Исследованы процессы адсорбции растворенных и эмульгированных в воде нефти, дизельного топлива и бензина высокодисперсными оксидно-гидроксидными фазами алюминия. Получены изотермы адсорбции. Наиболее высокая степень очистки воды (до 98%) наблюдается для растворов и микро¬эмульсий дизельного топлива. С увеличением соотношения "адсорбент-раствор" степень очистки в статических условиях возрастает, однако эффективность использования адсорбента снижается.

В книге описаны особенности влияния нефтяного загрязнения водных бассейнов на обитающие в них живые организмы; описано его токсическое действие на флору и фауну. Большое внимание уделено микроорганизмам, вызывающим деструкцию нефти и нефтепродуктов. Вскрыты закономерности распространения их в природе; показаны особенности экологии, систематики, физиологии и биохимизма при развитии в водоемах. Освещен опыт борьбы с нефтяным загрязнением с использованием ассоциацией микроорганизмов. Рассмотрены особенности биологии микроорганизмов, обитающих в подземных минеральных и пластовых водах, контактирующих с нефтью. Обсуждается роль нефти в биосфере нашей планеты. Для микробиологов, специалистов по охране окружающей среды, работников водного транспорта, нефтяной, микробиологической промышленности и сельского хозяйства, а также преподавателей и студентов вузов.

Для оценки загрязнения территории нефтедобывающих комплексов и динамики восстановления растительного покрова использовали нормализованный вегетационный индекс, рассчитанный на основе космических снимков. Полученные значения подтверждены данными физико-химических и микробиологических анализов проб, отобранных на загрязненной территории. С помощью топографических карт и космических снимков выделена сеть трубопроводов, представляющих особый риск для компонентов окружающей среды.

Исследована сорбционная способность полученного из отходов полипропилена волокнистого материала для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды. Показано, что регенерация методом центрифугирования позволяет удалить из волокнистого сорбента до 90-96 % мас. нефтепродуктов.

Методом механохимического синтеза из солевых систем соответствующих реагентов получены наноразмерные порошки оксидов SnO2 и CoFe2O4 с удельной поверхностью 130 и 160 м2/г соответственно. Изучены их физико-химические характеристики и поглощающая способность по отношению к микроорганизмам и органическим загрязнителям. Установлено, что при фильтрации микробной нефтезагрязненной взвеси через колонки, заполненные изучаемыми наносорбентами, величина сорбции бактерийных клеток Microccocus albus и Pseudomonas putida составляет 99.999-100 %. Благодаря развитой удельной поверхности полученные наносорбенты можно использовать для высококачественной очистки питьевой воды от микроорганизмов и органических загрязнителей, что имеет большое значение для снижения инфекционной заболеваемости населения.

Для регенерации трансформаторного и индустриального масел до уровня товарных предложены фильтры, представляющие собой комбинации полипропиленовых волокнистых сульфокислотных сорбентов с дисперсными ферромагнитными материалами. При использовании таких фильтров из производственного цикла исключается традиционная сернокислотная очистка.

Ионобменники на основе полиолефиновых волокон в настоящее время изучены мало, хотя они весьма перспективны, так как обладают высокоразвитой поверхностью, хорошими сорбционными характеристиками, механической прочностью, химической и осмотической стабильностью и т.д. Кроме того, для производства этих материалов существует широкая сырьевая база, а современные методы модифицирования позволяют придавать им поистине уникальные свойства. В обзоре обобщены наиболее интересные из описанных в литературе сведения о свойствах и практическом применении волокнистых ионообменных материалов на основе полипропилена и полиэтилена.

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.

Измерена фрактальная размерность поверхности пористой керамики. Полученная зависимость от объема порового пространства имеет два излома, отражающие изменение характера пористости от изолированных пор до сообщающихся поровых кластеров. что позволяет получить корреляцию с известными особенностями в поведении пористых тел.

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.

Обобщены наиболее интересные из описанных в литературе результаты по разработке и применению материалов для адсорбционной очистки воды от нефти и нефтепродуктов. Рассмотрены сорбенты, использующиеся как при ликвидации последствий аварийных разливов, так и при очистке нефтесодержащих сточных вод. Описаны природные (на растительной и минеральной основе), искусственные и синтетические сорбенты. Рассмотрены волокнистые (нетканые - в виде хаотически расположенных волокон, ваты, прессованные и др.) и используемые в дисперсном или гранулированном виде материалы. Отмечено, что комбинирование материалов, различных как по происхождению, так и по агрегатному состоянию, с проведением в случае необходимости дополнительной модификации (с целью усиления имеющихся или придания новых свойств) приводит к многократному повышению эффективности процесса очистки.

Определены износостойкость и электросопротивление зоны трения порошковых модельных композитов на основе стали Гадфильда (Г13) и переработанной стали ШХ15 в условиях скользящего электроконтакта. Представлены структура материалов и трехмерное изображение поверхности трения. Показано, что композит на основе стали Г13 формирует зону контакта с высокими электросопротивлением и шероховатостью. Обнаружено, что в зоне трения под влиянием электроэрозии происходит перенос материала композитов на стальное контртело.

Проведено рентгенографическое исследование поверхности трансформационно-упрочненной керамики Y-TZP после трения без смазочного материала по стали в широком диапазоне скоростей (0,2-11,1 м/с). Выявлены основные тенденции изменения отношения интенсивностей I(002)/ I(200) линий тетрагональной фазы ZrO2 в зависимости от скорости скольжения и от размера зерна керамики. Обсуждены механизмы, ответственные за переориентацию решетки при разных скоростях скольжения.

Научный и практический интерес вызывает решение так называемой обратной задачи компьютерного конструирования материалов - определение внутреннего строения или структуры материала, для которого удовлетворяются некоторые заранее сформулированные требования к эффективным характеристикам. Количество управляющих параметров при этом обычно может быть довольно большим. Например, для дисперсно наполненной полимерной композиции такими параметрами являются объемное или массовое соотношение компонент, внутренняя геометрия материала, определяющая взаимное расположение, размеры и форму фаз, свойства межфазных слоев и т. д. Требования на макроуровне могут формулироваться не для одной их характеристик материала, а сразу для нескольких. так, для материалов конструкционного назначения наиболее важной из деформационно-прочностных характеристик обычно является модуль упругости. На практике часто необходимо обеспечить получение еще нескольких характеристик материала. Для полимерных композиций такими могут быть, например, предельная деформация разрушения при одноосном растяжении, предел текучести и т. д.

Осуществлен скользящий электроконтакт композитов, содержащих карбид титана или нержавеющую сталь, или свинец, при плотности тока выше 100 А/см2 без смазки. Получены вольтамперные характеристики контакта этих композитов. Установлено, что интенсивность изнашивания и электропроводность контакта увеличиваются при увеличении тока электроразрядов до начала режима катастрофического изнашивания. Показано, что электропроводность контакта уменьшается при катастрофическом изнашивании, но плотность тока на пятнах фактического контакта увеличивается.

Описаны структурная схема и принцип работы автоматизированной системы для оценки распределения рельефа поверхности нагруженных материалов. Принцип действия основан на прямом методе измерения рельефа, которое проводится с помощью цехового профилометра. Представлены основные технические характеристики работы автоматизированной системы; анализируются основные причины возникновения погрешностей измерений. Приведены картины распределения рельефа поверхности образцов, полученные с помощью автоматизированной системы.

Метод рентгеноструктурного анализа с использованием асимметричной схемы отражения развит до получения одномерных распределений структурно-чувствительных физических величин по глубине. Из получаемого в эксперименте набора усредненных величин по различным толщинам эффективно отражающего слоя, методика позволяет восстанавливать координатную зависимость этих величин. Методика может быть полезна при изучении физической и химической неоднородностей в поверхностном слое материала, создаваемых закалкой, различными видами поверхностного облучения, поверхностным легированием, наплавкой, нанесением пленок и т. д. В работе она применена для получения распределений по глубине нормальной и касательной микродеформаций, связанных с напряжениями 1-го рода, в подвергнутых электронному облучению образцах никелида титана с плоской поверхностью.

проведено численное исследование формирования деформационного рельефа на свободной поверхности трехмерных поликристаллов с периодической структурой в условиях одноосного растяжения. Проанализировано влияние условий нагружения мезообъемов и размера зерна на характеристики рельефных образований. С целью последующей оптимизации численного анализа исследовано влияние толщины трехмерного модельного образца на формирующиеся деформационные складки. Показано, что основное влияние на деформационный рельеф оказывает микроструктура приповерхностных слоев, лежащая в пределах 3-4 зеренных диаметров.

С помощью трехмерного бесконтактного профилометра Micro Measure 3D Station исследован микрорельеф поверхности углеродистой стали после у.з. финишной обработки. Рассмотрено влияние на микрорельеф получаемой поверхности исходных параметров поверхности. Описаны особенности формирования микрорельефа в режиме упрочняющей и отделочно-упрочняющей обработки. Для устранения перенаклепа поверхностного слоя предложено вводить в зону обработки геоактивирующий материал.

Методом Оже-спектрометрии установлено, что содержание меди более 20% (ат.) в контактном слое металлических композитов приводит к низкой износостойкости при скользящем токосъеме без смазки. Износостойкость увеличивается при увеличении содержания кислорода до 40% (ат.) в контактном слое. Рентгеновским фазовым анализом установлено образование оксидов железа и меди на поверхности трения. Присутствие менее 50% (об.) Cu в первичной структуре вызывает образование оксида FeO, который способствует увеличению износостойкости и электропроводности контакта.

Исследована сорбция гуминовых кислот на различных типах кремнийсодержащих материалов. Показано, что взаимодействие фрагментов гуминовых кмслот с минеральной поверхностью будет зависеть от кислотно-основных, поверхностно-активных свойств и от состава минеральной поверхности сорбента, Увеличение содержания алюминия в сорбенте усиливает взаимодействие гуминовых веществ с минеральной поверхностью Установлено, что гуминовые кислоты торфа лучше сорбируются на кремнийсодержащей поверхности за счет преобладания кислородсодержащих групп в составе фрагментов.

Разработан и исследован новый фильтрующий материал для очистки питьевой воды от ионов железа и марганца, который содержит в качестве основы гранулированную пеностеклокерамику, полученную путём вторичной переработки стеклобоя. Определены физико-технические характеристики пеностеклокерамических гранул. Проведены исследования и лабораторные испытания фильтрующего материала на водах различных источников. Комплекс оксидов и гидроксидов, полученный на поверхности пеностеклокерамических гранул, позволяет удалять из воды железо и марганец.

Исследована зависимость численности и активности пластовой микрофлоры от химического состава и вязкости нефтей, позволяющая решать задачи повышения эффективности технологий и увеличения нефтеодачи в условиях добычи трудноизвлекаемых видов нефтей с аномальными свойствами (вязкие, тяжелые, парафинистые, смолистые). Для изучения особенностей влияния химического состава нефти на численность, распространение и активность пластовой микрофлоры использованы данные о микробиологических свойствах пластовых вод 16 нефтяных месторождений различных нефтегазносных бассейнов России, Монголии, Китая и Вьетнама. Данные о физико-химических свойствах нефтей этих месторождений получены из базы данных, созданной в Институте химии нефти СО РАН по физико-химическим свойствам нефтей мира. Установлено, что пластовые воды месторождений вязких нефтей харктеризуются значительной чиленность гетеротрофных и сульфатвосстанавливающих бактерий, а пластовые воды месторождений нефти с высоким содержанием парафинов - численностью денитрифицирующих бактерий.

В настоящей работе с позиций физической мезомеханики численно исследуются процессы формирования деформационного рельефа на поверхности структурно-неоднородных материалов на примере поликристаллических материалов и материалов с покрытиями. В трехмерной постановке исследовано напряженно-деформированное состояние в объеме и на поверхности материалов в условиях одноосного растяжения. Проанализировано влияние внутренних границ раздела на процессы, происходящие на поверхности. Показана роль внутренней структуры в процессе формирования деформационного рельефа на свободной поверхности.

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.

В работе представлены результаты совместных исследований особенностей развития деформации конструкционных материалов, проведенных с использованием оптико-телевизионного комплекса TOMSC и программно-аппаратного комплекса для регистрации акустической эмиссии. Показано, что комбинированное использование методов исследования структурных изменений, происходящих на поверхности и в объеме материала позволяет на основе выявляемой стадийности изменения информативных сигналов устанавливать соответствие между процессами деформации на микро- и мезомасштабном уровнях.

Приведены результаты комплексных экспериментальных исследований и численного моделирования процессов пластической деформации материалов с покрытиями или поверхностным упрочнением на мезо- и макромасштабном уровнях. Показано влияние процессов, развивающихся на границе раздела покрытие - подложка, на развитие пластической деформации всей композиции. На основании полученных данных даются рекомендации по созданию поверхностно-упрочненных материалов, обладающих высокими эксплуатационными свойствами.

Проведено исследование фазового состава, микроструктуры, механизмов пластической деформации и разрушения при ударном нагружении слоистого материала, полученного сваркой под давлением листов титанового сплава ВТ6. В ходе ударного нагружения при 20 и -196 °С происходит расслоение образца на пакеты листов, которое влияет на скорость их разрушения. На поверхностях разрушения происходит структурно-фазовый распад исходной кристаллической структуры с образованием динамических ротаций. В кристаллических подслоях поверхностей разрушения и расслоя развивается фрагментация материала. Данные эффекты выражены более сильно при T(def)= -196 °С.