- •«Тверской государственный технический университет»
- •Дипломная работа на тему: «магнитные катализаторы для конверсии углеводов в сырьё для производства биологически активных веществ»
- •Тверской государственный технический университет
- •Задание на дипломную работу
- •Содержание
- •Введение
- •1 Общая часть
- •1.1 Методы получения наночастиц магнетита
- •1.1.1 Гидролиз смеси хлоридов железа(II) и (III) (метод Массарта)
- •1.1.2 Синтез в обратных мицеллах
- •1.1.3 Термолиз металлсодержащих соединений
- •1.2 Применение магнитных нанокомпозитов в качестве сорбентов
- •1.2.1 Магнитные нанокомпозиты на основе летучей золы
- •1.2.2 Магнитные нанокомпозиты на основе хитина (хитозана)
- •1.3 Применение магнитных нанокомпозитов в медицине
- •1.3.1 Композит магнетит-бентонит в адресной доставке лекарств
- •1.4 Магнитные нанокомпозиты в гетерогенном катализе
- •1.4.1 Магнитные нанокатализаторы в реакциях гидрирования
- •1.4.2 Магнитные нанокатализаторы в реакциях окисления
- •1.4.3 Магнитные нанокатализаторы в реакциях этерификации
- •1.4.4 Магнитные нанокатализаторы в гидролизе целлюлозы
- •2 Специальная часть
- •2.1 Материалы и оборудование
- •2.1.1 Материалы
- •2.1.2 Оборудование
- •2.2 Методики синтеза магнитных нанокомпозитов
- •2.2.1 Методика 1 (прекурсор – железа (III) нитрат)
- •2.2.2 Методика 2 (прекурсор – железа (III) хлорид)
- •2.2.3 Модификация магнитных нанокомпозитов рутением
- •2.3 Методики исследования нанокомпозитов в катализе
- •2.3.1 Гидрирование мальтозы до мальтита
- •2.3.2 Гидрогенолиз целлюлозы до гликолей
- •2.3.3 Гидролитическое гидрирование инулина до маннита
- •2.4 Результаты и обсуждение
- •2.4.1 Физико-химические исследования композитов на основе siralox
- •2.4.2 Физико-химические исследования композитов на основе спс
- •2.4.3 Исследования нанокомпозитов в гетерогенном катализе
- •3 Безопасность и экологичность
- •3.1 Общие требования техники безопасности при работе в химической лаборатории
- •3.2 Требования пожарной безопасности при работе в химических лабораториях
- •3.2.1 Противопожарные требования к помещениям и оборудованию химических лабораторий
- •3.2.2 Противопожарные требования к содержанию территории химической лаборатории
- •3.2.3 Общие требования пожарной безопасности при работе в химической лаборатории
- •3.3 Требования электробезопасности при работе в химической лаборатории
- •3.4 Характеристики веществ, используемых в работе
- •4 Организационно-экономическая часть
- •4.1 Расчет материальных затрат
- •4.2 Расходы на оплату труда
- •4.3 Отчисления в социальные фонды
- •4.4 Амортизационные отчисления
- •4.5 Прочие расходы
- •4.6 Смета затрат на проведение исследования
- •Заключение
- •Список использованных источников
4.2 Расходы на оплату труда
Исследования проводились одним студентом-дипломником в течение трех месяцев. Следовательно, в качестве оплаты труда принимается его стипендия за этот период:
Оплата труда за руководство дипломной работой рассчитывается умножением часовой ставки дипломного руководителя на количество часов, выделяемое на одного студента:
Расходы на оплату труда составляют сумму расходов на оплату труда исполнителя и дипломного руководителя:
4.3 Отчисления в социальные фонды
Размер отчислений в социальные фонды составляет 30% от расходов на оплату труда:
4.4 Амортизационные отчисления
Годовая
норма амортизации
принимается равной 10% от стоимости
оборудования.
В соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 1.01.2002 г. № 1 «О Классификации основных средств, включаемых в амортизационные группы» оборудование, используемое в проведении данных исследований, относится к пятой амортизационной группе (имущество со сроком полезного использования свыше 7 лет до 10 лет включительно).
Оборудование, приведенное в таблице 2, используется более 10 лет. Таким образом, его остаточная стоимость по состоянию на 1 апреля 2024 года равна нулю.
4.5 Прочие расходы
Прочие расходы включают в себя разного рода расходы, связанные с обслуживанием оборудования и содержанием помещений (ремонт, смазка, освещение, вентиляция, уборка помещения и т.п.). Они принимаются в размере 50 % от фонда оплаты труда:
4.6 Смета затрат на проведение исследования
В таблице 23 представлена смета затрат на проведение исследования согласно приведенным расчетам.
Таблица 23 – Смета затрат на проведение исследования
Элемент затрат |
Сумма, руб. |
Доля, % |
|
32531 31706 825 |
50,81 49,52 1,29 |
|
17500 |
27,33 |
|
5250 |
8,19 |
|
0 |
0 |
|
8750 |
13,67 |
Итого: |
64031 |
100 |
Анализ сметы затрат свидетельствует о том, что проведенное исследование является трудо- и ресурсоемким. Почти половина денежных средств затрачивается на приобретение исходного сырья, в частности, дорогостоящего гидроксотрихлорида рутения (IV). Наименьшие затраты приходятся на электроэнергию.
Определение экономической эффективности проведенных исследований в настоящее время не представляется важным, так как их отдельные результаты нельзя выразить общепринятыми для экономических расчётов показателями. Большее значение имеет влияние этих исследований на темпы научно-технического прогресса.
Заключение
Проведен литературный обзор по теме дипломной работы. Проанализированы основные методы синтеза магнитных наночастиц и композитов на их основе для различных применений. Показано, что магнитные нанокомпозиты имеют высокий потенциал применения в качестве сорбентов, систем адресной доставки лекарств и катализаторов различных органических реакций.
Разработаны методики синтеза магнитоотделяемых катализаторов на основе полимерной матрицы СПС (3% Ru-Fe3O4/СПС MN270) и оксидной формы алюмосиликата SIRALOX 40/490 (3% Ru-Fe3O4-SIRALOX 40/490), отличающихся высокими значениями намагниченности насыщения порядка 4,0-4,5 э.м.е./г.
Данные катализаторы были предложены для процессов гидрирования мальтозы до мальтита, гидролитического гидрирования инулина до маннита и гидрогенолиза целлюлозы до гликолей.
Использование 3% Ru-Fe3O4/СПС MN270 в реакции гидрирования мальтозы показало, что вследствие снижения удельной поверхности путем введения наночастиц магнетита получились более низкие значения конверсии мальтозы по сравнению с немагнитным катализатором. Селективность по мальтиту для обоих катализаторов составляла около 100 %.
При использовании 3% Ru-Fe3O4/СПС MN270 в процессе гидролитического гидрирования инулина была получена высокая селективность по манниту – 48,7 %, при 100 %-ной конверсии исходного полисахарида. При этом производительность полимерного катализатора оказалась выше, чем у катализатора на основе мезопористого SiO2, что делает его перспективным для использования в процессе гидролитического гидрирования инулина.
При использовании 3% Ru-Fe3O4/СПС MN270 в процессе гидрогенолиза целлюлозы конверсия составила 100 %, селективность по ЭГ и ПГ 22,6 и 20,0 % соответственно. Производительность полимерного катализатора оказалась выше на 35 % для ЭГ и на 20 % для ПГ, чем у катализатора на основе мезопористого SiO2.
Катализатор 3% Ru-Fe3O4/СПС MN270 показал высокую стабильность в гидротермальных условиях реакции. Он легко отделяется от катализата внешним магнитным полем и может повторно использоваться без существенной потери активности, что делает его перспективным для использования в процессах конверсии растительной биомассы.
Катализатор 3% Ru-Fe3O4-SIRALOX 40/490 был испытан только в процессе гидрогенолиза целлюлозы, где показал невысокие значения селективности по ЭГ и ПГ 2,2 и 5,6 % соответственно. Поскольку данный катализатор отличается развитой удельной поверхностью, мезопористостью и высокой кислотностью, имеет смысл исследовать его каталитические свойства в других типах реакций.
Перед проведением исследований изучены требования техники безопасности при работе в химической лаборатории.
Анализ сметы затрат показал, что проведенное исследование является трудо- и ресурсоемким. Почти половина денежных средств затрачена на приобретение исходного сырья. Всего на проведение исследования затрачен 64031 рубль.
Подводя итог, можно констатировать, что задачи, поставленные на начальном этапе исследования, решены, следовательно, цель дипломной работы достигнута.
