В лабораторных условиях показана возможность биохимического окисления смеси отработанных масел (ОМ) ассоциацией углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ): Arthrobacter globiformis, Bacillus cereus, Pseudomonus stutzeri и Ps. putida. В режиме проточного культивирования при численности УОМ 20-45-10 КОЕ/мл эффективнсоть биодеструкции ОМ составляет 63,6-92,8% за 60 сут при исходных концентрациях ОМ от 30 до 60% мас. Показано, что УОМ в процессе окисления вырабатывают поверхностно-активные вещества, способствующие снижениию межфазного наятжения, диспергированию и более полному окслению углеводородв (УВ) масел. Биоокислению на 80-100% подвергаются насыщенные, циклические и ароматические УВ.

Показана возможность эффективного биохимического окисления смеси отработанных вакуумных масел с помощью углеводородокисляющих микроорганизмов, представителей видов:Arthrobacter globiformis, Baciillus cereus, Pseudomonas stuzeri и Р.purida. Численность микроорганизмов в процессе окисления углеводородов, входящих в состав отработанного масла, возрастает на 5-9 порядков, до 30*10 в девятой КОЕ/мл среды. Предлагаемый метод, включающий удаление продуктов метаболизма в процессе эксперимента, обеспечивает эффективность биодеструкции на уровне 69 % за 30 сут. при исходной концепции отработанного масла как 25 %, так и 50 %. Проведены физико-химические исследования смеси отработанных вакуумных масел до и после биодеструкции. Установлено, что обработанное масло практически не содержит свободных кислородсодержащих соединений. Все промежуточные продукты метаболизма переходят в водную фазу и подвергаются полной минерализации либо включаются в метаболизм бактериальной клетки.

Приведены физико-химические исследования товарного и отработанного вакуумных масел марки ВМ-4. На модельной системе показана возможность биохимического окисления отработанного вакуумного масла углеводородокисляющими микроорганизмами. Численность микроорганизмов в процессе окисления углеводородов, входящих в состав отработанного масла, возрастает до десятков миллиардов клеток на миллилитр среды. Эффективность окисления углеводородв, входящих в состав масла, составляет 24-26% в зависимости от первоначальной концентрации.

Показана возможность биохимического окисления смеси полиароматических углеводородов (ПАУ) в отсутствии других источников углерода и энергии ассоциацией углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) видов Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas putida, Bacillus cereus u Arthrobacter globiformis. Численность микроорганизмов в процессе культивирования увеличивалась от 0.25 * 10 в 4 степени до 11 * 10 в 8 степени КОЕ/мл среды, что сопровождалось увеличением их оксигеназной активности. Все идентифицированные ПАУ подвергались окислению; степень деструкции би-, три-, пента-, гексааренов и их метилзамещенных гомологов варьировала от 11.3 до 100 %.

В лабораторных условиях исследовано влияние света, моделирующего солнечный спект, трансформированного светокорректирующей пленкой, на ферментативную окислительную активность микроорганизмов в жидкой среде, загрязненной нефтью в концентрации 2%. В условиях применения светокорректирующей пленки, как укрывного материала, возрастает численность микроорганизмов, повышается их ферментативная активность. При этом каталазная и дегидрогеназная активность увеличивается в 2-2,5 раза, динамика накопления альдегидов возрастает в 2,5 раза. По данным ГЖМ-, ЯМР- и ИК-спектрометрии процессы биохимического окисления углеводородов нефти протекают в 2-3 раза быстрее, по сравнению с контрольным вариантом.

Методами ИК- и ЯМР-спектроскопии исследован механизм образования смолистых соединений при эксплуатации и индустриальных и моторных масел. На основании анализа спектров образцов отработанного масла и выделенных из него смол в сравнении со спектром свежего масла сделан вывод о том, что помимо окислительного механизма, смолитые соединения в маслах образуются за счет олигомеризации углеводородов. Молекулы последних в процессе термомеханических деформаций претерпевают глубокое изменение стереоструктуры на уровне искажения торсионных углов и длин связей, которое приводит к повышению потенциальной энергии, соответствующей диссоциации связей R-C...H в углеводородах, повышению их кислотности, что и обусловливает олигомеризацию по этим протонированным связям - начальный акт процесса алигомеризации и образования ароматических углеводородов, или старения масла. Искажение стереоструктуры углеводородов в процессе эксплуатации масел остается в механохимической памяти молекул. Поэтому очищенное отработанное масло в отсутствии окисления углеводородов при хранении темнеет вследствие образовавшихся хрофорных -C-H кислот, которые в присутствии щелочных реагентов нейтрализуются.

Исследовано влияние высоковязкой нефти месторождения Цагаан Элс (Монголия) на оксигеназную активность аборигенной почвенной микрофлоры. Показано, что после адаптации микроорганизмов к углеводородам их численность возрастает на два порядка, а ферментативная активность увеличивается в 2-3 раза. За 180 сут. эксперимента утилизация вязкой нефти составляет 78%. Анализ нефти после биодеградации показал, что в ней содержится большое количество кислородсодержащих соединений - промежуточных продуктов окисления при микробиологической ассимиляции нефтяных углеводородов. В составе исследуемой высоковязкой нефти все углеводороды затронуты биохимическим окислением почвенными микроорганизмами.

В результате лабораторных исследований экспериментально показана возможность биохимического окисления смеси жидких органических радиоактивных отходов (ЖОРО) ассоциацией углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ): Arthrobacter globillus cereus, Pseudomonas stutzeri и P. putida. Установлено, что при культивировании УОМ на среде с радиоактивными отработанными маслами их численность возрастает на 5-6 порядков и достигает (6-8)*10 в девятой степени КОЕ/мл. Предлагаемый метод культивирования, включающий частичное удаление продуктов метаболизма в процессе эксперимента, обеспечивает эффективность биодеструкции на уровне 80-82 % за 60 сут при исходных концентрациях радиоактивного отработанного масла 50 и 25 % от общей массы отходов. Общая а-радиоактивность и содержание радионуклидов в отработанном масле снизились на 37-43 % от исходного содержания. В результате проведенных экспериментов показано, что с применением ассоциации исследованных УОМ можно снизить концентрацию ЖОРО более чем в 5 раз, а также подготовить жидкие радиоактивные отходы к дальнейшей перераблтке традиционными способами.

В лабораторных условиях исследовано влияние высоковязкой нефти Усинского месторождения на оксигеназную активность аборигенной почвенной микрофлоры. После периода адаптации микроорганизмы приспосабливаются к углеводородам (УВ) высоковязкой нефти и скорость биохимического окисления этих соединений возрастает. За 60 сут. эксперимента утилизация нефти составила 50 %. Анализ остаточных УВ нефти методом ИК-спектрометрии показал присутствие большого количества кислородсодержащих соединений, являющихся промежуточными продуктами метаболизма при микробном окислении УВ нефти. С помощью хроматомасс-спектрометрии определена интенсивность биодеструкции всех нефтяных УВ в модельной почвенной системе.

В лабораторных условиях на модельных почвенных системах исследована микробиологическая деструкция сол и асфальтенов аборигенной почвенной микрофлорой. Показано, что высокомолекулярные гетероатомные компоненты нефти доступны для окисления почвенными микроорганизмами, за 180 сут эксперимента утилизация смол составила 41.5 мас. %, асфальтенов - 35.0 мас. %. Анализ остаточных продуктов биодеструкции показал заметное изменение состава высокомолекулряных гетероатомных компонентов. Биодеструкция смол и асфальтенов протекает преимущественно с "отщеплением" периферийных парафиновых структур, ароматическое ядро преобразуется менее существенно.

Получены образцы криогелей, сформированные из водных растворов поливинилового спирта и содержащие в полимерной матрице отработанные минеральные масла. Исследовано влияние содержания и состава минееральных масел на реологические и физико-химические свойства криогелей. Разработан способ формирования топливных брикетов из криогелей, наполненых частицами кокса и пропитанных отработанным минеральным маслом. Изучены механические и теплофизические свойства наполненных брикетов. Теплота сгорания сухих брикетов практически равна теплоте сгорания чистого кокса, а по прочности брикеты не уступают древесным породам на основе сосны и ели. Предлагаемый способ позволяет утилизировать отработанные масла с получением топливных брикетов.

Исследовано влияние высоковязкой нефти Ашальчинского месторождения на оксигеназную активность аборигенной почвенной микрофлоры. После периода адаптации (10 сут) общая численность гетеротрофных микроорганизмов возрастает от (0,6-0,7)*10-6 до (890-990)*10-6 КОЕ/г; при этом происходит снижение биоразнообразия и в 3-4 раза возрастает активность почвенных ферментов. За 180 сут. эксперимента общая утилизация нефти в среднем составила 85,0% от ее исходного количества. При этом все нефтяные фракции подверглись окислению: общая деструкция масел (алканы, изоалканы, нафтены, арены) сотавила в среднем 86,9%. Установлено, что биохимическая трансформация высокомолекулярных гетероорганических соединений (ВМГС) нефти протекает одновременно с минерализацией более легких фракций. Утилизация смол и асфальтенов в среднем составила 86,8 и 55,1%, соответственно. Доказано, что в процессе окисления ВМГС происходит уменьшение их молекулярной массы за счет деградации алкильных заместителей, а также за счет частичного разрушения ароматических и нафтеновых циклов.

Предложен механизм структурообразования углеводородной дисперсной системы отработанных трансформаторных масел. Показано, что структурообразующими центрами дисперсной ситемы являются стабильные свободные радикалы. Установлена диспергирующая роль хлорида железа в коллоидной системе отработанного нефтяного масла.

В институте химии нефти СО РАН разработан комплексный метод рекультивации нефтешламов с применением моющих композиций на основе поверхностно-активных веществ. После отмыва нефтешлама для ремедиации отработанного нефтезагрязненного раствора применяли коммерческий биопрепарат "Дестройл", содержащий углеводородокислящую микрофлору. Уровень нефтезагрязнения в смывном растворе за 20 суток понизился на 90 %. После биодеструкции отработанную смывную воду с раствором композии можно применять вторично для отмыва новых порций шлама либо для других хозяйственных нужд.

Для очистки от воды и механических примесей отработавших моторных масел в качестве фильтрующих материалов использованы полимерные волокна из вторичных термопластов (полипропилен, полиэтилентерефталат) и базальтовое волокно. Показано, что наиболее технологично в применении и эффективно базальтовое волокно. Модификация этого волокна глиной и карбамидом способствует улучшению его эксплуатационных характеристик.

Для очистки воды от нефтезагрязнений разработан биопрепарат на основе нефтеокисляющих микроорганизмов, иммобилизованных на твердом субстрате-носителе. В качестве субстрата применены алюмо-силикатные микросферы (сферозола), плотность которых в 2,5 раза меньше плотности воды. Биопрепарат обладает широким спектром деструкции углеводородов любой структуры (линейной, циклической, ароматической). Препарат разработан для очистки водной поверхности и сточных вод.

Создан композиционный материал на основе нановолокнистого оксигидроксида алюминия, активированного наночастицами металлов (Ag, Co, Fe, Cu). Изучены его каталитические свойства в реакции окисления изопропилбензола. Показано, что оксогидроксид алюминия можно использовать в качестве носителя при создании композиционных материалов. Процесс окисления изопропилбензола в присутствии активированного оксогидроксида алюминия проходит селективно с образованием преимущественно гидропероксида изопропилбензола.

Исследование эффективности средней (1-2 мм) и мелкой (0,01-0,1 мм) фракций цеолита выявило тенденцию к увеличению глубины биодеградации углеводородов в водной среде при использовании мелкой фракции. Прием адсорбции на цеолите микробной нефтеокисляющей культуры Pseudomonas putida способствует увеличению численности микроорганизмов в воде, продлевает период их активности и способствует ускорению очистки воды от нефтепродуктов.

Приведены результаты восстановления модели нефтешлама от загрязнения с помощью комплексного микробиологического и физико-химического метода. Показано, что отмыв моющей композицией снижает загрязненность грунта на 55-75 %. Последующая биодеструкция аборигенной микрофлорой дополнительно снижает загрязнение за месяц на 20-30 %. В механической части шлама микрофлору целесообразно стимулировать азот- и фосфорсодержащими минеральными субстратами, а в отработанной воде минеральное питание обеспечивается компонентами композиции. Изменения структурно-группового и индивидуального состава углеводородов в отработанной воде соответствуют начальной стадии биодеградации, а в открытом грунте - средней, что свидетельствует о низкой активности аборигенной микрофлоры.

Методом РФЭС исследованы химический состав, структура и свойства промотированной Н3РО4 поликристаллической серебряной фольги. Показано, что поверхность промотированного образца содержит кислород, находящийся в двух основных состояниях с энергией связи 531.1 и 533.0 эВ. Под действием температуры происходит образование кластеров серебра, распределенных в матрице полифосфата. Согласно ТПД-экспериментам, поверхность промотированного катализатора содержит прочносвязанную форму кислорода, десорбирующуюся при температуре ~900 К. В работе высказано предположение, что активными центрами поверхности фосфорпромотированного катализатора являются кластеры серебра, стабилизированные фосфатной матрицей.

Исследовано каталитическое окисление изопропилбензола молекулярным кислородом в присутствии тетрафенилпорфинов Со, Си, Zn, In, Sn, AI. Показано, что тетрафенилпорфины Со, Си и Zn являются очень активными катализаторами, т. к. наряду с активацией кислорода катализируют распад гидроперекиси изопропилбензола. Тетрафенилпорфины In, Sn, Al менее активны в изученной реакции, поскольку они не катализируют распад гидроперекиси. Найдено, что каталитическая активность тетрафенилпорфинов металлов изменяется антибатно их потенциалам электрохимического окисления, за исключением тетрафенилпорфина Си.

Методом хроматомасс-спектрометрии получена информация о составе и относительном содержании алканов, алкенов, стеранов и прегнанов, гопанов и хейлантанов, моно-, би-, три- и тетрациклических ароматических углеводородов, би-, три-, и тетрациклических серосодержащих ароматических соединений в маслах продуктов акватермолиза высокосернистого природного асфальтита в проточном реакторе в интервале температур 200...575 оС.