворенного вещества, так и растворителя влияют на степень насыщения, которую можно достичь. Например, неполярные растворенные вещества, такие как липиды, плохо растворяются в полярных растворах, таких как вода. Таким образом, насыщение будет низким для этих комбинаций растворенного вещества и растворителя.

Краткий обзор урока

Насыщение — это физическая или химическая ситуация, когда система больше не может принимать какое-либо вещество. Насыщение происходит во многих различных областях науки.Насыщенные растворы образуются при максимальной концентрации растворенного вещества в растворе. Ферменты в биологических системах также могут насыщаться субстратом, молекулой, над которой они работают. Насыщенность — это также термин, используемый для описания алкильных цепей, которые имеют максимальное количество углеродных и водородных связей. Несколько условий влияют на насыщение растворов, включая температуру, давление и химические свойства растворенного вещества и растворителя.

Практическое применение индексов уровня насыщения модели ионной ассоциации для решения проблем промышленной очистки воды

Практическое применение модели ассоциации ионов Индексы уровня насыщения для решения проблем промышленной очистки воды

р.Дж. Фергюсон, Френч-Крик Программное обеспечение, Кимбертон, Пенсильвания 19442 США
А.Дж. Вольноотпущенник, Arthur Freedman Associates, Ист-Страудсбург, Пенсильвания 18301-9045 США
Г. Фаулер, Nederlandse Aardolie Maatschappij, Шунебек, Нидерланды
А.Дж. Кулик, LEPO Custom Manufacturing, Midland, TX 79702 США
Дж. Робсон, Chemco, Ванкувер, Вашингтон, 98682, США
Д.Дж. Weintritt, Weintritt Consulting Services, Лафайет, Лос-Анджелес 70503-5603 США

Американское химическое общество 1994

РЕЗЮМЕ
Доступность быстрых персональных компьютеров позволили разработать модели ионных ассоциаций для относительно недорогой и широко доступный «ПК» платформы.

Модели ассоциации ионов предсказывают равновесие распределение видов для охлаждающей воды, нефтяного месторождения рассол, сточная вода или другой водный раствор коммерческий интерес. Шкала потенциальных индексов на основе концентрации свободных ионов, оцененные по ассоциации ионов модели широко использовались в последнее десятилетие для прогнозировать проблемы с накипью в промышленной охлаждающей воде системы.

Индексы, рассчитанные по моделям, оказались быть транспортабельным между водами различного состава и ионная сила.Они преодолели многие проблемы, возникающие с простыми индексами, которые не счет ионного спаривания. В этой статье обсуждается применение уровня насыщения модели ионной ассоциации индексы для прогнозирования и устранения образования накипи проблемы в системах охлаждающей воды, рассолах нефтяных месторождений и для оптимизации условий хранения низкоактивных ядерных отходы.

Примеры представлены в формате истории болезни, продемонстрировать использование моделей в полевых приложениях.

ВВЕДЕНИЕ

Простые индексы широко используются в водоподготовке персонала для прогнозирования образования накипи. Во многих случаях простые индексы используются в качестве основы для регулировка контролируемых рабочих условий, таких как pH для предотвращения образования накипи.

Простые индексы включают насыщенность Ланжелье Индекс,1 Рызнар Стабильность Индекс, 2 Стифф-Дэвис Индекс насыщения3 и Индекс Оддо-Томсона4 для карбонат кальция.Индексы также были разработаны для другие распространенные отложения, такие как сульфат кальция и кальций фосфат.

Простые индексы служат индикатором масштаба потенциал, но им не хватает точности из-за использования общего аналитические значения для реагентов. Они игнорируют снижение доступность ионов, таких как кальций, которая возникает из-за ассоциация с сульфатом и другими ионами.5 Простые индексы предполагают, что все ионы в воде анализ бесплатен и доступен в качестве реагента для масштабирования образующие равновесия.

Например, простые индексы предполагают, что все кальций свободен. Даже в водах с низкой ионной силой часть аналитического значения для кальция будет связаны с такими ионами, как сульфат, бикарбонат и карбонат (если есть). Это приводит к чрезмерному прогнозированию склонность к образованию накипи воды с высокой ионной силой воды. Воздействие этих эффектов «общего иона» может быть незначительно в водах с низкой ионной силой.Они могут привести к ошибкам на порядок выше в высокоионных крепкие рассолы. В таблице 1 представлены некоторые ассоциации, которые можно встретить в природе воды.

КОНЦЕПЦИЯ НАСЫЩЕННОСТИ

Большинство индексов, обычно используемых водными химики-лечебники исходят из основной концепции насыщенность. Говорят, что вода насыщена соединение (например, карбонат кальция), если оно не осаждать соединение, и оно не растворяет ни одно из твердая фаза соединения, если ее не трогать, при одних и тех же условиях в течение бесконечного периода времени время.

Вода, которая не выпадает в осадок и не растворяет соединение находится в равновесии для конкретного соединения. По определению, количество химического соединения, которое можно растворить в воде и оставить в растворе на этот бесконечный период времени описывается произведение растворимости (Ksp). В случае с кальцием карбоната, растворимость определяется соотношением:

(Са)(СО3) = Ксп

где

(Ca) — активность кальция
(CO3) – карбонатная активность
Ksp – произведение растворимости карбоната кальция при исследуемая температура.

В более общем смысле термин (Ca)(CO3) можно назвать продуктом ионной активности (IAP), а состояние равновесия описывается соотношением:

ИАП = Ксп

Степень насыщения воды описывается выражением отношение произведения ионной активности (IAP) к произведение растворимости (Ksp) для соединения как следующим образом: Если вода недонасыщена соединением:

• IAP < Ksp (Склонен к растворению сложный).

Если вода находится в равновесии с соединением:

• IAP = Ksp (не склонен к растворению или осаждать соединение).

Если вода перенасыщена соединением:

• IAP > Ksp (будет способствовать ускорению сложный).

Индекс под названием «Уровень насыщения, степень Перенасыщение, или индекс насыщения, описывает относительная степень насыщения как отношение иона произведение активности (IAP) на произведение растворимости (Ksp):

Уровень насыщения = IAP/Ksp

На практике рассчитанные уровни насыщения различными доступными компьютерными программами различаются метод, который они используют для оценки коэффициентов активности используется в ИАП; они отличаются выбором растворимости продукты и их изменение с температурой; И они отличаются константами диссоциации, используемыми для оценки концентрация реагентов (т.г. СО3 из аналитических значений щелочности, PO4 из аналитического ортофосфата).

Таблица 2 определяет насыщенность уровень для обычных видов, образующих накипь, встречающихся в промышленные применения. Эти формулы обеспечивают основой для обсуждения этих шкал в этой статье.

ИОННОЕ СОПРЯЖЕНИЕ

Обсуждаемый индекс насыщения может быть рассчитан на основе общих аналитических значений реагентов.Однако ионы в воде, как правило, не существуют полностью, как свободные ионы.6,7,8 Кальций, для например, может сочетаться с сульфатом, бикарбонатом, карбонатные, фосфатные и другие виды. Связанные ионы недоступна для образования накипи. Компьютер программа вычисляет уровни насыщения на основе свободного концентрация ионов в воде, а не общее аналитическое значение, которое включает те, которые связаны.

Ранние индексы, такие как индекс насыщения Ланжелье (LSI) для шкалы карбоната кальция основаны на общем аналитические значения, а не свободные виды в первую очередь из-за к интенсивным требованиям расчета для определения Распространение видов в воде. Спецификация вода — это время непомерно без использования компьютера для числового хруста требуется. Процесс итеративно и включает:

1. Проверка воды на электронейтральность с помощью катион-анионный баланс и балансировка с соответствующий ион (т. г натрия или калия для катиона дефицит воды, сульфатов, хлоридов или нитратов для воды с дефицитом анионов).
2. Оценка ионной силы, расчет и корректирующие коэффициенты активности и диссоциации константы для температуры, корректирующие щелочность для некарбонатная щелочность.
3. Итеративный расчет распределения видов в воде по константам диссоциации (a частичный список представлен в таблице 1).
4. Проверка баланса воды и регулировка иона концентрации, соответствующие аналитическим значениям.
5. Повторение процесса до тех пор, пока исправления не будут незначительный.
6. Расчет уровней насыщения на основе свободные концентрации ионов, оцененные с помощью ионной модель ассоциации (спаривание ионов).

Использование ионного спаривания для оценки свободного концентрация реагентов превышает несколько основные недостатки традиционных индексов.Индексы такие в качестве корректных коэффициентов активности LSI для ионных прочность на основе общего количества растворенных твердых веществ. Они делают не учитывают эффекты «общего иона».

Обычные ионные эффекты повышают кажущуюся растворимость соединения за счет снижения концентрации реагентов доступный. Типичным примером является сульфат, снижающий доступный кальций в воде и увеличение кажущейся растворимость карбоната кальция.Использование индексов которые не учитывают ионное спаривание, могут вводить в заблуждение при сравнении вод, где TDS состоит из ионов которые соединяются с реагентами по сравнению с ионами, которые имеют меньше взаимодействия с ними.

Оценка коэффициента Питцера ионного спаривания Воздействие
Модель ассоциации ионов обеспечивает строгое расчет концентраций свободных ионов на основе решение одновременных нелинейных уравнений порождаемые соответствующими равновесиями.5,6,7,8 Упрощенный метод оценки влияния иона взаимодействие и ионное спаривание иногда используется вместо более строгое и прямое решение равновесий.9

Коэффициенты Питцера оценивают воздействие иона ассоциации при концентрациях свободных ионов с использованием эмпирическая силовая подгонка лабораторных данных. Этот метод имеет Преимущество предоставления гораздо меньше расчетов интенсивное прямое решение.Он имеет недостаток на основе типичных составов воды и ионов коэффициенты и непредсказуемость при экстраполяции за пределы диапазон исходных данных.

Использование коэффициентов Питцера не рекомендуется когда доступна полная модель ассоциации ионов.

СЛУЧАЙ 1: ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ ХРАНЕНИЯ ДЛЯ НИЗКОГО УРОВНЯ ЯДЕРНЫЕ ОТХОДЫ

Затраты на хранение низкоактивных ядерных отходов основаны на по объему.Таким образом, хранение является наиболее экономически эффективным когда отходы на водной основе концентрируются, чтобы занять минимальный объем. Осадки не желательны потому что это может превратить низкоактивные отходы в гораздо более дорого хранить высокоактивные отходы. Осадки также могут загрязненное теплообменное оборудование, используемое в концентрации процесс.

Модель ассоциации ионов использовалась в Национальная лаборатория Ок-Ридж, чтобы предсказать оптимальную Условия длительного хранения. 10 Оптимальные условия включают параметры максимальной концентрации, рН и температуры. Рисунок 1 и на рис. 2 показан профиль степень перенасыщения кремнеземом и магнием гидроксида в зависимости от рН и температуры. Это может быть видно, что отложение аморфного кремнезема может представлять проблема, когда рН падает ниже примерно 10, и что отложение гидроксида магния прогнозируется, когда рН поднимается выше примерно 11.Диапазон рН от 10 до 11 рекомендуется на основе этого предварительного прогона для хранения и концентрации.

Другие потенциальные осадители проверяются с помощью модель ассоциации ионов для обеспечения общей оценки сточных вод перед концентрированием.

СЛУЧАЙ 2: ОГРАНИЧЕНИЕ ОТЛОЖЕНИЯ ГАЛИТА ПРИ ВЛАЖНОМ ВЫСОТЕ ТЕМПЕРАТУРА ГАЗОВОЙ СКВАЖИНЫ

В Нидерландах есть несколько месторождений, производить углеводородный газ, связанный с очень высоким общим растворенные твердые вещества связывают воду.Классическое месторождение проблемы с масштабами минимальны в этих областях (например, карбонат кальция, сульфат бария и сульфат кальция). Однако галит (NaCl) осаждается до такой степени, в которой производство может быть потеряно в течение нескольких часов. Как В результате проба забойного флюида извлекается из всех новые скважины. Нестабильные компоненты немедленно «исправляются» после отбора проб и определения рН под давлением. А полный ионный и физический анализ проводится в групповая центральная лаборатория.

Анализы проводятся с использованием модели ионной ассоциации компьютерная программа, предназначенная для определения восприимчивость рассола к галиту (и другим отложениям) осадков, Если проблема осаждения галита предсказано, модель ассоциации ионов запускается в режим «смешивания», чтобы определить, смешивается ли связанная вода с питательной водой котла предотвратит проблему. То используемая компьютерная программа оценивает химический и физические свойства смесей в диапазоне соотношений указано, а затем вычисляет степень перенасыщение для обычного и не очень масштаба образующие виды.

Этот подход был успешно использован для контроля отложение солей в скважине с составом изложено в Таблица 3. Первоначально добыча на этой скважине была на тестовая база. Это позволило химическому составу жидкости и масштабу данные, подлежащие изучению. Оценка модели ионной ассоциации химический анализ забоя скважины показал, что вода была слегка перенасыщенный хлоридом натрия при забойные условия по давлению и температуре.В виде жидкости, охлаждаемые в стволе скважины, добыча было предсказано большое количество галита.

Модель ассоциации ионов предсказала, что воды потребуется минимальное разбавление 15% с питательной воды котла для предотвращения осаждения галита (рис. 3). Компьютерная модель также предсказала, что избыточная закачка воды для разбавления будет способствовать бариту (сульфат бария) образование (рисунок 4).Хотя скважина дает h3S при концентрации 50 мг/л программа не предсказать образование сульфида железа из-за сочетание низкого pH и высокой температуры (рис. 5).

Питательная вода котла была введена в нижнюю часть скважине с помощью забойного нагнетательного клапана, который был обычно используется для впрыска ингибитора коррозии. Закачка разбавляющей воды в количестве от 25 до 30% имеет позволил скважине успешно работать с момента запуска.Осадков барита и сульфидов железа не наблюдалось. наблюдается, и забивания солью не произошло.

СЛУЧАЙ 3: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИЕМЛЕМОГО РАБОЧЕГО ДИАПАЗОНА ДЛЯ ОЗОНИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

Хорошо известно, что озон является агент микробиологического контроля в открытом рециркуляционном системы водяного охлаждения (градирни). Это также было сообщили, что обычно встречающиеся шкалы не наблюдается в озонированных системах охлаждения в условиях там, где можно было бы ожидать масштаб.Химия воды 13 озонированных систем охлаждения оценивали с помощью ионного модель ассоциации. ¹¹ Каждая система была постоянно обрабатывают только озоном скорость от 0,05 до 0,2 мкг/л на оборотной воде скорости потока.

Уровни насыщения для обычных весов охлаждающей воды были рассчитаны, в том числе карбонат кальция, кальций сульфат, аморфный кремнезем и гидроксид магния. Уровни насыщения гидроксидом магния были включены из-за к возможности образования силиката магния из адсорбция кремнезема при осаждении магния гидроксид.

Каждая система была оценена:

1. Оценка коэффициента концентрации систем путем сравнения оборотной воды химия для подпиточной воды;
2. Расчет теоретической концентрации химия оборотной воды на основе подпитки анализ воды и кажущаяся, рассчитанная коэффициент концентрации из шага 1;
3. Сравнение теоретического и наблюдаемого иона концентрации для определения осаждения основные виды;
4. Расчет уровня насыщения для основных виды, основанные как на теоретических, так и на наблюдался химический состав оборотной воды;
5. Сравнение различий между теоретической и фактической химии к наблюдаемым чистота систем охлаждения и обогрева теплообменники по отношению к поверхности теплопередачи образование накипи, образование накипи в клапанах и на нетеплообменные поверхности и осадок отложения в насыпи башни и бассейне.

Были обнаружены три категории систем:

• Категория 1: Те, где теоретическая химия концентрированной воды не образует накипь (недосыщен) для оцениваются виды, образующие накипь.
• Категория 2: Те системы, в которых концентрированная оборотная вода будет иметь среднее или высокое содержание карбоната кальция склонность к образованию накипи.Химический состав воды наблюдается в эти системы аналогичны успешно работающим с использованием традиционных ингибиторов образования накипи, таких как фосфонаты.
• Категория 3: Эти системы продемонстрировали необычайно высокий масштаб потенциал, по крайней мере, карбоната кальция и гидроксид магния. Эти системы работали с теоретическая химия оборотной воды больше похожа на что умягчителя, чем системы охлаждения.То Водно-химический режим категории 3 выше максимального уровень насыщения карбонатом кальция, где традиционные ингибиторы, такие как фосфонаты, способны для предотвращения образования накипи.

Результаты исследования систем озонирования

Таблица 4 описывает теоретический и фактический химический состав воды для тринадцати (13) оцененных систем. Насыщенность уровни для теоретического и фактического рециркуляционного химический состав воды представлен в таблице 5.

Сравнение предсказанного химического состава с наблюдаемым чистота системы выявила следующее:

• Категория 1 — (рециркуляция Химия воды недонасыщенная):
  Системы категории 1 не показали образования накипи.
• Категория 2 — (Обычные Диапазон управления щелочной системой охлаждения):
  Образование накипи наблюдалось в восьми (8) оценено девять (9) систем категории 2.
• Категория 3 — ( Градирня в качестве умягчителя):
  Не было образования отложений на поверхности теплообмена. наблюдается в большинстве этих систем.

Обоснование результатов

Системы категории 2 относятся к общей ассортимент для щелочных систем охлаждения. типичный кальцит уровни насыщения для таких систем попадают в диапазон от 10 до 150 ([Ca][CO3]/Ksp).При отсутствии химической обработки накипь будет ожидалось и наблюдалось в этих системах. В этом диапазон уровня насыщения, только небольшое количество общий реактивный кальций и карбонат в системе выпал в осадок.

Для сравнения, уровни насыщения, предсказанные для концентрированная вода (до выпадения осадков) выше 1000. Эти уровни перенасыщения характерно для процессов размягчения.В этих условиях кальцит имеет тенденцию к осаждению в виде мелкодисперсных зародышей кристаллов в объемном растворе, а не путем роста на существующие активные сайты. Как только такие объемные осадки начинается образование кальцита на металлических поверхностях. уменьшается из-за большой площади поверхности взвешенные кристаллы кальцита. Высокие скорости потока через теплообменники в этих системах имеет тенденцию сохранять кристаллы во взвешенном состоянии.

Это обоснование, предложенное для неожиданно низкий уровень накипи, наблюдаемый на поверхностях теплопередачи в чрезвычайно насыщенные системы категории 3 по сравнению к системам категории 2, где образование накипи при нагревании появились передаточные поверхности. Следует отметить, что осадки наблюдались в маловодных районах р. Системы категории 3.

Выводы из анализа исследования озонированных систем данных о химическом составе воды и чистоте системы от ряд рециркуляционных систем охлаждения, обработанных исключительно с озоном показывают, что накипь карбоната кальция (кальцита) легче всего образуется на поверхностях теплообмена в системах работает в диапазоне уровней насыщения кальцитом от 20 до 150 — типичный диапазон для охлаждения с химической обработкой вода.

При гораздо более высоких уровнях насыщения, превышающих 1000, кальцит выпадал в осадок в основной воде. Из-за подавляющая высокая площадь поверхности осаждающих кристаллов относительно поверхности металла в системе, продолжающееся осаждение приводит к росту кристаллов в в объемной воде, а не на поверхностях теплопередачи.

Наличие озона в системах охлаждения не по-видимому, влияет на осаждение кальцита и/или накипь формирование.

ПРИМЕР 4: ОПТИМИЗАЦИЯ ИНГИБИТОРА НАКИПИ ФОСФАТА КАЛЬЦИЯ ДОЗИРОВКА В СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ С ВЫСОКИМ TDS

Крупный производитель полимеров кальция разработан контроль образования фосфатных отложений в системах охлаждения лабораторные данные по минимальному эффективному ингибитору образования накипи (сополимер) дозировка, необходимая для предотвращения образования фосфата кальция отложение в широком диапазоне кальция и фосфатов концентрации, а также диапазон рН и температуры, данные были разработаны с использованием статических тестов, но были наблюдалась хорошая корреляция с требованиями к дозировке для сополимера в действующих системах охлаждения. Данные был разработан с использованием теста с относительно низким содержанием растворенных твердых веществ воды. Рекомендации, основанные на данных, обычно в зависимости от концентрации кальция, фосфата концентрация и рН. Эта база данных использовалась для спроектировать требования к обработке для коммунального охлаждения система, которая использовала геотермальный рассол для подпиточной воды. Рекомендовалась чрезвычайно высокая дозировка (от 30 до 35 мг/л). на основании лабораторных данных.

Считалось, что намного меньшие дозы будут требуется в реальной системе охлаждения из-за уменьшенного доступность кальция, ожидаемая при высоком TDS оборотная вода. В результате считалось, что модель, основанная на дозировке как функции иона уровень насыщения ассоциативной модели для трикальция фосфата было бы более подходящим и точным использовать, чем простая справочная таблица дозировки в зависимости от pH и аналитические значения для кальция и фосфата.Ион Модель ассоциации должна быть более точной из-за к его использованию свободных значений для кальция и фосфата концентрации, а не аналитические значения, используемые справочные таблицы. Насыщение трикальцийфосфатом уровни были рассчитаны для каждого из лабораторных данных точки. Регрессионный анализ был использован для разработки модели для дозировки в зависимости от уровня насыщения и температура. Прогнозируемые и наблюдаемые дозы для модели изображены на рисунке 6.

Модель использовалась для прогнозирования минимального эффективного дозировка для системы с подпиткой и рециркуляцией химический состав воды указан в таблице 6. Дозировка в диапазоне Прогнозировалось от 10 до 11 мг/л, а не 30 частей на миллион. полученные из справочных таблиц.

Было проведено исследование по минимизации дозировки определить минимальную эффективную дозу. Система была сначала обрабатывают сополимером в дозе 30 мг/л в оборотной воде.Дозировка была уменьшался до тех пор, пока не наблюдалось осаждение. Неудача была отмечено, когда концентрация рециркуляционной воды снизилась ниже 10 мг/л, подтверждая ассоциацию ионов на основе дозировочная модель.

ПРИМЕР 5: ОПТИМИЗАЦИЯ ингибитора образования отложений карбоната кальция ДОЗИРОВКА В СЕПАРАТОРЕ МАСЛО-ВОДА

Хорошо известно, что фосфонатный налет ингибиторы действуют, увеличивая время индукции до образования и роста кристаллов. 12,13,14,15 Сообщалось о достигнутом увеличении времени индукции быть функцией уровня насыщения кальцитом, температура, так как она влияет на скорость, и дозировка фосфоната.

Формула для моделей, к которым были переданы данные удачно подошла модификация классического зависимость времени индукции, которая добавляет дозу в качестве параметр:

время=k*[ДОЗИРОВКА]M / [НАСЫЩЕННОСТЬ -1] N

Модели дозирования, разработанные в лабораторных и полевых условиях данные были успешно использованы для моделирования минимального эффективная дозировка ингибитора образования накипи в охлаждающей воде системы.Эти модели были применены к проблеме контроль отложений кальцита в сепараторе.

Вспышки углекислого газа при прохождении рассолов нефтяных месторождений через сепаратор, и идут от высокого парциального давления СО2 к атмосферному.

Рисунок 7 изображает воздействие CO2 мигание при pH и уровнях насыщения кальцитом. Дозировка были предсказаны на основе моделей для фосфонатного HEDP (1,1-гидроксиэтилидендифосфоновая кислота). Рисунок 8 изображает увеличение потребности в дозировке по мере увеличения CO2 мигает, и уровень pH в сепараторе повышается. Дозировки предсказанные моделью для этого приложения находятся в пределах 30% от тех, которые определены в результате полевых оценок.

ВЫВОДЫ

Уровни насыщения модели ассоциации ионов обеспечивают эффективный инструмент для прогнозирования и определения масштаба проблемы в широком спектре коммерческих приложений. Использование персональных компьютерных версий моделей делает их использование в полевых условиях в качестве практического инженерного инструмента, и снимает ограничение на их использование исключительно в качестве исследовательский инструмент в лабораторных условиях.

1 Ланжелье, В.Ф., Аналитический контроль антикоррозионной обработки воды, ДЖАВВА, Том. 28, № 10, с. 1500-1521, 1936.

2 Рызнар, Ю.В., Новый Индекс для определения количества карбоната кальция Шкала, образованная водой, JAWWA, Vol. 36, с. 472, 1944.

3 Stiff, Jr., HA, Davis, LE, Метод прогнозирования тенденции нефтяного месторождения Вода для осаждения карбоната кальция, ПЭТ.Транс. АЙМЕ 195; 213 (1952).

4 Оддо, Дж. Э., Томсон, M.B., Борьба с накипью, прогнозирование и лечение или как Компании оценивают проблему масштабирования и то, что они делают Неправильно, CORROSION/92, Paper No. 34, (Houston, TX:NACE МЕЖДУНАРОДНЫЙ 1992).

5 Фергюсон, Р.Дж., Профили компьютеризированной модели ассоциации ионов завершены Диапазон параметров системы охлаждения, международная вода Конференция, 52-е ежегодное собрание, Питтсбург, Пенсильвания, МКК-91-47.

6 В. Чоу, Дж.Т. Аронсон, ТУАЛЕТ. Мичелетти, Расчеты систем водяного охлаждения: Компьютерное моделирование оборотной охлаждающей воды Химия, Международная водная конференция, 41-я ежегодная Встреча, Питтсбург, Пенсильвания, IWC-80-41.

7 Джонсон, Д. А., Фулкс, К.Е., Компьютерное моделирование воды в дизайне и Эксплуатация промышленных систем охлаждения, международный Водная конференция, 41-е ежегодное собрание, Питтсбург, Пенсильвания, МКК-80-42.

8 Трусделл, А.Х., Джонс, B.F., WATEQ — компьютерная программа для расчета Химические равновесия природных вод, J. Research, США. Геологическая служба, Том 2, № 2, с. 233-248, 1974.

9 Musil, R.R., Nielsen, HJ, Компьютерное моделирование химии охлаждающей воды, Международная конференция по водным ресурсам, 45-е ежегодное собрание, Питтсбург, Пенсильвания, IWC-84-104.

10 Фаулер, В.Л., Перона, Дж. Дж., Исследования испарения в Ок-Ридж, Национальный Лабораторные жидкие низкоактивные отходы, ORNL/TM-12243.

11 Фергюсон, Р.Дж., Фридман, А.Дж., Сравнение индексов масштабного потенциала С результатами программы лечения в озонированных системах, CORROSION/93, Документ № 279, (Хьюстон, Техас: NACE МЕЖДУНАРОДНЫЙ 1993).

12 Гилл, Дж. С., Андерсон, С.Д., Варсаник Р.Г. Механизм ингибирования образования накипи Фосфонаты, Международная конференция по водным ресурсам, 44-я Ежегодное собрание, Питтсбург, Пенсильвания, IWC-83-4.

13 Амжад З. , Маслер И.И., WF, Ингибирование дигидрата сульфата кальция Рост кристаллов полиакрилатами и влияние Молекулярная масса, CORROSION/85, Paper No. 357, Houston, Техас: NACE INTERNATIONAL, 1985).

14 Фергюсон, Р.Дж., Разработка моделей ингибиторов накипи, WATERTECH, Хьюстон, Техас, 1992.

15 Фергюсон, Р.Дж., Кодина, О., Рул, В., Бэбель, Р., Управление масштабом в реальном времени Скорость подачи ингибитора, Международная конференция по водным ресурсам, 49-е ежегодное собрание, Питтсбург, Пенсильвания, IWC-88-57.

16 Фергюсон, Р.Дж., Weintritt, D.J., Моделирование дозировок ингибиторов солеотложений для Эксплуатация нефтяных месторождений, КОРРОЗИЯ/94, Бумага № 46, (Хьюстон, Техас: NACE INTERNATIONAL, 1994).

Таблица 1: Пример Ионные пары, используемые для оценки концентраций свободных ионов

КАЛЬЦИЙ
[Кальций] =	[Ca+II] + [CaSO4] + [CaHCO3+I] + [CaCO3] + [Са(ОН)+I]
	+ [CaHPO4] + [CaPO4-I] + [Cah3PO4+I]

МАГНИЙ
[Магний] =	[Mg+II] + [MgSO4] + [MgHCO3+I] + [MgCO3] + [Мг(ОН)+I]
	+ [MgHPO4] + [MgPO4-I]+[Mgh3PO4+I]+[MgF+I]

БАРИЙ
[Барий] =	[Ba+II] + [BaSO4] + [BaHCO3+I] + [BaCO3] + [Ba(OH)+I]

СТРОНЦИЙ
[Стронций] =	[Sr+II] + [SrSO4] + [SrHCO3+I] + [SrCO3] + [Sr(OH)+I]

НАТРИЙ
[Натрий] =	[Sr+II] + [SrSO4] + [SrHCO3+I] + [SrCO3] + [Sr(OH)+I]

КАЛИЙ
[Калий] =	[K+I]+[KSO4-I] + [KHPO4-I] + [KCl]

ЖЕЛЕЗО
[Железо] =	[Fe+II] + [Fe+III] + [Fe(OH)+I] + [Fe(OH)+II] + [Fe(OH)3-I]
	+ [FeHPO4+I] + [FeHPO4] + [FeCl+II] + [FeCl2+I] + [FeCl3]
	+ [FeSO4] + [FeSO4+I] + [Feh3PO4+I] + [Fe(OH)2+I] + [Fe(OH)3]
	+ [Fe(OH)4-I] + [Fe(OH)2] + [Feh3PO4+II]

АЛЮМИНИЙ
[Алюминий] =	[Al+III] + [Al(OH)+II] + [Al(OH)2+I] + [Al(OH)4-I] + [AlF+II] + [AlF2+I]

ТАБЛИЦА 2 УРОВЕНЬ НАСЫЩЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

• Уровень насыщенности представляет собой отношение Ионная активность
  Произведение на произведение растворимости для весы
  образующий вид.

Для карбоната кальция:
SL = (Ca)(CO3)/Ksp’

Для сульфата бария:
SL = (Ba)(SO4)/Ksp’

Для сульфата кальция:
SL = (Ca)(SO4)/Ksp’

Уровни насыщения должны быть рассчитаны на основе активности свободных ионов с использованием произведение растворимости для формы, типичной для изучаемые условия (т.г. кальцит для низких карбонат кальция, арагонит при температуре более высокие температуры.)

Уровни насыщения можно интерпретировать как следует:

• Вода растворяет накипь из
  соединение, если уровень насыщения менее 1,0
  
• Вода находится в равновесии, когда Уровень насыщенности
  1.0 . Он не будет склонен образовываться или растворить накипь.
  
• Вода склонна к образованию накипи, т.к. Насыщенность
  Уровень повышается выше 1.0 .

Таблица 3: Анализ воды скважин горячего газа

ТАБЛИЦА 3: АНАЛИЗ ВОДЫ ГОРЯЧЕГО ГАЗА
Аналитические значения, выраженные в виде ионов	Единиц	Нижнее отверстие Connate	Питательная вода котла
Температура	или С	121	70
Давление	баров	350	1
pH (сайт)		4. 26	9.10
Плотность	кг/м 3	1.300	1.000
ТДС	мг/л	369 960	<20
Растворенный CO 2	мг/л	223	< 1
H 2 S (газовая фаза)	мг/Нм 3	50	0
H 2 S (водная фаза)	мг/л	<0.5	0
Бикарбонат	мг/л	16	5,0
Хлорид	мг/л	228 485	0
Сульфат	мг/л	320	0
Фосфат	мг/л	< 1	0
Борат	мг/л	175	0
Органические кислоты 6	мг/л	12	< 5
Натрий	мг/л	104 780	< 1
Калий	мг/л	1 600	< 1
Кальций	мг/л	30 853	< 1
Магний	мг/л	2 910	< 1
Барий	мг/л	120	< 1
Стронций		1 164	< 1
Всего железа		38. 0	< 0,01
Свинец		5.1	< 0,01
Цинк		3,6

Таблица 4: Теоретическая и фактическая рециркуляция Химические ценности

Таблица 4: Теоретические и фактические значения Химия оборотной воды
Система (Категория)	Теоретическая Циркуляционный кальций	Фактический Циркуляционный кальций	Разница в частях на миллион	Теоретическая Рециркулирующий магний	Фактический Рециркулирующий магний	Разница в частях на миллион	Теоретическая Рециркулирующий диоксид кремния	Фактический Рециркулирующий диоксид кремния	Разница в частях на миллион	Чистота системы
1 (1)	56	43	13	28	36	-8	40	52	-12	Нет масштаб наблюдается
2 (2)	80	60	20	88	38	50	24	20	4	Наращивание бассейна
3 (2)	238	288	-50	483	168	315	38	31	7	Тяжелая шкала
4 (2)	288	180	108	216	223	-7	66	48	18	Шкала клапана
5 (3)	392	245	147	238	320	-82	112	101	11	Шкала конденсаторной трубки
6 (3)	803	163	640	495	607	-112	162	143	19	Нет масштаб наблюдается
7 (3)	1 464	200	1 264	549	135	414	112	101	11	Нет масштаб наблюдается
8 (3)	800	168	632	480	78	402	280	78	202	Нет масштаб наблюдается
9 (3)	775	95	680	496	78	418	186	60	126	Нет масштаб наблюдается
10 (3)	3 904	270	3 634	3 172	508	2 664	3 050	95	2 995	Легкая шкала клапана
11 (3)	4 170	188	3 982	308	303	5	126	126	0	Нет масштаб наблюдается
12 (3)	3 660	800	2 860	2 623	2 972	-349	6 100	138	5 962	Нет масштаб наблюдается
13 (3)	7 930	68	7 862	610	20	590	1 952	85	1 867	Нет масштаб наблюдается

Таблица 5: Теоретическая и фактическая рециркуляция Уровень насыщения водой

Таблица 5: Теоретические и фактические значения Уровень насыщения оборотной воды
Система (Категория)	Теоретическая Насыщенность кальцитом	Настоящий кальцит Насыщенность	Теоретическая Насыщенность брусита	Настоящий брусит Насыщенность	Теоретическая Насыщенность кремнеземом	Настоящий диоксид кремния Насыщенность
1 (1)	0. 03	0,02	<0,001	<0,001	0,20	0,25	Нет масштаб наблюдается
2 (2)	49	5,4	0,82	0,02	0,06	0,09	Наращивание бассейна
3 (2)	89	611	2.4	0,12	0,10	0,12	Тяжелая шкала
4 (2)	106	50	1,3	0,55	0,13	0,16	Шкала клапана
5 (3)	240	72	3.0	0,46	0,21	0,35	Шкала конденсаторной трубки
6 (3)	540	51	5,3	0,73	0,35	0,49	Нет масштаб наблюдается
7 (3)	598	28	10	0. 17	0,40	0,52	Нет масштаб наблюдается
8 (3)	794	26	53	0,06	0,10	0,33	Нет масштаб наблюдается
9 (3)	809	6.5	10	<0,01	0,22	0,27	Нет масштаб наблюдается
10 (3)	1 198	62	7,4	0,36	0,31	0,35	Легкая шкала клапана
11 (3)	1 670	74	4.6	0,36	0,22	0,44	Нет масштаб наблюдается
12 (3)	3 420	37	254	0,59	1,31	0,55	Нет масштаб наблюдается
13 (3)	7 634	65	7. 6	0,14	1,74	0,10	Нет масштаб наблюдается

 

Таблица 6: Дозировка ингибитора фосфата кальция Пример оптимизации

Анализ воды при 6,2 циклах		Индикаторы потенциала осаждения
КАТИОНЫ		УРОВЕНЬ НАСЫЩЕННОСТИ
Кальций (в виде CaCO 3 )	1 339	Кальцит	38.8
Магний (в виде CaCO 3 )	496	Арагонит	32,9
Натрий (в виде Na)	1 240	Силикагель	0,4
АНИОНЫ		Трикальцийфосфат	1 074
Хлорид (как Cl)	620	Ангидрит	1.3
Сульфат (как SO 4 )	3 384	Гипс	1,7
Бикарбонат (как HCO 3 )	294	Флюорит	0,0
Карбонат (в виде CO 3 )	36	Брусит	< 0. 1
Силикагель (как SiO 2 )	62	ПРОСТЫЕ ИНДЕКСЫ
ПАРАМЕТРЫ		Ланжелье	1,99
рН	8,40	Рызнарь	4,41
Температура ( o C)	36.7	Практический	4,20
1/2 Срок службы (часы)	72	Ларсон-Скольд	0,39
РЕКОМЕНДАЦИЯ ПО ЛЕЧЕНИЮ
100% активный сополимер (мг/л)	10,53

 

---

---

---

---

---

---

---

Насыщенность — обзор | Темы ScienceDirect

7.4.1 Насыщение

Скрепление насыщением включает полное погружение полотна или предварительно скрепленного нетканого материала либо в ванну со связующим, либо путем затопления нетканого материала, когда он входит в зазор пары валков. Скорость поглощения связующего зависит от его проницаемости и легкости смачивания. Прижимные ролики или вакуумные щели удаляют излишки связующего и регулируют концентрацию наносимого связующего. Этот метод может обеспечить высокий уровень связывания волокон равномерно по всему нетканому материалу.

Рисунки 7.3 и 7.4 показан основной принцип нанесения связующего с помощью прокладки. Нетканый материал направляется через ванну для насыщения роликами, а затем проходит между парой прижимных роликов для отжима лишней жидкости. Ясно, что это также сжимает подложку, уменьшая ее толщину. Иногда используют три валика для более равномерного распределения вяжущего и лучшего проникновения. В некоторых системах нетканый материал сжимают, пока он находится в ванне, с помощью погружного зажима. Это позволяет удалять воздух и быстрее смачивать нетканый материал, обеспечивая более равномерное распределение.

7.3. Горизонтальный падчер.

7.4. Вертикальный подгузник.

Количество связующего вещества, поглощаемого нетканым материалом, зависит от его веса на единицу площади, продолжительности пребывания в ванне, смачиваемости волокон и давления в зазоре. Зазор обычно устанавливается и поддерживается приложенным давлением. В системах, где не требуется настройка зазора, а требуется только давление, обычно один из валков имеет резиновое покрытие, а другой обычно изготавливается из хромированной стали. Систему желоба и зажима часто называют прокладкой или «окунанием и сжатием».Паддеры обычно бывают вертикальными или горизонтальными (рис. 7.3 и 7.4).

В прокладочной машине система вяжущего обычно перекачивается непрерывно, а уровень и концентрация поддерживаются постоянными. Очевидно, что нетканые материалы должны быть достаточно прочными, чтобы быть самонесущими при прохождении через желоб. Иногда их предварительно скрепляют, например, иглопробиванием или термическим соединением, чтобы придать достаточную прочность. Не обязательно иметь ванну или корыто. В горизонтальной затопленной системе захвата, показанной на рис.7.5 нетканый материал проходит через пул связующего вещества, удерживаемый над валками. Преимущества по сравнению с чановым методом включают использование меньшего количества связующего и более легкую очистку. К недостаткам можно отнести короткое время смачивания, а это означает, что метод действительно подходит только для легких высокопроницаемых нетканых материалов.

7.5. Горизонтальный затопленный прижим.

Существуют и другие методы пропитки непрочных тканей, например, пропускание ткани через чан между (i) перфорированными ситами или (ii) перфорированным ситом и перфорированным цилиндром.Насыщенность — это не измеренная система. На практике, чтобы обеспечить правильный уровень впитывания связующего, несколько метров пропитанного нетканого материала пропускают через машину, вырезают и сушат образец, а затем рассчитывают уровень впитывания. Затем вносятся коррективы в настройку зажима, чтобы отрегулировать подборщик до тех пор, пока не будет достигнут требуемый уровень. Многие физические свойства ткани, связанной с насыщением, обусловлены тем фактом, что все или большинство волокон покрыты пленкой связующего. Это особенно верно в отношении ручки и гидрофобности или гидрофильности, которые будут зависеть от связующего, а не от волокон. ²¹

Ненасыщенные, насыщенные и перенасыщенные растворы | Химия

12.5: Равновесие решения и насыщение

Представьте, что вы добавляете небольшое количество сахара в стакан воды, перемешиваете, пока весь сахар не растворится, а затем добавляете еще немного. Вы можете повторять этот процесс до тех пор, пока концентрация сахара в растворе не достигнет своего естественного предела, предела, определяемого в первую очередь относительными силами притяжения растворенного вещества, растворенного вещества и растворителя и растворителя.Вы можете быть уверены, что достигли этого предела, потому что независимо от того, как долго вы перемешиваете раствор, нерастворенный сахар остается. Концентрация сахара в растворе в этот момент известна как его растворимость.

Растворимость растворенного вещества в конкретном растворителе — это максимальная концентрация, которая может быть достигнута при данных условиях, когда процесс растворения находится в равновесии.

Когда концентрация растворенного вещества равна его растворимости, говорят, что раствор насыщен этим растворенным веществом.Если концентрация растворенного вещества меньше его растворимости, говорят, что раствор ненасыщен. Раствор, содержащий относительно низкую концентрацию растворенного вещества, называют разбавленным, а раствор с относительно высокой концентрацией – концентрированным.

Могут быть приготовлены растворы, в которых концентрация растворенного вещества превышает его растворимость. Такие растворы называются пересыщенными и представляют собой интересные примеры неравновесных состояний. Например, газированный напиток в открытой таре, который еще не «испортился», перенасыщен углекислым газом; С течением времени концентрация CO ₂ будет уменьшаться, пока не достигнет своей растворимости.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2e, Раздел 11.3: Растворимость .

---

Рекомендуемое чтение

1. Муж, Том. «Сладкая наука кондитерского дела». ChemMatters 10, вып. 11 (2014): 5-8.
2. Фишингер, Эндрю Дж. «Метод флотации для выращивания крупных монокристаллов». Журнал химического образования 46, вып. 8 (1969): 486.

Комбинированное аналитическое решение для химического обмена насыщения и полутвердого переноса намагниченности

дои: 10.1002/нбм.3237. Epub 2014 15 декабря.

Принадлежности Расширять

принадлежность

• ¹ Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Медицинская физика в радиологии, Гейдельберг, Германия.

Бесплатная статья ЧВК

Элемент в буфере обмена

Мориц Зайсс и соавт. ЯМР Биомед. 2015 февраль.

Бесплатная статья ЧВК Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

дои: 10.1002/нбм.3237. Epub 2014 15 декабря.

принадлежность

• ¹ Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Медицинская физика в радиологии, Гейдельберг, Германия.

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки Параметры отображения цитирования

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Нерезонансное радиочастотное облучение тканей косвенно снижает сигнал воды за счет процессов переноса насыщения: с одной стороны, существуют эффекты переноса насыщения селективным химическим обменом (CEST), возникающие в результате обмена эндогенными протонами, резонирующими с водой на несколько частей на миллион; с другой стороны, существует широкий полутвердый перенос намагниченности (МП), происходящий от неподвижных протонов, связанных с тканевым матриксом, с шириной линии в килогерцах.Недавно было показано, что на эндогенные контрасты CEST может сильно влиять фон MT, поэтому необходимы поправки для получения точных оценок эффектов CEST. Здесь мы показываем, что полное аналитическое решение основных уравнений Блоха-МакКоннелла как для MT, так и для CEST дает представление об их взаимодействии и предлагает простые средства для выделения их эффектов. Представленное аналитическое решение, основанное на решении уравнений Блоха-МакКоннелла в собственном пространстве, расширяет предыдущие подходы, допуская произвольные формы линий для полутвердых эффектов МТ и одновременно описывая несколько пулов CEST в присутствии большого пула МТ для произвольного облучения.Структура модели показывает, что полутвердые эффекты MT и CEST в основном складываются обратно пропорционально при определении стационарного Z-спектра, как показано ранее для прямого насыщения и эффектов CEST. Последствия для существующих предыдущих анализов CEST в присутствии полутвердого МТ изучаются и обсуждаются. Оказывается, для точной количественной оценки контраста CEST необходимо знать хорошее эталонное значение Z, наблюдаемую скорость продольной релаксации воды и долю размера пула полутвердых МТ.

Ключевые слова: ЦВЕ; МТ; перенос насыщения химического обмена; креатин; перенос намагниченности; эффект перелива; спинлок.

Авторское право © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.

Цифры

Рисунок 1

3-х бассейновая модель водного…

Рисунок 1

3-бассейновая модель пула протонов воды (пул а), один пул растворенных веществ с…

Рисунок 1

3-пуловая модель пула протонов воды (пул a), одного пула растворенных веществ с обменным центром (пул CEST b) и полутвердого пула МТ со связанной водой (пул c). Все пулы восстанавливают намагниченность по их скорости продольной релаксации R ₁ , а свободную намагниченность по R2 за счет радиочастотного облучения с амплитудой B ₁ = ω ₁ /γ. Обменный курс k _ca пула МТ обычно находится в диапазоне нескольких 10 с ^-1 .

Рисунок 2

Влияние изменения релаксации на…

Рисунок 2

Влияние изменений релаксации в бассейне МТ: Верхний ряд: R _1a в…

фигура 2

Влияние релаксационных изменений пула МТ: Верхний ряд: R _1a в счетчике (ур.(13)). Нижняя строка: R _1obs в нумераторе (уравнение (5)). Очевидно, что при использовании исходной теории с R _1a в нумераторе теория не соответствует данным, особенно она не сходится к 1 для далеко нерезонансных выносов. Если в нумераторе используется R _1obs , теория гораздо лучше соответствует смоделированным Z-спектрам. Таким образом, R _1obs должен быть выбран в нумераторе, как указано в уравнении (13).

Рисунок 3

Модель R _1ρ (сплошной…

Рисунок 3

Модель R _1ρ (сплошные линии) соответствует полному численному моделированию (точки) как…

Рисунок 3

Модель R _1ρ (сплошные линии) соответствует полному численному моделированию (точки), а также решению Хенкельмана (штриховые линии) для различных B ₁ (a), различных форм линий МТ (b) и различных пулов МТ размеры до 19% (в). В отличие от модели Хенкельмана, модель R _1ρ также может описывать нестационарное облучение (d): поскольку другие собственные значения, отличные от R _1ρ , становятся более важными для короткого времени облучения, R _1ρ -модель отклоняется от полной симуляции для времени насыщения намного меньше, чем T ₁ . Для смещений, соответствующих CEST (> 1 ppm), модель R _1ρ является точной уже после ~ 0,4 с облучения.

Рисунок 4

Экспериментальные данные Z-спектра с…

Рисунок 4

Экспериментальные данные Z-спектра поперечно-сшитого фантома BSA (точки) вместе с множественными B…

Рисунок 4

Экспериментальные данные Z-спектра поперечно-сшитого фантома BSA (точки) вместе с множественной подгонкой B ₁ с использованием полной симуляции Блоха-МакКоннелла (a) и подгонкой с использованием модели уравнения R _1ρ (13) (б): Все параметры аппроксимации согласуются в пределах двух доверительных интервалов.

Рисунок 5

Взаимодействие CEST и MT:…

Рисунок 5

Взаимодействие CEST и MT: Модель R _1ρ (сплошные линии) соответствует…

Рисунок 5

Взаимодействие CEST и MT: Модель R _1ρ (сплошные линии) соответствует полному численному моделированию (точки) для различных времен насыщения (а) после ~0.4 с облучения, для разной мощности облучения B ₁ (b) и разных размеров пула CEST (c), а также для очень разных скоростей обмена пула CEST (d). Подробное представление эффектов CEST см. на графиках асимметрии на рисунке 6.

Рисунок 6

Взаимодействие CEST и MT:…

Рисунок 6

Взаимодействие CEST и МТ: Асимметрия Z-спектров, рассчитанная по R…

Рисунок 6

Взаимодействие CEST и MT: асимметрия Z-спектров, рассчитанная по модели R _1ρ (ур. (10, сплошные линии) соответствует результату полного моделирования BM (точки) для разных времен насыщения (a), для различной мощности облучения B ₁ (b) и различной релаксации воды (c, d) и различных CEST параметры пула (д, е). Там, где параметры пула МТ R1c и kc (g,h) не сильно изменяют эффект CEST, доля размера пула MT f _c (i) ослабляет очевидный эффект CEST. Это разбавление не описывается должным образом моделью R _1ρ ур. (10) (и).

Рисунок 7

Взаимодействие CEST и…

Рисунок 7

Взаимодействие CEST и крупного полутвердого МТ до f _c =19%.…

Рисунок 7

Взаимодействие CEST и крупного полутвердого МТ до f _c =19%. Асимметрия Z-спектров, рассчитанная по модели R _1ρ (уравнение (11, сплошные линии), соответствует результату полного моделирования БМ (точки) только для малых f _c (а). Рисунок (b) показывает, что эффект CEST с пулом МТ 19% также не может быть смоделирован по уравнению. (11) для разных времен насыщения. На рисунках (c) и (d) показаны те же графики для модели R _1ρ с использованием уравнения (15): Дополнительный член правильно описывает ослабление эффекта CEST.Графики переходного состояния (b) и (d) показывают, что добавленный член должен быть фактором R _ex , а не R _1obs , который преобладает в установившемся режиме.

Рисунок 8

Взаимодействие CEST и MT…

Рисунок 8

Взаимодействие CEST и МТ в эксперименте. Экспериментальные данные Z-спектра фантома…

Рисунок 8

Взаимодействие CEST и МТ в эксперименте. Экспериментальные данные Z-спектра фантома с креатин-сшитым БСА (точки) вместе с множественной подгонкой B ₁ с использованием полного моделирования BM (a), с использованием подгонки с использованием R _1ρ -модель уравнения (15): Параметры, полученные по моделям, согласуются в пределах двух доверительных интервалов. Аналитическая модель R _1ρ (b), по-видимому, дает более высокую скорость обмена, но более низкую концентрацию креатина.

Рисунок 9

AREX оценка креатина CEST…

Рисунок 9

AREX оценка креатина CEST, нормализованная с помощью R _1a (красные точки) и нормализованная…

Рисунок 9

Оценка AREX креатина CEST, нормализованная с помощью R _1a (красные точки), нормализованная с помощью R _1obs (голубые точки) и нормализованная с помощью R _1obs (1+f _c ) (зеленые точки). Как и ожидалось, метрика AREX требует устойчивого состояния, чтобы иметь возможность давать R _ex (a). Для всех вариаций (bf) AREX, нормированный по R _1obs (1+f _c ) (уравнение (18)) кажется менее чувствительным к изменениям отдельных пулов и их релаксации и дает надежную оценку теоретическая обменно-зависимая релаксация R _ex (синяя сплошная линия).

Рисунок 10

(a) Моделирование Z-спектров…

Рисунок 10

(a) Моделирование Z-спектров нескольких агентов PARACEST в мышечной системе вода/МТ…

Рисунок 10

(a) Моделирование Z-спектров нескольких агентов PARACEST в мышечной системе вода/МТ на 9. 4Тл для разных В1 (1,3,6мкТл) через 2 с облучения. Моделирование (точки) и аналитическое решение (линии) совпадают также в случае большого вклада МТЛ при B ₁ =6 мкТл. Предполагалось, что пулы PARACEST имеют одинаковые значения R ₁ = 0,7 Гц и R ₂ = 30,30 Гц и фракции f = 0,2% с обменными скоростями 1000 Гц при 45 ppm, 2000 Гц при 50 и 5000 Гц при 55 ppm. ( б ) Моделирование Z-спектров эндогенных эффектов CEST, проявляющихся в белом веществе мозга, со смещенным полутвердым МТ (при -2.6ppm, f _c =13,9%) при 7T для разных B ₁ после 10 с облучения. Используемая концентрация NOE составляла 2,39 %. Концентрация амида и амида была установлена ​​на уровне 0,2%. k _амид составлял 30 Гц, k _амин = 1500 Гц и k _NOE = 20 Гц.

Все фигурки (10)

Похожие статьи

• Анализ обратного Z-спектра для стационарной импульсной CEST-MRI с поправкой на перелив, MT и T1 — применение к pH-взвешенной МРТ острого инсульта.

  Zaiss M, Xu J, Goerke S, Khan IS, Singer RJ, Gore JC, Gochberg DF, Bachert P. Зайсс М. и соавт. ЯМР Биомед. 2014 март; 27(3):240-52. doi: 10.1002/nbm.3054. Epub 2014 3 января. ЯМР Биомед. 2014. PMID: 24395553 Бесплатная статья ЧВК.

• CEST-MRI с компенсацией релаксации при 7 T для картирования содержания креатина и pH — предварительное применение в мышечной ткани человека in vivo.

  Рерих Э., Зайсс М., Коржовский А., Лэдд М.Е., Бахерт П. Рерих Э. и др. ЯМР Биомед. 2015 ноябрь;28(11):1402-12. doi: 10.1002/nbm.3367. Epub 2015 16 сентября. ЯМР Биомед. 2015. PMID: 26374674

• Обменно-зависимая релаксация во вращающейся системе отсчета для медленного и промежуточного обмена — моделирование нерезонансного спинового замка и передачи насыщения химического обмена.

  Зайсс М., Бахерт П. Зайсс М. и соавт. ЯМР Биомед. 2013 май; 26(5):507-18. doi: 10.1002/nbm.2887. Epub 2012 28 декабря. ЯМР Биомед. 2013. PMID: 23281186

• Перенос насыщения химическим обменом (CEST) и MR Z-спектроскопия in vivo: обзор теоретических подходов и методов.

  Зайсс М., Бахерт П. Зайсс М. и соавт. физ.-мед. биол.2013 21 ноября; 58 (22): R221-69. дои: 10.1088/0031-9155/58/22/R221. физ.-мед. биол. 2013. PMID: 24201125 Обзор.

• МРТ с переносом намагниченности и насыщением химическим обменом. Особенности и анализ поля-зависимого спектра насыщения.

  ван Зейл ПКМ, Лам В.В., Сюй Дж., Кнутссон Л., Станиш Г.Дж. ван Зейл ПКМ и др. Нейроизображение. 2018 март; 168: 222-241.doi: 10. 1016/j.neuroimage.2017.04.045. Epub 2017 21 апр. Нейроизображение. 2018. PMID: 28435103 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

Цитируется

34 статьи

• Вклад крови в ядерный эффект Оверхаузера при -1,6 промилле.

  Цуй Дж., Чжао Ю., Ван Ф., Гохберг Д.Ф., Зу З.Цуй Дж. и др. Магн Резон Мед. 2022 Январь; 87 (1): 409-416. doi: 10.1002/mrm.28973. Epub 2021 4 сентября. Магн Резон Мед. 2022. PMID: 34480767 Бесплатная статья ЧВК.

• Раннее выявление болезни Альцгеймера с помощью магнитно-резонансной томографии с насыщением химического обмена креатином.

  Чен Л., ван Зийл ПКМ, Вэй З., Лу Х., Дуан В., Вонг П. С., Ли Т., Сюй Дж. Чен Л. и др.Нейроизображение. 2021 1 августа; 236:118071. doi: 10.1016/j.neuroimage.2021.118071. Epub 2021 18 апр. Нейроизображение. 2021. PMID: 33878375 Бесплатная статья ЧВК.

• Влияние концентрации фосфата на контраст аминов, амидов и гидроксилов CEST.

  Яо Дж., Ван С., Эллингсон Б.М. Яо Дж. и др. Магн Резон Мед. 2021 февраль;85(2):1062-1078. doi: 10.1002/mrm.28481. Epub 2020 16 сентября.Магн Резон Мед. 2021. PMID: 32936483 Бесплатная статья ЧВК.

• Обнаружение ранней дегенерации хряща в большеберцово-таранном суставе с помощью визуализации 3 T gagCEST: технико-экономическое обоснование.

  Абрар Д.Б., Шлейх С., Радке К.Л., Френкен М., Стабинска Дж., Лимани А., Витцак Х.Дж., Антох Г., Биттерсол Б. , Хеспер Т., Небелунг С., Мюллер-Лутц А. Абрар Д.Б. и др. МАГМА. 2021 апр; 34(2):249-260.doi: 10.1007/s10334-020-00868-y. Epub 2020 28 июля. МАГМА. 2021. PMID: 32725359 Бесплатная статья ЧВК.

• Высокочувствительное картирование CEST с использованием метода пространственно-временной корреляции.

  Чен Л., Цао С., Келер Р.С., ван Зийл ПКМ, Сюй Дж. Чен Л. и др. Магн Резон Мед. 2020 декабрь;84(6):3342-3350. doi: 10.1002/mrm.28380. Epub 2020 29 июня. Магн Резон Мед.2020. PMID: 32597519 Бесплатная статья ЧВК.

Типы публикаций

• Поддержка исследований, Национальный институт здравоохранения, заочная
• Поддержка исследований, за пределами США правительство

термины MeSH

• Магнитно-резонансная томография / методы*
• Сывороточный альбумин, бычий / метаболизм

LinkOut — больше ресурсов

• Полнотекстовые источники

• Прочие литературные источники

• Медицинские

[Икс]

Укажите

Копировать

Формат: ААД АПА МДА НЛМ

Избирательное насыщение краев ступенек как инструмент контроля роста молекулярных волокон

rsc.org/schema/rscart38″> Концепция восходящей самоорганизации стала многообещающей альтернативой для структурирования молекулярных материалов, которые труднодоступны для традиционных нисходящих подходов, таких как литография, из-за их ограниченной химической стойкости.Хотя эти материалы часто имеют тенденцию образовывать трехмерные кристаллические островки или волокна при росте пленки, размер и ориентация таких волокон в основном определяются соответствующими условиями подготовки, а также микроскопическими взаимодействиями на границе раздела с опорной поверхностью. Дефекты поверхности подложки, такие как вакансии или ступенчатые края, которые нельзя полностью исключить на реальных поверхностях в мезоскопическом масштабе, могут выступать в качестве предпочтительных мест зарождения молекул, что приводит к паразитному росту пленки, конкурирующему с их внутренним выравниванием, преобладающим на идеальной поверхности.В настоящем исследовании на примере пара -кватерфенила ( p -4P) показано, что наличие азимутально неупорядоченных волокон на поверхности Ag(111) можно понимать как суперпозицию ступенчатого зародышеобразования и рост собственных эпитаксиальных волокон на идеальных поверхностях. Мы подтверждаем концепцию, преднамеренно подвергая серебряные подложки кратковременному воздействию кислорода или даже окружающего воздуха, чтобы пассивировать более реакционноспособные участки ступеней, что препятствует впоследствии выращенным молекулярным пленкам зародышеобразования на этих краях ступеней.Это обеспечивает точное эпитаксиальное выравнивание, а также увеличение волокон, присутствующих на всем образце.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так.