Методическое пособие 742

Задачей следующего этапа исследования стало определение оптимального содержания в питательных средах для культивирования липидоокисляющих бактерий источников углерода и азота. Для решения поставленной задачи готовили питательные среды с учетом потребностей изучаемого штаммов в микроэлементах и содержанием глюкозы и пептона от 1 до 3 %. В качестве минеральной основы для приготовления питательных сред использовали среду № 11 (таблица), в которую добавляли различные сочетания глюкозы и пептона.

Для исследования ростовых характеристик изучаемого штамма в пробирки с 5 мл питательных сред засевали по 0,1 мл суспензии суточной культуры микроорганизмов с концентрацией 109м.к./мл, культивировали при оптимальной температуре в течение 24 ч. Далее определяли оптическую плотность культуральной жидкости. Результаты эксперимента свидетельствуют о том, что для штамма ВГТУ-03 содержание в питательной среде 1 % глюкозы и 1 % пептона является оптимальным.

Составы питательных сред для исследования потребностей липидоокисляющих бактерий в источниках питания и микроэлементах

Рис. 2. Зависимость коэффициента прироста биомассы (К, %) липолитически активного штамма от состава питательных сред

Полученные в ходе экспериментов данные позволили установить, что максимальная

171

скорость роста и накопления биомассы микроорганизмами ВГТУ-03 наблюдается на среде следующего состава: глюкоза - 1 %; пептон -1 %; KCl - 0,1%; NH4NO3 - 0,3 %; MgSO4 - 0,05 %; Na2SO4 - 0,009 %.

На следующем этапе эксперимента была изучена динамика роста ВГТУ-03 при стационарном культивировании на средах, содержащих оливковое масло и свиной жир (1 % масс.). Увеличение численности микроорганизмов в питательной среде, содержащей в качестве источника углерода жир, свидетельствует об утилизации жирового субстрата. Для получения данных об изменении численности исследуемых бактерий, готовили модельную питательную среду следующего состава: K2HPO4 - 0,1 %, MgSO4·7H2O - 0,03 %, CaCl2 - 0,005 %, (NH4)2HPO4 - 0,06 %, NaCl - 0,003 %) + 1 % жирового субстрата. Во флаконы с 50 мл питательной среды, содержащей оливковое масло (во 2-м варианте - свиной жир) засевали 5 мл бактериальной суспензии с концентрацией 109 м.к./мл. Посевы культивировали при 30 °С, без перемешивания, ежесуточно отбирая пробы для определения концентрации микроорганизмов чашечным методом. Результаты эксперимента представлены на рис. 3.

Рис. 3. Динамика изменения численности бактерий ВГТУ-03 при утилизации жировых субстратов

Приведенные графические зависимости показывают, что скорость утилизации бактериями свиного жира выше, чем скорость деструкции оливкового масла. По окончанию эксперимента на поверхности питательной среды с оливковым маслом присутствовали эмульгированная фракция, свиной жир визуально отсутствовал.

Для исследования процесса деструкции жиров при глубинном культивировании осуществляли наращивание биомассы штамма ВГТУ-03 в ферментере на среде оптимального состава №11 (см. выше) в течение 24 ч. Далее полученную культуральную жидкость объемом 1 мл засевали во флаконы со 100 мл модельной питательной среды, содержащей 1 % свиного или куриного жира. Полученные суспензии культивировали при температуре 30 °С и постоянном перемешивании, ежесуточно отбирая пробы для определения концентрации микроорганизмов. Полученные данные свидетельствуют об изменении концентрации биомассы бактерий при глубинном культивировании на жиросодержащих средах, и они представлены в виде графических зависимостей, рис. 4. Представленные на рисунке зависимости свидетельствуют о том, что куриный жир утилизируется микроорганизмами более интенсивно, по сравнению со свиным жиром. Данный факт объясняется тем, что температуры плавления куриного жира ниже, чем у свиного, поэтому первый более доступен для усвоения бактериями и способствует интенсивному индуцированию липазы. Кроме того, установлено, что при утилизации свиного жира способ культивирования ВГТУ-03 не влияет на скорость деструкции субстрата бактериями.

Таким образом, в результате проведенных исследований определены оптимальные условия культивирования липидоокисляющего бактериального штамма для максимального выхода биомассы. Установлено, что максимальная интенсивность роста ВГТУ-03 наблюда-

172

ется при 30 °С.

Экспериментально был подобран оптимальный состав питательной среды с учетом потребностей микроорганизмов в источниках питания и микроэлементах. Определено, что для накопления биомассы штамму ВГТУ-03 необходимо наличие в питательной среде по 1 % глюкозы и пептона. Наличие солей фосфора, цинка и железа существенно снижает интенсивность роста изучаемого штамма. Исследована динамика роста ВГТУ-03 при стационарном и глубинном культивировании на модельных средах, содержащих различные жировые субстраты. Показана возможность утилизации различных жировых загрязнений при стационарном и глубинном культивировании ВГТУ-03.

Рис. 4. Динамика роста ВГТУ-03 при глубинном культивировании на средах, содержащих свиной и куриный жиры

Литература

1.Arvanitoyannis I.S., Ladas D. Meat waste treatment methods and potential uses / I.S. Arvanitoyannis, D. Ladas // International journal of food science + technology. - 2008. - Vol. 43. - Issue 3. - P. 543-559.

2.Поскрякова, Н.В. Разработка основы биопрепарата для деструкции жиров [Текст]: автореферат дисс. канд. биол. наук: 03.00.23 / Н.В. Поскрякова. - Уфа, 2007. - 24 с.

3.Колотова О.В. Выделение и изучение липидоокисляющих микроорганизмов - обитателей Северного Каспия [Текст] / О.В. Колотова, И.В. Соколова, И.В. Владимцева, Т.В. Беленькова, В.С. Шевцова // Вестник Казанского технологического университета. - Казань: Изд-во «Казанский национальный исследовательский технологический университет», 2017. - Т. 20. - № 6. - С. 135-138.

4.Владимцева, И.В. Подбор температурного режима культивирования бактериальных деструкторов органических загрязнений сточных вод [Текст] / И.В. Владимцева, О.В. Колотова, И.В. Соколова, С.П. Никонорова, А.А. Тихонова, Е.Ю. Исайкина // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург: Изд-во «Оренбургский госуд. аграрный ун-т», 2017. - №3(65). - С. 205-207.

ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет»

V.S. Shevtsova, O.V. Kolotova, L.A. Shevchenko, P.S. Slyusareva

STUDY OF THE BACTERIAL DESTRUCTION’ PROCESS OF ANIMAL FATS - THE POLLUTANTS OF INDUSTRIAL WASTEWATERS

During the laboratory studying the optimal conditions of the producing biomass by the bacterial strain –lipase enzyme - were identified: the cultivating temperature, power supplies and microelements needs. The growth dynamics of the microorganism was studied with modelling mediums contained different fat substrates

Key words: sewage, bacterial strains, biopreperations, fat-containing pollution, power supplies, microelements

173

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «The Volgograd State Technical University»

УДК 553.7+631.4 (470.32)

С.В. Бочаров

ПРИЗНАКИ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЛЕЧЕБНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД ЕГНЫШЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ТУЛЬСКАЯ ОБЛАСТЬ)

Техногенное изменение минеральной воды «Егнышевская» под влиянием функционирования животноводческих комплексов проявилось в некотором увеличении концентраций хлора, сульфат иона, кальция, отразившееся на возрастании минерализации и жесткости. Среди редких элементов изменение, связанное с техногенезом, не существенно

Ключевые слова: минеральные воды, Московский артезианский бассейн, водоносный горизонт, водоупор, водообмен, пьезометрический уровень, техногенез

Месторождение минеральных вод «Егнышевское» расположено на севере Тульской области и приурочено к юго-западной периферии Московского артезианского бассейна. Минеральные воды локализованы в елецко-лебедянском водоносном горизонте верхнего девона (D3el-lb). Этот водоносный горизонт имеет повсеместное распространение на севере Тульской области и приурочен к трещиноватым известнякам и доломитам одноименных свит верхнего девона. Нижним водоупором водоносного горизонта служат плотные глинистые известняки, и мергели подстилающей задонской свиты [1]. Четкого регионального водоупора между елецким и перекрывающим его лебедянским горизонтом не прослеживается, так как глинистые карбонатные породы нижнефаменского яруса верхнего девона сменяются аналогичными, но более доломитизированными среднефаменскими отложениями [2].

Севернее широты г. Тулы подземные воды елецко-лебедянского горизонта попадают в зону замедленного водообмена, при этом пьезометрический уровень подземных вод прослеживается практически на одних абсолютных отметках (152 - 153 м). Замедленный поток воды обусловлен повсеместным распространением верхнего водоупора, представленного мощным слоем гипса, который является препятствием для вертикальной фильтрации вод и дренирования их реками Ока и Упа. Мощность елецко-лебедянского водоносного горизонта колеблется в пределах 30 - 75 м. Водообильность горизонта меняется в довольно широких пределах, что зависит от степени трещиноватости водовмещающих известняков и доломитов. Так, дебиты скважин при их опробовании составляли от 2 - 2,5 дм3/с до 150 - 180 дм3/с при понижениях 6 - 28 м; величины удельных дебитов варьировали от 2 до 16 м3/с [3].

В течение 2008 - 2010 гг. было отобрано 8 проб из скважин, пробуренных на участке распространения минеральных вод для характеристики их качества и установления соответствия санитарно-гигиеническим нормам и правилам, предъявляемым к минеральным водам [4]. Результаты химических анализов воды, выполненных в ФГУ «РНЦ ВМиК Минсоцздрава России» (г. Москва), приведены в табл. 1. Из приведенных данных следует:

-подземные воды елецко-лебедянского горизонта относятся к слабоминерализованным водам (минерализация 4,9 - 5,8 г/дм3) со слабокислой и нейтральной реакцией (рН 6,47 - 7,24);

-воды очень жесткие, величина общей жесткости изменяется в интервале 51,9 - 58,0 мг-экв/дм3;

-воды характеризуются сложным химическим составом: по анионному составу - хло- ридно-сульфатные, по катионному - от натриево-магниево-кальциевых до магниево- натриево-кальциевых. При этом содержание катионов варьируется от 24 - 26 до 37 - 39 %.

За более чем годовой период наблюдений за стабильностью химического состава минеральных вод можно сделать следующие выводы:

-изменение содержания во времени отмечены для всех компонентов, при этом размах варьирования составляет от 69 - 73 мг/дм3 для катионов кальция и магния; до 195 - 249

174

мг/дм3 для аниона хлора и катиона натрия;

-с учетом количественного содержания компонентов изменчивость их в процентном отношении составляет от 5,5 % - для сульфат аниона до 37 % - для катиона натрия;

-диапазон изменения минерализации составил 0,5 г/дм3, что соответствует 9 % ее средней величины.

По химическому составу, в соответствии с классификацией минеральных вод [5-7], подземные воды елецко-лебедянского горизонта из скважины санатория «Егнышевка» относятся к минеральным лечебно-столовым XVII группы («Ижевская» № 1; ГОСТ 13273-88).

Нормируемые для лечебно-столовых минеральных вод соли азота (аммоний-ион, нит- рит-ион, нитрат-ион) отмечены в количествах 0,01 - 1,5 мг/дм3, 0,0 - 0,01 мг/дм3 и 0,0 - 1,0 мг/дм3 соответственно. Токсичные тяжелые металлы и редкие элементы в воде не обнаружены или присутствуют в количествах, значительно более низких, чем предельно допустимые концентрации (табл. 2). Также отсутствуют естественные и техногенные радионуклиды.

Обращает внимание крайне низкое содержание в воде стронция, хотя в подземных водах задонско-оптуховского водоносного комплекса (D3zd-op), отделѐнного от елецколивинского слабоводоносным задонским горизонтом (D3zd), стронций постоянно присутствует в повышенных количествах, иногда даже до 65 мг/дм3 [7].

Таким образом, можно сделать вывод, что содержание основных ионов и микроэлементов в минеральной воде «Егнышевская» находятся в диапазонах значений, соответствующих нормативным показателям для водной среды, не испытавшей ни природного, ни техногенного загрязнения [8].

Таблица 2 Содержание тяжелых металлов и редких элементов в минеральной воде «Егнышевская»

В 2016 г. в районе пос. Егнышевка были организованы два крупных фермерских хозяйства по откорму крупного рогатого скота. Возникла проблема оценки техногенного изме-

175

нения водоносных горизонтов под влиянием очистных сооружений, обслуживающих животноводческие комплексы. Наиболее существенные изменения качества воды были установлены для водоносных горизонтов верхнего структурно-гидрогеологического этажа, представленные пресными подземными водами зоны активного водообмена. Некоторые изменения коснулись и состава минеральных вод елецко-лебедянского водоносного горизонта. Так, среди главных типообразующих компонентов увеличилось содержание хлора до 1360-1385 мг/дм3, сульфат аниона до 2420-2482 мг/дм3, кальция до 684-692 мг/дм3, щелочных металлов до 785-800 мг/дм3. Возросла также минерализация воды до 5,9-6,2 г/дм3, увеличилась жесткость воды до 60 мг-экв/дм3. Среди тяжелых металлов и редких элементов влияние техногенных процессов проявилось в меньшей степени. Тем не менее, увеличилось содержание железа до 0,2-0,25 мг/дм3, мышьяка до 0,0002-0,0003 мг/дм3. Содержания стронция и кадмия изменения не претерпели.

Литература

1.Савко А.Д. Геология Воронежской антиклизы / А.Д. Савко //Труды научноисследовательского института геологии Воронежского государственного университета. - Воронеж: Изд-во «Воронеж. гос. ун-т», 2002. - Т. 12. - 165 с.

2.Смирнова А.Я. Минеральные воды России: учеб. пособие / А.Я. Смирнова, В.Л. Бочаров. - Воронеж: Изд-во «Менеджер», 1996. - 132 с.

3.Вогман Ю.С. Экологическая оценка минеральных вод месторождения «Егнышевка» (Тульская область) / Ю.С. Вогман // Актуальные проблемы геологии докембрия, геофизики и геоэкологии: матер. XXI молодежной конф., посвящ. памяти чл.-корр. АН СССР К.О. Кратца. - СПб.: Изд-во «ФГБУН институт геологии и геохронологии докембрия Российской академи наук (ИГГД РАН)», 2010. - Т. 1 - С. 92-94.

4.Бочаров С.В. Экологические проблемы регулирования правоотношений в сфере водного законодательства / С.В. Бочаров // Обеспечение безопасности в чрезвычайных ситуациях: матер. VII Междунар. науч.-практ. конф. - Воронеж: Изд-во «ФГБОУВПО «Воронежский государственный технический университет»», 2011. - Ч. I. - 260 с. - С. 238-242.

5.Посохов Е.В. Минеральные воды (лечебные, промышленные, энергетические) / Е.В. Посохов, Н.И. Толстихин. - Л.: Изд-во «Недра», 1977. - 240 с.

6.Иванов В.В. Классификация подземных минеральных вод / В.В. Иванов, Г.А. Невраев //Труды Центрального института курортологии и физиотерапии / М-во здравоохранения

СССР. Очерки по минеральным водам СССР; Вып. 1. - М.: Изд-во «Недра», 1964. - 168 с.

7.Бочаров В.Л. Геохимия стронция в подземных водах юго-западной краевой части Московского артезианского бассейна (Орловская область) / В.Л. Бочаров, К.А. Селезнѐв // Вестник Воронеж. ун-та. Серия: Геология. - Воронеж: Изд-во «Воронежский государственный университет», 2012. - № 2. - С. 179-189.

8.Гольдберг В.М. Взаимосвязь загрязнения подземных вод и природной среды: монография / В.М. Гольдберг. - Л.: Изд-во «Гидрометеоиздат», 1987. - 248 с.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

S.V. Bocharov

SIGNS OF TECHNOGENIC POLLUTION OF MEDICINAL MINERAL WATERS EGNYSHEVKA FIELD (TULA REGION)

Technological change mineral water the «Egnyshevka» under the influence of the functioning of livestock farms has shown a slight increase of the concentrations of chlorine, sulfate ion, calcium, was reflected in the increase in mineralization and hardness. Among the rare elements in the change connected with technogenesis, is not essential

Key words: mineral waters of the Moscow artesian basin, aquifer, aquiclude, water, piezometric level, technogenesis

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Voronezh State University»

176

УДК 543.5; 544.3; 504.06

В.А. Горюнов, Т.С. Калинина

ВОПРОСЫ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА И ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Рассмотрены физические и физико-химические методов анализа полимерных материалов и продуктов их термической деструкции, предложен комплексный метод, позволяющий значительно ускорить скорость исследований

Ключевые слова: промышленная экология, полимеры, термодеструкция, термический анализ, ИК-спектроскопия, хроматография, термодинамика

Производство полимеров представляет собой одну из наиболее динамично развивающихся отраслей промышленности. Рост производства неизбежно связан с образованием отходов на всех стадиях производства и переработки полимерных материалов. Поэтому актуальность проблемы их утилизации, а так же вреда приносимого здоровью людей и окружающей среде, по-прежнему остается одной из основных.

Рассматривая экологические проблемы, связанные с полимерными материалами, можно выделить следующие аспекты экологической безопасности:

1.При разработке полимерных материалов необходимо учитывать наличие в них примесей, которые могут быть небезопасными для здоровья человека.

2.Необходимо исключить, или свести до минимума, возможность образования вредных для здоровья человека веществ, возникающих в процессе эксплуатации различных полимеров под воздействием тепла, света или других внешних явлений.

3.Необходимо разработать безопасные для человека и окружающей среды методы переработки полимерных отходов.

Сложности, возникающие при решении этих задач, во многом связаны с тем, что полимерные материалы, как правило, являются многокомпонентными системами, так как для их создания используют, помимо полимера, различные компоненты [1].

Многокомпонентность полимеров часто приводит к тому, что их производство и использование осложняется нежелательным процессом выделения из материала вредных низкомолекулярных веществ. Специфической особенностью полимерных материалов так же является образование при нагреве и горении огромного количества разнообразных продуктов деструкции, в том числе токсичных и высокотоксичных веществ.

Рассмотренные проблемы приводят к необходимости решения ряда задач:

1.Исследование поведения полимерных материалов в различных технологических и эксплуатационных процессах.

2.Анализ токсичности и пожаровзрывоопасности газообразных продуктов, выделяющихся в процессе нагрева и термодеструкции полимеров.

3.Разработка метода прогнозирования физико-химических свойств и показателей пожаровзрывоопасности веществ, на всех этапах производства и переработки, с использованием минимального количества экспериментальных данных.

4.Необходимость разработки систем, автоматически контролирующих технологические процессы производства и переработки полимеров с целью снижения выбросов.

Решение этих задач невозможно без исследования протекающих в полимерных материалах процессов с помощью физических и физико-химических методов анализа.

Дифференциальный термический анализ (ДТА) - метод исследования, заключающийся в нагревании или охлаждении образца с определенной скоростью и записи временной зависимости разницы температур между исследуемым образцом и образцом сравнения (эталоном), не претерпевающим никаких изменений в рассматриваемом температурном интервале. Так же сходным с ДТА является метод ДСК (дифференциально-сканирующая калориметрия) фиксирующий зависимость теплового потока dH/dT (Дж/с), требуемого для поддержания одинаковой температуры образца и эталона, от температуры.

177

При синхронном ТГ-ДТА/ДСК анализе одновременно измеряется изменение теплового потока и массы образца как функция от температуры или времени. При этом, в зависимости от цели эксперимента, может использовать различная контролируемая атмосфера, как инертного газа, так и содержащая кислород при моделировании процессов окисления [2].

Подобный синхронный анализ не только увеличивает производительность измерений, но и упрощает интерпретацию результатов, благодаря возможности разделить эндо- и экзотермические процессы, не сопровождающиеся изменением массы (фазовые переходы), и те, при которых происходит изменение массы (деструкция).

Таким образом, термические методы анализа позволяют решать комплекс практических задач:

- установление предельной температуры переработки пластмассы в изделия из рас-

плава,

-оценка термостабильности полимера и расплава полимера,

-выбор добавок для регулирования свойств полимера по их поведению при нагрева-

нии.

Проблемой синхронного термического анализа материалов становится невозможность провести анализ выделяющихся в процессе окисления и термодеструкции газов. В связи с чем, в настоящее время для приборов синхронного термического анализа предусмотрено совмещение с инфракрасными Фурье-спектрометрами, масс-спектрометрами и хроматографа-

ми [3].

Подобный блок высокоточных приборов позволяет:

-изучить температурный интервал, температуру плавления, изменение температуры плавления под влиянием различных факторов, определить теплоту плавления. И на основании получившихся данных идентифицировать состав смесей кристаллизующихся полимеров, сделать выводы об особенностях структуры полимеров;

-изучать процессы получения полимеров, определять оптимальные условия этих процессов, исследовать влияние состава исходной смеси на скорость реакции. Получить в широком интервале температур, сведения как о потере массы полимера вследствие выделения летучих продуктов разложения, так и о тепловых эффектах, возникающих при этом;

-определить температуры начала и определенных стадий деструкции, максимальной скорости и окончания физико-химических процессов в условиях испытания полимеров, а так же на основе опытных данных рассчитать их кинетические параметры - порядок реакции и энергию активации.

-провести качественный и количественный анализ выделяющихся в процессе термодеструкции полимерных материалов газообразных продуктов и определить их токсичность.

Однако остается вопрос оперативного контроля технологических процессов, который невозможно разрешить без разработки метода расчета термодинамических свойств и показателей пожаровзрывоопасности веществ на основе минимального количества экспериментальных данных.

Авторами [4] была предложена методика расчета термодинамических свойств ряда органических веществ и их бинарных растворов, рассчитанных по стандарту идеального газа на основании зависимости давления насыщенного пара (Р) от температуры (T) кипения, что позволяет рассчитывать свойства индивидуальных веществ и растворов с использованием минимального количества экспериментальных данных. Так же, на основании этих данных может быть рассчитан ряд важнейших показателей пожаровзрывоопасности, к которым относятся температуры вспышки, воспламенения, температурные пределы распространения пламени огнеопасных жидкостей [5].

Одним из методов, позволяющих исследовать термодинамические свойства органических соединений и их растворов, является уже рассмотренный метод термогравиметрического анализа (ТГА), в рамках которого возможно определение давления насыщенного пара (Р) индивидуальных веществ и систем, а также энтальпий испарения с использованием неболь-

178

ших навесок вещества, без необходимости применения глубокого вакуума, существенно сокращая длительность эксперимента.

Для индивидуального вещества скорость испарения с единицы поверхности можно описать формулой Лэнгмюра, при условии химической устойчивости вещества при переходе его из конденсированной фазы в парообразное состояние:

где P - давление насыщенного пара при температуре Т, α - коэффициент испарения, М - молекулярная масса испаряющегося вещества, R - универсальная газовая постоянная.

Таким образом, при известной величине коэффициента испарения давление насыщенного пара (Р) можно определить через скорость испарения.

При испарении в глубокий вакуум, когда отсутствует конденсация вещества, коэффициент испарения равен единице. В условиях ТГА эксперимента, в присутствии продувочного газа, коэффициент испарения принимает значения, меньше единицы, и зависит от скорости потока.

Основная трудность реализации данной методики заключается в необходимости точного определения коэффициент испарения, который зависит не только от условия эксперимента, но и от свойств изучаемого вещества, что приводит к отклонениям по сравнению со стандартными веществами.

При учете молекулярно-кинетических и диффузионных процессов [6] в условиях ТГА эксперимента рассматривается молярный поток вещества, испаряющегося с плоской поверхности конденсированной фазы:

где α - скорость потока (расхода) продувочного газа, - отношение плотности пара к плотности конденсированной фазы исследуемого вещества, D - коэффициент диффузии испаряемого вещества в продувочном газе; x0 - расстояние, на которое диффундируют испаряющиеся молекулы.

Поскольку коэффициент диффузии в паровой фазе незначительно изменяется с ростом температуры, то при испарении низколетучих соединений при высоком расходе продувочного газа коэффициент испарения принимался константой для данного вещества.

Предложенная методика позволяет не только определить давление насыщенного пара исследуемого вещества, но и другие физико-химические параметры исследуемого соединения: коэффициент диффузии его паров в продувочном газе, а также плотность его конденсированной фазы (на основе значения - отношения плотностей паровой и конденсированной фаз). Сопряжение прибора синхронного термического анализа с ИК-Фурье-спектрометром или хроматографом позволяет опередить не только изменение массы конденсированного вещества, но и концентрацию паров веществ в паровой фазе.

В этом случае, процесс испарение n-компонентного раствора можно описать системой дифференциальных уравнений:

где xi - мол. доля i-компонента в расворе, yi - мол. доля i-компонента в паровой фазе, m - масса расвора.

Экспериментально определяя изменение состава паровой фазы в изотермических условиях можно рассчитать давления насыщенного пара (Р) исследуемых веществ и на основе известных соотношений [7] рассчитать термодинамические функции (химические потенциалы, избыточная энергия Гиббса и избыточная энергия Гельмгольца) веществ, а так же значе-

179

ния температуры вспышки, воспламенения, температурные пределы распространения пламени.

Таким образом, комплексное физико-химическое исследование с использованием приборов синхронного термического, хроматографического и спектрального анализа позволяет не только получить исчерпывающие данные по процессам термического разложения полимерных материалов. Но и на основе термодинамических данных о процессах оптимизировать технологические процессы, снижая возможные выбросы на этапе производства.

Литература.

1.Черников А.И. Экологическая безопасность производства и применения полимерных материалов [Текст] / А.И. Черников, В.А. Горюнов, Е.А. Воробьев, П.О. Панов // Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. - Воронеж: Изд-во «Воронежский институт Государственной противопожарной службы Министерства РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям

иликвидации последствий стихийных бедствий», 2016. - Т. 1. - № 1 (7). - С. 364-366.

2.Альмяшев В.И. Термические методы анализа: учеб. пособие. [Текст] / В.И. Альмяшев, В.В. Гусаров. - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ (ЛЭТИ), 1999. - 40 с.

3.Сутягин В.М., Ляпков А.А. Физико-химические методы исследования полимеров [Текст]: учеб. пособие / В.М. Сутягин, А.А. Ляпков. - Томск: Изд-во «Томского политехнического университета», 2008. - 130 с.

4.Сунцов Ю.К. Температура кипения и избыточные термодинамические функции растворов пропанол-2 н-алкилпропаноаты [Текст] / Ю.К. Сунцов, В.А. Горюнов // Журнал физической химии. - М.: Изд-во «ФГУП «Академический научно-издательский, производст- венно-полиграфический и книгораспространительный центр «Наука»», 2012. - Т. 86. - № 7. - С. 1173.

5.Сунцов Ю.К. Взаимосвязь энергии Гельмгольца с температурой вспышки веществ в гомологических рядах н-алкилэтаноатов, н-спиртов и кетонов [Текст] / Ю.К. Сунцов, Ю.Н. Сорокина, A.М. Чуйков, B.А. Горюнов // Пожаровзрывобезопасность. - М.: Изд-во «Пожнаука», 2016. - Т. 25. - № 3. - С. 27-33.

6.Ралис Р.В. Определение давления насыщенного пара низколетучих веществ на основе изучения скорости испарения методом термогравиметрического анализа [Текст] / Р.В. Ралис, Г.С. Яблонский, А.А. Слободов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - СПб.: Изд-во «ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»», 2015. - Том 15. - № 6. - С. 1072-1080.

7.Морачевский А.Г. Термодинамика равновесия жидкость-пар [Текст] / А.Г. Морачевский, Н.А. Смирнова, Е.М. Пиотровская и др.; под ред. А.Г. Морачевского. - Л.: Изд-во «Химия», 1989. - 344 с.

ФГБОУ ВО «Воронежский институт Государственной противопожарной службы МЧС России»

V.A. Goryunov, T.S. Kalinina

QUESTIONS OF PHYSICO-CHEMICAL RESEARCH OF TECHNOLOGICAL PROCESSES OF PRODUCTION AND PROCESSING OF POLYMER MATERIALS

Physical and physicochemical methods of analysis of polymer materials and products of their thermal destruction are considered, a complex method is proposed that allows to speed up the research speed considerably

Key words: industrial ecology, polymers, thermal destruction, thermal analysis, IR spectroscopy, chromatography, thermodynamics

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Voronezh institute of the State fire-prevention services of the Ministry of Emergency Situations of Russia»

180