Представлены новые результаты оригинальных исследований, проведенных в различных научных учреждениях и организациях Российской Федерации, стран ближнего и дальнего зарубежья в области наноматериалов, нанотехнологий и порошковой металлургии. Рассмотрены вопросы, касающиеся структуры металлических, керамических и композиционных наноматериалов, их прочностных, трибологических, магнитных и других свойств, методов получения наноматериалов и изделий их них, разработки технологий получения и организации производства порошковых изделий.

Представлены новые результаты оригинальных исследований, проведенных в различных научных учреждениях и организациях Российской Федерации, стран ближнего и дальнего зарубежья в области слоистых композиционных материалов. Рассмотрены вопросы, касающиеся физико-химические аспектов соединения разнородных материалов, математического моделирования и механики слоистых композитов, структуры, свойств и технологии слоистых композиционных материалов.

Исследовано влияние концентрации W и способа его введения в пентасилы ZSM-5 с различным мольным отношением SiO2/Al2O3 на кислотность и активность в неокислительной конверсии метана в ароматические углеводороды. Показано, что наиболее активны и стабильны катализаторы, полученные с использование пентасила с SiO2/Al2O2=40 и наноразмерного порошка вольфрама. Установлено, что максимальная конверсия метана и наибольший выход ароматических углеводородов достигаются на цеолите, содержащем 8.0 мас. % нанопорошка W.

В монографии представлены результаты исследований по влиянию нефтезагрязнений на сообщества раковинных амёб и популяции дождевых червей. Проведён анализ влияний нефти и на других беспозвоночных животных. Впервые описаны структурные изменения сообществ раковинных амёб в зависимости от интенсивности действующих факторов. Выявлены зависимости популяционыой изменчивости дождевых червей от вида загрязнений почвы: нефть, бензин, дизельное топливо. Показано, что почвенные беспозвоночные животные могут быть использованы в качестве биоиндикаторов уровня загрязнений. Для научных сотрудников, преподавателей и студентов, специализирующихся в области экологии и природопользовании.

Изучено влияние способа введения и концентрации железа на кислотные свойства цеолита, а также на его каталитическую активность и стабильность в процессе конверсии метанола в углеводороды. Показано, что состояние активных центров в цеолите определяется распределением металла в его структуре, зависящим от способа модификации цеолита. Установлено, что при добавлении железа в цеолит повышается длительность межрегенерационного цикла катализатора, а наибольшей каталитической стабильностью характеризуются образцы, в которые железо введено на стадии гидротермального синтеза.

Изучен химический состав легкой фракции (Ткип _ 300 оС) тяжелой смолы пиролиза (ТСП); идентифицировано более 40 компонентов. Определены содержание и природа кубового остатка ТСП. Установлено, что способ переработки ТСП в основном определяется содержанием нафталина, непредельных соединений и кубового остатка. Изучены процессы полимеризации ТСП с применением инициаторов радикального типа: дикумилпероксида и ди-трет-бутипероксида (ДТБП). Разработаны новые марки нефтеполимерных смол (НПС) с высокой температурой размягчения, которые можно использовать в резиновой промышленности. Предложен способ переработки ТПС с применением кубового остатка ректификации стирола и ДТБП с последующей отгонкой летучих компонентов для получения НПС с требуемыми свойствами и выходом до 68 %.

Пособие представляет собой оригинальный курс, заметно отличающийся по построению и содержанию от имеющихся учебников по органической химии. В книге изложены представления о структуре и типах химическойсвязи в органических, металлоорганических и комплексных соединениях, о молекулярных орбиталях и взаимном влиянии атомов в этихмолекулах, а также современные методы исследования структуры органических соединений. Углеводороды рассмотрены как единое целое на основе зависимости их структуры и свойств от основных типов химической связи. Все остальные органические соединения рассмотрены как функциональные производные углеводородов. Для студентов химико-технологических специальностей вузов. Может быть использовано студентами университетов и педагогических вузов.

В сборнике приведены тексты докладов, представленные ведущими специалистами стран СНГ в области материаловедения на VIII сессии Научного совета по новым материалам Международной ассоциации академий наук.

Представлены результаты определения суммарного содержания углеводородов и их компонентного состава в воде и донных отложениях р. Томь. Выявлены основные группы органических соединений: алканы, полициклоароматические углеводороды (нафталины, бифенилы, фенантрены, флуорантены, бензфенантрены, бенз(а)пирен), ароматические углеводороды (алкилбензолы, стирол), фталаты, которые имеют как природное, так и антропогенное происхождение. Рассчитаны коэффициенты техногенности для воды и донных отложений.

Представлены результаты исследования деструкции органического вещества горючих сланцев на примере месторождения Хуут-Булаг, Монголия, при их механообработке в среде воды и этанола. Показано, что при механообработке сланца в среде воды и этанола выход битумоида увеличивается с 8 до 33 мас.% по сравнению с исходным образцом. Основным компонентом газовой фазы, образующимся при механообработке сланца, является водород, а битумоидов - углеводородные соединения (масла). Углеводороды в битумоидах представлены преимущественно н-алканами с числом атомов углерода С12-С35.

В работе приведены результаты процесса окислительного обессеривания (комбинация окисления озоно-кислородной смесью с последующей адсорбционной очисткой) прямогонной дизельной фракции с высоким исходным содержанием серы. Показаны изменения группового состава насыщенных и ароматических углеводородов, сернистых соединений насыщенного и ароматического характера при окислении образца и последующей адсорбционной очистке полученных продуктов. Установлены закономерности изменения индивидуального состава сернистых соединений, происходящие при окислении образца и последующей адсорбционной очистке полученных продуктов.

Изучен состав алканов, циклогексанов, прегнанов, стеранов, диастеранов, би-, три-, тетра- и пентациклических терпанов природных битумов, залегающих в толщах базальтов на севере Хакасии. Показано, что отдельные разновидности битумов различаются составом и содержанием углеводородных структур. В твердых битумах н-алканы доминируют или присутствуют в близкой концентрации со стеранами и терпанами, в вязком битуме основными являются стерановые и терпановые структуры. Основные особенности состава насыщенных углеводородов исследованных битумов обусловлены различным составом исходного органического вещества, термическим воздействием и нивелирующими его, а в случае вязкого битума - определяющими процессами биодеградации.

Изучено влияние поверхностно-активных веществ нефтевытесняющих композиций на состав углеводородов и распределение их в высокопарафинистой нефти и водной фазе в результате термостатирования системы нефть - вода (нефть - композиция) в лабораторных условиях, моделирующих пластовые. Показано, что присутствие композиции в реакционной смеси приводит к увеличению относительного содержания алканов С10-С15 как в нефти, так и в водной фазе.

Исследована конверсия этана в ароматические углеводороды на галлоалюмосиликате структурного типа ZSM-5, модифицированном платиной и палладием. С помощью метода термопрограммированной десорбции аммиака получены данные о кислотных характеристиках катализаторов. Методами просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и спектроскопии характеристического рентгеновского излучения исследована микроструктура и определен состав Pt- и Pd-содержащих цеолитов. Показано, что модифицирование галлоалюмосиликата платиной приводит к существенному повышению его активности и селективности образования ароматических углеводородов.

Рассмотрены совокупность проблем, возникающих в присутствии в структуре битумов неустойчивых фрагментов, и целенаправленное воздействие на них модификаторов и каменного материала разных сортов. Показана возможность предсказания некоторых свойств битумов и асфальтобетонов, а также коррекции этих свойств на основе теоретических достижений в изучении структуры битумных материалов и асфальтобетонов.

Сборник включает тезисы докладов ХIХ Рабочей группы "Аэрозоли Сибири". Обсуждаются результаты теоретических и экспериментальных исследований по следующим направлениям: оптические и микрофизические свойства аэрозоля; химия окружающей среды, аэрозольно-газовые связи, биота и ее влияние на атмосферные процессы; генерация, трансформация и сток аэрозоля; моделирование атмосферных процессов; аэрозоль и климат; антропогенный аэрозоль; методы и средства исследования аэрозоля. Для специалистов в области физики и оптики атмосферы, экологии и исследования загрязнения.

Показано, что, учитывая выявленные ранее закономерности молекулярно-массового распределения углеводородов различных классов в нефтях, можно определять полный групповой углеводородный состав природных углеводородных систем с помощью низковольтного масс-спектрометрического анализа масел, получаемых обессмоливанием нефтей, и измерять групповые концентрации в них углеводородов тридцати структурных типов. Обсуждаются результаты такого анализа более чем сорока разнотипных нефтей и природных битумов различных месторождений и нефтеносных провинций Евразии. Получаемые масс-спектральные данные положены в основу нового подхода к химической типизации нефтей, при котором, в отличие от большинства прежних, традиционных способов классификации характеризуется углеводородный состав изучаемого объекта в целом, а не способов классификации характеризуется углеводородный состав изучаемого объекта в целом, а не его отдельной, как правило, небольшой части.

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.

Сборник содержит тезисы докладов, представленных на тринадцатой ежегодной научной конференции ИТПЭ РАН. Конференция посвящена обзору научных разработок и практических приложений, осуществленных в Учреждении Российской академии наук Институте теоретической и прикладной электродинамики РАН в 2011 году. Цель конференции - обмен информацией, призванный дать импульс развития фундаментальным исследованиям в направлении, определяемом запросами практики, и ускорить внедрение результатов фундаментальных исследований.

Изучены физико-химические и адсорбционные свойства природных цеолитов месторождений Сахаптинского (Красноярский край), Холинского (Читинская область) и Хонгуруу (Якутия). Установлены изменения характеристик цеолитов при контакте со щелочными и кислотными растворами. Сопосталена эффективность изученных цеолитов в процессах адсорбции нефтепродуктов из газовых и водных сред. Найдена корреляция адсорбционной активности и эффективности природных адсорбентов-цеолитов с содержанием Na, K-компонентов и молярным отношением Si/Al в их составе. Полученные результаты позволили рекомендовать изученные цеолиты для разработки адсорбирующих материалов.

Исследована кинетика адсорбции смеси алифатических, ароматических и непредельных углеводородов из газовой фазы на полипролилене, содержащем в его молекулярной кристаллической решетке 5, 18 и 40 мас% атактического стереополимера. Кинетические параметры, константа равновесия и энергия Гиббса адсорбции-десорбции углеводородов определены с помощью программы оптимизации нулевого, первого и второго рода решения многопараметровой задачи. Выявлены некоторые закономерности в изменении этих параметров в зависимости от состава адсорбентов и цикличности процесса адсорбции.

Изучено изменение состава органической части бурого угля при механической обработке в условиях повышенных температур (80-200°С). Механообработка (МО) угля проведена на установке АГО-2 в среде аргона. Для поддержания заданной температуры в ходе проведения эксперимента использован термостат ВТ8-2. На основании анализа ИК-спектров показано, что в процессе механообработки (вне зависимости от температуры) происходят превращения в составе алифатических углеводородов. Механообработка угля при 80-200 оС сопровождается выделением метана и этана при 200°С. С ростом температуры механообработки до 160 оС увеличивается выход хлороформенного битумоида из угля. Заметная деструкция углеводородов начинается с температуры механообработки 200°С.

Проведены экспериментальные исследования по влиянию нефтяных загрязнений на окислительную активность почвенной микрофлоры в процессах деструкции углеводородов. Концентрация нефти в почве до 5 % стимулируент рост и активность почвенного биоценоза. Хроматографический анализ проб остаточной нефти после 60 суточного контакта с почвенной микрофлорой показал значимые изменения в молекулярно-массовом распределении насыщенных углеводородов С9-С32. Введение стимулирующего питательного субстрата повышает биохимическую активность микроорганизмов. За 60 суток контакта с активизированной микрофлорой деструкция нормальных алканов и изопренанов нефти в почве составляет 80-95 %. Максимальной деструкции подверглись н-алканы С9-С15 и С20-С31. Загрязнение нефтью почвы в концентрации 10 % оказывает угнетающее действие на аборигенную микрофлору и процессы окисления углеводородов незначительны.

Механохимической активации был подвергнут мазут, выкипающий при температуре свыше 350 оС, а также его смесь с углем в отношении 5:1 и 2:1 (по массе). В результате механоактивации как мазута, так и смесей мазута с углем образуются новые, более низкомолекулярные соединения.

Для выявления источников органического вещества (ОВ) в осадках глубоководной депрессии ТИРО Средиземного моря проведено исследование состава углеводородов (УВ) и каротиноидов. Показано, что в бассейне прослеживаются две обстановки осадконакопления: типично морская и гипергалинная. В слое осадков 0.60-0.75 м с предполагаемым прослоем бактериального мата обнаружены биомаркеры водорослей и бактерий - обитателей соленых обстановок: изо-С25, сквалан, ликопан, изоликопан, каротин, моно-алкилциклогексаны, трициклические дитерпаны, стерены, гопены, био- и геогопаны. На основе аналогии с УВ отложений мессинских эвапоритов средиземноморского бассейна предложена гипотеза о переотложении ОВ в сапропели депрессии из эвапоритов, слагающих стенки депрессии.

В лабораторных условиях исследовано влияние высоковязкой нефти Усинского месторождения на оксигеназную активность аборигенной почвенной микрофлоры. После периода адаптации, микроорганизмы приспосабливаются к углеводородам высоковязкой нефти и скорость биохимического окисления возрастает. За 60 суток эксперимента утилизация нефти составила 50 %. Анализ остаточных углеводородов нефти методом ИК-спектрометрии показал появление полос поглощения в области 1070, 1165, 1730, 1270, 3300 см-1, что указывает на присутствие большого количества кислородсодержащих соединений и свидетельствует о процессах окисления углеводородов нефти. Хроматомасс-спектрометрический анализ подтвердил интенсивность биодеструкции: утилизация насыщенных ациклических УВ составила 77.5 %, циклических - 99.2 %, алкилбензолов - 99 %, биоароматических - 97-99 %, триароматических - 96 % и полиароматических - 97 %.

С использование современных масс-спектральных и радиоспектрометрических методов установлен структурно-групповой состав мезозойских нефтей Восточно-Гобийского (Дзунбаянского) и Тамсагского нефтеносных районов, а также содержащихся в них углеводородов, смол и асфальтенов. Показаны доминирующая роль алканов, алкилмоноцикланов и алкилмоноаренов среди углеводородов и высокая распространенность алифатических структурных фрагментов в составе высокомолекулярных гетероорганических компонентов нефтей. Эти особенности состава свидетельствуют о том, что описанные нефти практически не были затронуты процессами микробиальной деградации.

Методом инфракрасной спектрометрии исследованы спектры поглощения в области 16-20 мк сернистых концентратов, выделенных из топлив ДА, ТС-1, Т-1. Получены характеристики соединений, входящих в группу "остаточной" серы.

Исследовано влияние модифицирования высококремнеземного цеолита типа ZSM-5 оксидами галлия, цинка, кадмия и смесью редкоземельных элементов на его кислотные и каталитические свойства в реакции ароматизации смеси алканов С3-С4. Показано, что модифицирование приводит к увеличению силы кислотных центров цеолита и селективности образования ароматических углеводородов по сравнению с Н-ВКЦ. Энергии активации десорбции аммиака на цеолитных катализаторах составляют для низкотемпературной формы I 28-43 кДж/моль, высокотемпературных форм II - 30-110 и III - 250 кДж/моль.

Исследованы кинетические зависимости процесса набухания комплексов Li [t-C4H9OB(OR)3] (R=C5H11, C6H13, C7H15, C8H17, C10H21, C12H25) в гептане от длины алкильной группы и температуры. Коэффициент максимального насыщения комплексов растворителем в любом временном интервале зависит от длины R и температуры; с удлинением R критическая температура набухания комплексов повышается. Комплексы набухают неограниченно. Определены кинетические параметры набухания комплексов.

На примере модельных смесей и нефтяных триароматических углеводородов подобраны оптимальные условия проведения высокоэффективной жидкостной хроматографии на различных сорбентах. Показана возможность отделения триароматических углеводородов от тиофеновых, три- и тетрациклических соединений на силикагеле с приватой NH2-группой. Показана эффективность применения фазы ODS-CH для разделения гомологов алкилфенантренов.

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 %.

Выделены и методами масс-спектрометрии и ИК-спектроскопии изучены концентраты высокомолекулярных нефтяных фенолов и их триметилсилильных производных. В исследованных концентратах идентифицированы гомологические ряды многоатомных фенолов - бис-гидроксифенилметанов и других классов фенольных соединений с неконденсированными ароматическими ядрами с брутто-формулами СnH2n-14O2, CnH2n-16O2 и CnH2n-22O3, о присутствии которых в составе концентратов нефтяных фенолов ранее не было известно.