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.

Методами ИК- и 1Н ЯМР-спектроскопии проведено исследование стандартных, использованных индустриальных, моторных масел, выделенных из них смол в сравнении с модельными соединениями. Показано, что смолистые соединения в процессе термических и механических деформаций масел образуются в основном за счет полимеризации (димеризации и тримеризации) протонированных алифатических углеводородов, молекулы которых предварительно претерпели возмущение и искажение исходной пространственной структуры. Небольшая часть смол образуется в результате конденсации окисленных углеводородов.

Выпадение осадка под воздействием внешних факторов - температуры и растворителя обусловлено спиновой природой образованных в процессе эксплуатации масла загрязнений. Эти парамагнитные загрязнения приводят к старению масел. Их полное удаление способствует восстановлению свойств отработавшего масла до уровня базового, но требует достаточных энергетических воздействий.

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.

Проведен анализ тяжелой смолы пиролиза производства ООО "Томскнефтехим" и продуктов ее экстракционно-хроматографического разделения (масла, смолы и асфальтены) методом пиролитической газовой хромато-масс-спектрометрии (ПГХМС). Определены основные структурные фрагменты смол и асфальтенов и индивидуальный состав масел при их разложении в пиролитической камере при 800С в инертной атмосфере. Установлено, что масла представляют собой смесь низкомолекулярных конденсированных ароматических соединений - 3-6-тиядерных ароматических углеводородов с молекулярной массой до 300 а.е.м., а смолы и асфальтены - высокомолекулярные ароматические соединения, молекулы которых сконструированы из 1-2-, 4-5- и 1-2-, 3-4-хядерных ароматических фрагментов соответственно. С использованием методов ПГХМС и ИК-спектроскопии идентифицирован состав высококипящей части тяжелой смолы пиролиза.

Для выбора адсорбентов и способов очистки исследован процесс регенерации отработанного гидравлического масла Shell Tellus T 32. Предложен комбинированный способ его очистки: контактная очистка при комнатной температуре в течение 10 ч с использованием базальтового волокна, модифицированного карбамидом, с последующей перколяционной очисткой с использованием в качестве адсорбента немодифицированного базальтового волокна. После перколяционной очистки возможна дополнительная очистка на многослойном фильтре, содержащем три слоя: полипропиленовое волокно, сферозолу и оксигидроксид железа в отношении 1,65:1, полипролиленовое волокно.

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.

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.

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.

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.

Изучено влияние асфальтенов различной структуры на термический крекинг мальтенов, выделенных из природных битумов Ашальчинского и Мордово-Кармальского месторождений. Асфальтены, выделенные из этих же битумов, разделены на фракции А1 и А2, представляющие собой структуру типа "континент" и "архипелаг" соответственно. Показано, что при термолизе мальтенов обоих битумов в присутствии фракций асфальтенов А1 и А2 образуется дополнительное количество асфальтенов и углеводородов за счет деструкции смол, количество которых уменьшается в продуктах термолиза смесей.

Проведен термолиз сырой нефти при температуре 350оС в течение 1 ч без и в присутствии алюмосиликатов в изотермическом режиме. Проанализирован состав газообразных и жидких продуктов термолиза. По сравнению с исходной нефтью при термическом и термокаталитическом воздейстивии в жидких продуктах реакции снижается количество смол и асфальтенов и возрастает содержание масел. Изучен индивидуальный состав насыщенных (алканов, стеранов, терпанов) и алкилароматических (соединений ряда бензола, нафталина, фенантрена) углеводородов. Показано, что термическое воздействие приводит к увеличению содержания более термически устойчивых м- и n-изомеров алкилтолуолов и алкилфенантренов. Рассчитаны геохимические параметры по составу алкилзамещенных бензолов, нафталинов и фенантренов.

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.

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.