Книга является первой в мировой литературе монографией, посвященной активации насыщенных, ароматических, а также олефиновых и ацетиленовых углеводородов, т. е. реакциям, протекающим с расщеплением связей C-H и С-С. Обсуждаются реакции окислительного присоединения метана и его гомологов к комплексам металлов, активация связи С-Н солями платины и окисление алканов комплексами высоковалентных металлов. Описываются реакции замещения атома водорода в ароматических, олефиновых и ацетиленовых углеводородах. Рассматривается окисление углеводородов, происходящее в живой клетке под действием ферментов, а также моделирование этих процессов с участием металлокомплексных катализаторов. Книга предназначена для специалистов в области катализа, органической, физической и металлоорганическое химии, биохимии, экологии, нефтехимического синтеза.

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.

Книга посвящена калориметрическому методу исследования и измерения ионизирующих излучений. В ней рассмотрены общие принципы метода, различные типы калориметрических установок и методические вопросы, связанные с их использованием. Подробно изложены вопросы применения калориметрического метода для измерения абсолютных активностей радиоактивных препаратов и определения спектрометрических характеристик и периодов полураспада радиоактивных изотопов. Отдельные главы посвящены калориметрическим измерениям на ускорительных установках и ядерных реакторах, а также применению калориметрии в дозиметрии, радиационной химии и радиационной физике.

Исследованы кинетика процесса адсорбции-десорбции углеводородов комплексами и сольвато/комплексами [трет-С4Н9ОВ(ОR)3]Li, трет-С4Н9ОАl(ОR)3]Li, трет-С4Н9ОВ(ОR)3]Li*nROH (R=С4Н9, С7Н15, C10H21; n=0; 1,8) в зависимости от их структуры. Определены кинетические и термодинамические параметры термодесорбции углеводородов с комплексов.

Изучен состав углеводородов и гетероорганических соединений нефтей нижнеюрского комплекса юго-востока Западной Сибири. Показаны отличия в распределении алканов, периленов, металло-порфиринов, сульфидов, меркаптанов, тиофенов в нефтях Нюрольской и Усть-Тымской впадин и Колтогорского мегапрогиба.

В лабораторных условиях исследовано положительное влиние полиэтиленовых фотолюминесцентных пленок на оксигеназную активность аборигенной микрофлоры нефтезагрязненных почв в концентрации 50 г/кг. В опытных вариантах в конце эксперимента утилизация нефти составила 30-35 г/кг почвы, в контрольных вариантах 8-13 г/кг. Анализ остаточных углеводородов нефти методом ИК-спектрометрии, при использовании фотолюминесцентных пленок, показал появление полос поглощения (п.п.) в области 1710 см минус первой степени и 1600 см минус первой степени, а также увеличение спектральных коэффициентов С1, С2, А1, А2 в 1.5-3 и уменьшение С3, А3 в 15.5-2.5 раза, что указывает на интенсивные процессы окисления нефти.Хроматогрфический анализ подтвердил интенсивность биодеструкции насыщенных ациклических углеводородов. В опытных образцах полностью элиминировали легкие углеводороды С9-С14, на 70-80 % уменьшилась концентрация углеводородов с большим молекулярным весом С15-С28. При этом коэффициент биодеструкции нефти, определяемый по отношению суммы изоалканов (пристан+фитан) к сумме н-алканов (С17+С18), с применение фотолюминесцентных пленок увеличивается в 5-6 раз.

Предствалены результаты исследования твердофазной микроэкстракции веществ с помощью центрифуги для определения микроколичеств примеси углеводородов в воде. Показано влияние диаметра картриджа, массы сорбента и объема растворителя на процентное извлечение веществ и интенсивность аналитического сигнала. Рассмотрена взаимосвязь геометрии картриджа с массой сорбента и объемоом растворителя.

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 %.

Найдено применение отходам обезжелезивания подземных вод - оксигидроксиду железа в качестве катализатора процесса окисления углеводородов нефти. Показано, что прокаливание оксигидроксида железа позволяет увеличить скорость окисления изопропилбензола в присутствии оксигироксида железа. Лучшие результаты получены для образцов оксигидроксида железа, прокаленного при 250С. Обнаружено, что активность катализатора в процессе окисления со временем уменьшается. Попытка регенерации катализатора повторным прокаливанием не принесла успеха.

Проведен синтез гидроксилапатита жидкофазным способом. Исследовано влияние времени выдерживания осадка в маточном растворе на стехиометрию полученного гидроксилапатита и его дисперсность. Проведено сравнение дисперсности и элементного состава синтезированного и аллогенного гидроксилапатита.

Методами склерометрии и атомно-силовой микроскопии исследованы механизмы износа гальванических покрытий AuNi и AuCo. Показано, что царапание при малых нагрузках может использоваться для сравнительного анализа износостойкости при абразивном износе металлических покрытий. Установлено, что развитый рельеф поверхности, обусловленный формированием агломератов зерен, обеспечивает более высокую износостойкость покрытий AuCo по сравнению в гладкой поверхностью покрытий AuNi за счет диссипации упругой энергии контактного взаимодействия индентора с поверхностью образца.

Разработан метод полимераналогичных превращений ПС путем его иодирования и последующей конденсации с замещенными этиленами в присутствии катализаторов на основе солей палладия. Найдены условия протекания реакций, позволяющие проводить их с хорошими степенями превращения без заметного протекания побочных макромалекулярных реакций сшивки и деструкции, а также получать продукты с заданной степенью замещения.

Рассмотрено влияние металла-комплексообразователя в молекуле тетрафенилпорфина на его каталитическую активность в реакции окисления алкилароматических углеводородов молекулярным кислородом. Найдена зависимость каталитической активности металлопорфиринов (ТФП Сo, Cu, Zn, Mn, In) от их потенциалов окисления и распределения электронной плотности в молекуле. Показано влияние электронодонорного соединения имидазола на скорость реакции окисления.

С применением методов ИК-спектрометрии и хромато-масс-спектрометрии исследованы процессы биоокисления углеводородов нефти и определены наиболее значимые биоиндикаторы. характеризующие активность биодеструктивных процессов в условиях глубинных скважин Вахского месторождения.

Изучен состав биомаркеров 8 образцов палеозойских нефтей Западной Сибири отобранных с месторождений, приуроченных к Пулинскому мегавалу, Нюрольской впадине, их зоне сочленения и Красноленинскому своду. Выявлено несколько показателей состава нефтей, значение которых изменяется в зависимости от геологической структуры, в пределах которой располагается месторождение. Эти отличия могут являться свидетельством различных локальных условий образования нефтяных углеводородов (УВ). По данным о составе ароматических УВ исходное органическое вещество (ОВ) всех исследованных нефтей отлагалось в морских условиях, а накопление ОВ Нюрольской впадины и зоны сочленения протекало в фотической зоне эвксинного бассейна, о чем свидетельствует наличие арил-изопреноидов. Данные о составе насыщенных УВ указывают на солоноватоводные прибрежно-морские субокислительные условия седиментации и основные биопродуценты - морские водоросли.

На примере реакции окисления циклогексана предложена численная модель кинетики окисления углеводородов в реакторе с барьерным разрядом. Результаты расчетов с использованием двухмерной модели барьерного разряда показали, что энергия электронов и другие характеристики разряда в чистом кислороде и в смеси кислорода с парами циклогексана отличаются незначительно, что позволило использовать для моделирования реакции окисления циклогексана упрощенную модель однородного разряда. Результаты расчетов показали хорошее согласие с экспериментальными данными.

В монографии обобщены результаты исследований автора и его коллег из Отдела аналитической химии функциональных материалов и объектов окружающей среды НТК "Институт монокристаллов" НАН Украины в области аналитической химии неорганических функциональных материалов для новейших отраслей современной науки и техники. Обсуждены принципы метрологического обеспечения аналитического контроля функциональных материалов (ФМ). Рассмотрены методы подготовки материалов к анализу, в частности, предложенные автором и его коллегами методы вскрытия тугоплавких веществ при помощи комплексообразующих реагентов, а также получения стекловидных, квазитвердых и пленочных излучателей для рентгенофлуоресцентного анализа, методы предварительного концентрирования микрокомпонентов, Наибольшее внимание уделено различным вариантам кристализационного концентрирования, предложенным и детально изученным автором и его сотрудниками. Обсуждены методы анализа ФМ при помощи атомной спектрометрии, включая атомно-эмиссионную, атомно-абсорбционную и рентегнофлуоресцентную спектрометрию, а также рентгеноспектральный микроанализ. Рассмотрены методы анализа вольтамперометрии, кулонометрии газообразующих примесей, ионометрии. Обсуждены возможности вещественного анализ ФМ. Заключительный раздел книги посвящен использованию результатов анализа для решения фундаментальных и прикладных проблем материаловедения.

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.

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.

Методом ИК-спектроскопии и кинетическим методом с использованием модельной реакции инициированного окисления кумола проанализированы трансформаторные масла (ТМ) различной степени эксплуатации. Применение двух методом позволяет проводить дифференцированную количественну оценку содержания антиокислительной присадки (ионола) и степени образования новых ингибиторов окисления в ТМ.

Проведены исследования пластовых флюидов месторождения Тамсагбулаг (Монголия) для разработки комплексного физико-химического метода интенсификации добычи нефти и увеличения нефтеотдачи с применением микроорганизмов. Пластовые условия месторождения способствуют формированию разнообразного биоценоза, представленного микроорганизмами родов Arthrobacter, Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Flavobacterium. Микрофлора положительно реагирует на внесение нефтевытесняющей композиции в концентрации 5 % в качестве источника азотного питания. Пластовая микрофлора обладает углеводородокисляющей активностью со степенью биодеструкции вязкой нефти 8.15 с накоплением продуктов метаболизма, снижающих поверхностное натяжение от 70 до 42 мН/м. Хроматографический и ИК-спектрометрический анализы подтвердили глубокие деструктивные изменения углеводородов вязких нефтей. При этом коэффициент окисленности (С=О) увеличился в 16 раз. При моделировании вытеснения вязкой нефти с применением комплексного метода получен относительный прирост коэффициента нефтевытеснения 14,4 %.

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.

Цель работы - увеличение области исследуемой поверхности материала при измерении полей смещений и деформации методом корреляции цифровых изображений. Показана принципиальная возможность нахождения координат перекрытия (сдвига) векторных полей. Предложен алгоритм согласования векторных полей при их объединении. Выполнено численное моделирование влияние аддитивной погрешности с нормальным и равномерным законами распределения на точность определения координат сдвига. Рассмотрена возможность сшивки векторных полей при сканировании методом "скользящего окна". На примере многоцикловой усталости сварного соединения показана принципиальная возможность оценки текущего механического состояния путем измерения необратимой деформации в масштабе образца.

Предложено новое определение понятий "кислота" и "основание". Обсуждается единая природа неорганических и органических структур. Даны представления о кислотных и основных центрах и их размещении в структуре слоистых металлосиликатов, алюмосиликатных, цеолитных и алюмоникельмолибденовых гетерогенных катализаторах. С физико-химических позиций рассмотрены механизмы реакций расщепления углеводородов в реакциях крекинга, гидрокрекинга, гидрирования и гидрообессеривания, минуя карбоний-ионный механизм. Книга может быть полезна длдя студентов и аспирантов химических специальностей, а так же для научных сотрудников, занимающихся катализом.

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.

Монография посвящена обзору современных физических методов исследования, которые используются в физическом материаловедении для изучения физических свойств материалов, а также фазовых и структурных превращений. В число разбираемых методов измерений включены тепловые, электрические и магнитные методы. К тепловым методам исследования отнесены термический анализ, калориметрия, дилатометрия и измерения теплопроводности и температуропроводности. Электрические измерения в материаловедении рассмотрены на примере измерений удельного электрического сопротивления (электропроводности), а также большого комплекса параметров электрических цепей (емкости, индуктивности и др.), которые используют в конструкциях различных датчиков. Магнитные методы измерения рассмотрены как в статическом, так и в динамическом режимах. описаны методы измерений напряженности и индукции магнитного поля, магнитного момента, намагниченности, восприимчивости сильномагнитных и слабомагнитных веществ. Для студентов, аспирантов и специалистов в области физического материаловедения.

В книге впервые в мировой литературе систематизированы инженерные методы составления уравнений скоростей реакций и расчета кинетических констант с применением вычислительной математики и электронных вычислительных машин. Изложение теоретических вопросов сопровождается многочисленными примерами из технологии наиболее распространенных химических и нефтехимических процессов. Книга предназначена в качестве практического руководства для научных и инженерно-технических работников научно-исследовательских и проектных институтов химической и смежных с ней отраслей промышленности, занимающихся разработкой технологии химических производств, реакционной аппаратуры и математическими методами обработки экспериментальных данных. Она может служить также учебным пособием для студентов и аспирантов химических и химико-технологических вузов.