tech-2022_12(105)

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Анализ полученных данных показал, что в ис- чистоты продукта и обеспечить его пищевую безвред- следуемых образцах продукта соотношение белков, ность. Данная термообработка приводит к снижению жиров и углеводов отличается от «идеального», энзиматического действия липазы, протеазы и ли- наиболее благоприятного для максимального удо- поксигеназы зародыша и, как следствие, увеличению влетворения как пластических, так и энергетических срока хранения смеси. потребностей организма человека. Наиболее близкими к идеальному по соотношению белков и жиров явля- В целом, анализируя полученные данные, можно ются образцы с включением ЛМ. сделать вывод о том, что введение ЛМ в рецептуру полуфабрикатов принципиально меняет уровень Ещё одним немаловажным аспектом качества биологической ценности продукта и улучшает его смесей является наличие и сбалансированность в них качественные характеристики. Так, полученная с минеральных веществ и витаминов. Так, в исследуе- использованием ЛМ атола по цвету практически мых смесях наблюдается избыточное по отношению не отличалась от образцов сравнения, при этом имела к кальцию содержание фосфора и магния, что снижает приятный привкус, аромат и доминировала по резуль- степень усвоения данных элементов человеческим татам сенсорной оценки. организмом. Наиболее близкое к рекомендуемому соотношение кальция и магния установлено в вари- Таким образом, установлено, что пищевой цен- анте I, а кальция и фосфора – в варианте III. ности и безопасности перспективной добавкой для мучнисто-жировых композитов являются необезжи- Использование ЛМ в приготовлении полуфаб- ренные семена льна масличного, являющегося тради- риката для атолы, коим является МЖС, имеет ряд ционным пищевым продуктом, что особенно важно преимуществ, так как при её приготовлении преду- при питании беременных и лактирующих женщин в сматривается обжаривание муки в безводном жире, послеродовом периоде. что позволит повысить степень микробиологической Список литературы: 1. Аминов С. Таджикские национальные блюда. 2-е изд. доп. и перераб. / С. Аминов, А.С. Ванукевич, С.С. Аминов. –Душанбе: «Ирфон», 1988.– 208 с. 2. Джураева Н.Р. Пути повышения пищевой ценности мучнисто-жировых смесей для питания женщин в послеродовом периоде/ Н.Р. Джураева, И.Б. Исабаев, Н.Д. Ишниязова, А.П. Нечаев // Масложировая промышленность. – 2016. - №5. – С. 22-25. 3. Джураева Н.Р. Использование мучнисто-жировых смесей для питания женщин в послеродовом периоде Н.Р. Джураева, И.Б. Исабаев, Н.Д. Ишниязова// Материалы IX Международной конференции «Масложировой комплекс России: Новые аспекты развития». – М.: МГУПП, 2016.– С.112-116. 4. Gutte K.B. Bioactive Components of Flaxseed and Health Benetits/ K.B. Gutte, A.K. Sahoo, R.C. Ranveer// International Journal Pharm. Sci. Res. – 2015. - №9. – P.42-51. 5. Goyal A. Flax and flaxseed oil: an ancient medicine & modern functional food/ A. Goyal, V. Sharma, N. Upadhyay, S. Gill, M. Sihag// Journal Food Sci. Technol. – 2014.- №51 (9). – P.1633-1653. 6. Ganorkar P.M. Flaxseed – a nutritional punch/ P.M. Ganorkar, R.K. Jain// International Food Research Journal. – 2013.- №20 (2). – P.519- 525. 7. Султаева Н.Л. Исследование семян льна и разработка на их основе технологии хлебобулочных изделий / Н.Л. Султаева, В.С. Перминова// Интернет – журнал «Науковедение». – 2015. – Т.7. - №1 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/145TVN115.pdf . 8. Миневич И.Э. Использование семян льна и льняной муки в технологии мучных кондитерских изделий / И.Э Миневич, Л.Л. Осипова, Т.Б. Цыганова// Хлебопечение России. – 2018. - №3. – С.38-41. 9. Пащенко Л.П. Использование семян льна для повышения биологической ценности хлебобулочных изделий / Л.П. Пащенко, Г.Г. Странадо, Н.Н. Булгакова // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2003. − № 4 − С. 82-85. 10. Нурматов Р.Ш. Районированные сорта сельскохозяйственных культур и гибриды тутового шелкопряда селекции НИИ САО ВАСХНИЛ/ Р.Ш. Нурматов, З.М. Каримова, Н.В. Куцнецова. – Ташкент: «Мехнат», 1990. – 83 с. 42

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. DOI - 10.32743/UniTech.2022.105.12.14758 ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗУБЧАТЫХ ВАЛОВ УНИВЕРСАЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ОБРАБОТКИ СУХОФРУКТОВ Хуррамов Акбар Илхомович (PhD), ст. преподаватель кафедры “Общетехнические дисциплины”, Чирчикское высшее танковое командно-инженерное училище, Республика Узбекистан, г. Чирчик E-mail: [email protected] JUSTIFICATION OF THE PARAMETERS OF THE GEAR SHAFTS OF THE UNIVERSAL DRIED FRUIT PROCESSING DEVICE Akbar Khurramov (PhD), Senior lecturer of the Department of General Technical Disciplines, Chirchik Higher Tank Command Engineering School, Republic of Uzbekistan, Chirchik АННОТАЦИЯ В статье освещается расчёт качества раскалываемых сухофруктов и степень повреждения косточек при обосновании параметров зубчатых валов универсального оборудования с использованием эмпирических выражений для переработки сухофруктов. ABSTRACT The article highlights the calculation of the quality of split dried fruits and the degree of damage to the bones when justifying the parameters of gear shafts of universal equipment using empirical expressions for processing dried fruits. Ключевые слова: зубчатые валы, количество оборотов, качество затвора, диаметр валов, повреждения ядеров, требования к качеству, эмпирические выражения, возможность расчета. Keywords: gear shafts, number of revolutions, shutter quality, shaft diameter, damage to magazines, quality require- ments, empirical expressions, the possibility of calculation. ________________________________________________________________________________________________ На основе анализа проведенных первичных В результате экспериментов были изготовлены экспериментов, с увеличением числа оборотов зуб- зубчатые валы диаметрами 95, 115, 135, 155 мм и про- чатых валов улучшилось и молниеотвод зубчатых ведены опыты. Радиус ребер обоих зубчатых валов колес. А при высоком уровне числа оборотов одинаков, т. е. 14 мм, высота, поднятая от диаметра зубчатых валов 165 мин-1 не повысилось низкое зубчатых валов равна 4 мм, расстояние между зуб- качество зажигания (90%). При сокращении чатыми валами 9,5-10 мм. Полученные результаты количества оборотов зубчатых валов с целью умень- показаны на рисунке 1 ниже [1-6]. шения повреждений ядрышек, то есть 125 мин-1, то качество удара при этом составило 83,9%. При этом По проведенному исследованию выяснилось, что для улучшения качества расколки необходимо найти независимо от величины диаметра зубчатых валов с подходящие характеристики диаметра и числа увеличением числа оборотов валов повысилось каче- оборотов зубчатых валов. ство расколки косточек. Например, Если число обо- ротов на зубчатом валу диаметром 95 мм выбрано равным 85 мин-1, качество расколки косточек 75 %, при числе оборотов 165 мин-1. Он составил 92,1% (рис. 1а, кривая 1). __________________________ Библиографическое описание: Хуррамов А.И. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗУБЧАТЫХ ВАЛОВ УНИВЕР- САЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ОБРАБОТКИ СУХОФРУКТОВ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 12(105). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14758

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. а) б) Рисунок 1. качество расколки сухофруктов (Cht) и повреждения ядрышек (Shu) в зависимости от диаметра зубчатых валов (D) и частоты вращения (n): 1. D=95 мм; 2. D=115 мм; 3. D=135 мм; 4. D=155 мм Для зубчатых валов диаметром 155 мм при в дальнейших экспериментах нужно установить количестве оборотов зубчатых валов 85 мин-1 если диаметр зубчатых валов 125-135 мм, число оборотов качество расколки 93,1 %, количество оборотов при 115-135 мин-1. [9, 10] его приближении к 115-125 мин-1 качество расколки составило 100 % (рис. 1-а, кривая линия 4). Изменение качества расколки косточек и повре- жденности ядрышек в зависимости от диаметра Анализ линий в разных направлениях на рисунке зубчатых валов и числа оборотов соответственно 1-а показывает, что с увеличением числа оборотов нужно определять следующими эмпирическими соот- зубчатых валов постоянно повышается и качество ношениями: расколки косточек. Так как при увеличении числа оборотов увеличивается частота взаимодействия зуб- По качеству расколки косточек: чатых валов с косточками. При диаметре зубчатых • для 95 мм зубчатого вала валов 135-155 мм и количестве оборотов, близких Сht = 59,7000 + 0,3157D, R2 = 0,8848; к 120-145 мин-1, качество расколки косточек соста- • для 115 мм зубчатого вала вило 100 %. Cht = 64,9000 + 0,3300D, R2 = 0,9964; Именно такая закономерность была выявлена • для 135 мм зубчатого вала и при повреждении ядрышек косточки (рис.1 - б). По мере увеличения диаметра зубчатых валов и Cht = 56,7142 + 0,7845 D - 0,0032, R2 = 0,9812; числа оборотов выросли и показатели повреждения • для 155 мм зубчатого вала ядрышек. Например, при диаметре зубчатых валов 95 мм, количестве оборотов 85 мин-1 повреждение Cht = 60,2081 + 0,6961D - 0,0028D2, R2 = 0,9962. ядрышек не выявлены, при количестве оборотов По повреждению ядрышек: 165 мин-1 повреждение ядрышек составил 4,4% • для 95 мм зубчатого вала (рис.1 - б, кривая линия 1). [7, 8] Shu= 4,7865 - 0,0799 D + 0,0005 D2, R2 = 0,89861; При диаметре зубчатых валов 155 мм, количестве • для 115 мм зубчатого вала оборотов 85 мин-1 повреждение ядрышек составлял 2,2%, при количестве оборотов 165 мин-1 повреждение Shu = 4,2439 - 0,08285 D + 0,0006 D2, R2 = 0,9992; ядрышек увеличивался до 7%. • для 135 мм зубчатого вала На основе различных линий, проведенных на Shu = 3,1257 - 0,0410 D + 0,0003 D2, R2= 0,9855; рисунке 1 известно, что для того, чтобы свести к мини- • для 155 мм зубчатого вала муму количество повреждений ядрышек, диаметр зубчатых валов нужно уменьшить. И, конечно же, Shu = 3,6748 - 0,0344 D + 0,0002 D2, R2 = 0,9841. качество расколки косточек также должно соответ- Вышеупомянутые эмпирические выражения ствовать требованиям качества. Исходя из этого, позволяют рассчитать качество расколки косточек и степень поврежденности ядрышек при изучении диа- метра зубчатых валов и количества оборотов [11]. Список литературы: 1. Khurramov A.I. Abdiyev R.M., Kurbannazarov H.Kh., Khusanova D.K., Fomichov A.V., Usanov F.I. Technology for Enriching the Daily Food Ration of Military Personnel with Oil from Kernels / Khurramov, A.I. // International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. – India, 2021. - Vol. 8, Issue 10, pp. 18320-18323. 2. Хуррамов А.И., Туркменов Х.У., Эргашев Ж.Н. Устройство для раскалывания скорлупы косточек плодов и извлечения ядер. / А.И. Хуррамов, Х.У. Туркменов, Ж.Н. Эргашев // “Молодой учёный”. Международный научный журнал. М.: 2018. -Част 1., С. 48-51. 3. Мардонов А.И. Такомиллаштирилган чақиш қурилмасининг кинематик ва динамик параметрлари / А.И. Мардонов, И.А. Аширбеков // Агро – илм. – Т., 2015. - 4 [36]-сон. – Б. 91-93. 44

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. 4. Хуррамов А.И. Мева данаги ва ёнғоқларни мағзини ажратиш учун чақиш қурилмасининг параметрлари / А.И. Хуррамов // Ўзбекистон аграр фани хабарномаси. – Т., 2017. -2 (68)-сон. – Б. 104-109. 5. Хуррамов А.И. Мева данакларини чақиш ва мағзини ажратиш қурилмаси механизмининг синтезини шакллантириш / А.И. Хуррамов, // Ўзбекистон аграр фани хабарномаси. – Т., 2018. -2 (72)-сон. –Б. 84-89. 6. Хуррамов А.И. Мевали дарахт данакларини ва ёнғоқларни чақиш қурилмасининг асосий конструктив параметрлари ва иш режимини асослаш / А.И. Хуррамов, И.А. Аширбеков, Б.А. Юнусов, // Ўзбекистон аграр фани хабарномаси, – Т., 2015.- 1 (59)-сон. –Б. 99-104. 7. Хуррамов А.И. Моддий таъминот бўлинмалари учун мева данакларини чақиш ва мағзини ажратиш қурилмаси технологиясини ишлаб чиқиш. / А.И. Хуррамов // Ёнғин-портлаш хавфсизлиги. –Т., 2020. -2 (5)-сон. – Б. 125-132. 8. Хуррамов А.И. Мудофаа саноати тизимлари учун ишлаб чиқилган данак чақиш қурилмасининг юклаш бункери ҳажми ҳисоби / А.И. Хуррамов // Зирҳли қалқон Илмий–ахборот журнали. Чирчиқ, 2021. -1(4)-сон / ҲДФУ. – Б. 146-148. 9. Хуррамов А.И. Мудофаа саноати тизимида қўшинларни қуруқ озиқ-овқат маҳсулотлари билан таъминлашни такомиллаштиришнинг аҳамияти / А.И. Хуррамов // Зирҳли қалқон Илмий–ахборот журнали. Чирчиқ, 2021. - 4 М (6)-сон. – Б. 31-35. 10. Хуррамов А.И. Мева данакларини чақиш ва мағзини ажратиш қурилмасининг иш жараёнини асослаш / А.И. Хуррамов, Б.А. Юнусов, Ш.З. Худойбердиев // Агро илм.- Т., 2018. -2 (52)-сон.- Б. 108-109. 11. A.I. Khurramov, M.M. Nabiyev, A.Sh. Rakhimov, M.A. Madgaziyev, U.I. Rakhimov, A.V. Fomichov. Justification of the process of operation of the device for splitting and extracting kernels from fruit seeds for material support units // International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. – India, 2021. - Vol. 8, Issue 3, pp. 16825-16827. 45

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ N-МЕТИЛДИЭТАНОЛАМИНА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ Ауесбаев Алишер Уснатдинович базовый докторант, Институт общей и неорганической химии АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Хурмаматов Абдугаффор Мирзаабдуллаевич д-р техн. наук, Институт общей и неорганической химии АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Исмаилов Ойбек Юлибоевич PhD., Институт общей и неорганической химии АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] THE RESULTS OF CALCULATION OF THE THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF N-METHYLDIETHANOLAMINE DEPENDING ON TEMPERATURE Alisher Auesbaev Basic doctoral student, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent Abdugaffor Khurmamatov DSc., Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent Oybek Ismailov PhD., Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ В работе рассмотрены теплофизические свойства водного раствора N-метилдиэтаноламина. Концентрация N-метилдиэтаноламина в водном растворе варьировалась с 30% по 50% масс. Все теплофизические свойства были исследованы при атмосферном давлении, а диапазон температуры варьировалась от 20 до 150оС с интервалом 10оС. Расчётные исследования показали, что теплофизические свойства в основном зависят от температуры и концентрации амина. Также наблюдался, что график теплоёмкости бинарных смесей в зависимости от температур меняется линейно, а график теплопроводности полиномиально. При расчете коэффициента теплопроводности для чистого N-метилдиэтаноламина при температурах 20÷140оС было определено снижение значения теплопро- водности. А в случае водном растворе с 30%, 40% и 50%-ом массовом содержании N-метилдиэтаноламина при температуре 20÷140оС коэффициент теплопроводности повысился. __________________________ Библиографическое описание: Ауесбаев А.У., Хурмаматов А.М., Исмаилов О.Ю. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ТЕПЛО- ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ N-МЕТИЛДИЭТАНОЛАМИНА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 12(105). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14712

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. ABSTRACT In this work, the thermophysical properties of an aqueous solution of N-methyldiethanolamine were studied. The concentration of N-methyldiethanolamine in an aqueous solution was dissolved from 30% to 50% of the mass. All thermophysical properties were investigated under atmospheric control, the temperature range varied from 20 to 150°C with an interval of 10°C. Computational studies show that thermophysical properties mainly depend on temperature and amine concentration. It was also observed that the heat capacity graph of binary mixtures varies linearly with temperature, while the heat conductivity graph changes polynomially. When calculating the thermal conductivity coefficient for the net value of N-methyldiethanolamine at a temperature of 20÷140°C, a decrease in thermal conductivity was determined. And in the case of an aqueous solution with 30%, 40% and 50% mass content of N-methyldiethanolamine at a temperature of 20÷140°C, the thermal conductivity coefficient is increased. Ключевые слова: теплофизические свойства, N-метилдиэтаноламин, теплоёмкость, теплопроводность, объёмное расширение, бинарная смесь. Keywords: thermal properties, N-methyldiethanolamine, heat capacity, thermal conductivity, volumetric expansion, binary mixture ________________________________________________________________________________________________ Введение. Технология регенеративной абсорбции H2O) [11] и (AMP + сульфолан + H2O) [12] в широком с использованием водных растворов алканоламинов диапазоне температур. В данной работе проведены обеспечивает эффективный способ улавливания CO2, расчеты по определению теплофизические свойства который является основным фактором глобального (теплоемкости и теплопроводности) водных смесей потепления. Однако водные растворы алканоламина третичных аминов (МДЭА + H2O) в интервале обладают некоторыми недостатками, такими как температур от 20 до 150оС. высокая скорость коррозии оборудования, высокие энергозатраты на регенерацию и потребность в Методы и материалы. Для жидкости теплоем- большом объеме абсорбера. Новый растворитель с кость определяется как количество тепловой энергии высокой скоростью и емкостью абсорбции CO2 и (Дж), затрачиваемой на нагрев 1 кг нефтепродукта на меньшими затратами энергии на регенерацию может 1 К. В зависимости от условий определения различают значительно уменьшить эти недостатки. Энергия, изобарную теплоёмкость (при постоянном давлении необходимая для регенерации насыщенного СО2 Ср), изохоную теплоёмкость (при постоянном объеме аминового растворителя, составляет 80% от общей Сv). Теплоёмкость при постоянном давлении Ср стоимости улавливания СО2 [1]. Таким образом, для больше теплоёмкости при постоянном объеме Сv. разработки нового растворителя данные об энтальпии абсорбции имеют огромное значение, поскольку они Для жидкостей изобарная теплоёмкость незна- напрямую связаны с потребностью в энергии на этапе чительно превышает изохорную, т.е. Ср=Сv [13]. регенерации растворителя. Поэтому для расчета теплоёмкости было использовано уравнение (1). Аминовые растворы в большинство случаях ис- пользуются для удаления кислых газов, таких как Ход работы заключается в том, что для начала углекислый газ (CO2) и сероводород (H2S), из газовых рассчитали коэффициент теплопроводности для чи- потоков в газовой, синтетической и нефтеперера- стого МДЭА при 300С по уравнению (5). Далее батывающей промышленности. Алканоламины, такие по уравнению (4) проведены расчеты по определению как моноэтаноламин (МЭА), дигликоламин (ДГА), коэффициента теплопроводности при температурах диэтаноламин (ДЭА), диизопропаноламин (ДИПА), 20÷140оС. триэтаноламин (ТЭА) и N-метилдиэтаноламин (МДЭА), 2-амино-2-метил-1-пропанол (АМП), 2-(2- Результаты и обсуждения амино-этиламино), триэтаноламин можно исполь- В работах [14] приведены экспериментальные зовать в качестве абсорбента в процессах удаления данные в зависимости плотности, вязкости и тепло- кислых газов [2-5]. Значения теплоемкости растворов ёмкости водных растворов ДЭА и МДЭА. Для расчета алканоламинов имеют важное значение для проекти- удельной теплоёмкости Ср (кДж/кг*К) бинарных рования теплообменного оборудования, используе- смесей МДЭА+H2O использован следующие урав- мого в процессах газоочистки. О теплоемкости чистых нения: алканоламинов сообщалось в литературе [6]. Неко- торые теплоемкости для водных растворов смешан- ������������ = ������1 + ������2������ − ������3������ + ������4������������ (1) ного алканоламина также доступны в литературе, такие как (МЭА + МДЭА + H2O) [7,8], (MEA + AMP + где t – температура, оС; С – концентрация амина, масс.доли; а1, а2, а3, а4 – коэффициенты. Значения а1, H2O) [8,9], (MEA + 2-PE + H2O) [10], (DEA + AMP + а2, а3, а4 представлены в таблице.1: Таблица 1. Значения коэффициентов а1, а2, а3, а4 в уравнении (1) для МДЭА Физические свойства а1 а2*103 а3*103 а4*104 ������������ 4,103 1,05 15,5 1,26 47

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Обобщенные результаты расчетов по опреде- зависимости от состава бинарных смесей при тем- лению теплоемкости метилдиэтаноламина по (1) в пературах 20÷150оС представлены в табл.2. Таблица 2. Результаты расчета по определению теплоёмкости смеси МДЭА и вода в зависимости от концентрации при температурах от 0оС К до 150оС К Соотношение массовый доли МДЭА Температура, оС Теплоёмкость, кДж/кг*К и вода, масс.доли/масс.доли 0,3/0,7 20 4,1201 0,4/0,6 30 4,130984 0,5/0,5 40 4,141862 50 4,15274 60 4,163618 70 4,174496 80 4,185374 90 4,196252 100 4,20713 110 4,218008 120 4,228886 130 4,239764 140 4,250642 150 4,26152 20 4,118808 3 4,129812 40 4,140816 50 4,15182 60 4,162824 70 4,173828 80 4,184832 90 4,195836 100 4,20684 110 4,217844 120 4,228848 130 4,239852 140 4,250856 150 4,26186 20 4,11751 30 4,12864 40 4,13977 50 4,1509 60 4,16203 70 4,17316 80 4,18429 90 4,19542 100 4,20655 110 4,21768 120 4,22881 130 4,23994 140 4,25107 150 4,2622 48

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Из табл. 2 видно, что повышение температуры 20 до 150оС использовано уравнение Филиппова, от 20 до 150оC приводят к линейному росту значения которое описывает зависимость теплопроводности от температуры: теплоемкости для смеси 0,3МДЭА+0,7H2O от 4,120106 до 4,26152 кДж/(кг·К), для смеси 0,4МДЭА+0,6H2O ������������ = ������30[1 − ������(1 − 300������)], (4) от 4,118808 до 4,26186 кДж/(кг·К) и для смеси где ������30 – коэффициент теплопроводности при тем- 0,5МДЭА+0,5H2O от 4,11751 до 4,2622 кДж/(кг·К). пературе 300C, Вт/(м⋅К); β –коэффициент объемного Предельные значения теплоемкости смесей в зависи- расширения, 1/К; t – температура, 0C. мости от роста доли амина в их составе составляет: Коэффициент теплопроводности жидкостей при 4,120106÷4,11751 кДж/(кг·К) - при 20оC и 4,26152÷ 4,2622 кДж/(кг·К) – при 150оC, соответственно. 300С пропорционален изобарной теплоемкости (Ср ), плотности (ρ) и вязкости (μ): Для определения коэффициент теплопроводности ������30 = А ⋅ ср ⋅ 3√������������ бинарных смесей МДЭА+H2O с достаточной точ- ностью вычисляется по правилу аддитивности: ������см = ∑������������=1(������������ ⋅ ���������′��� ), (5) или (2) где ������30 – коэффициент теплопроводности при 300С, ������см = ∑������������=1(������������ ⋅ ������������), (3) Вт/(м ⋅ К); μ –динамический коэффициент вязкости, Па ⋅ с; ρ – плотность, кг/м3, А –коэффициент, зави- где ������см - теплопроводность смеси жидкостей; сящий от степени ассоциации жидкости. Для ассо- ������������ - теплопроводность i-го компонента смеси, ������������ - циированных жидкостей (вода) – А = 3,58·10-3, для массовая доля i-го компонента смеси, ���������′��� - мольная доля неассоциированных (бензол) – А = 4,22·10-8 [15, 16]. i-го компонента смеси, n – количество компонентов. Удельная теплоемкость при температуре T=30°C, Для определения коэффициента теплопроводно- сти бинарной смеси следует соблюдать рекоменда- ср = 2,32 кДж/(кг °C) [17]. Для расчета коэффици- цию: ента объемного расширения β (1/К) объектов иссле- дования в интервале от 20 до 150оС использована формула (6): если ������1 > ������2 и ������1 > ������2, то применяют формулу (2); ������ = 1 ∗ (������1 − 1), (6) если ������1 > ������2 и ������1 < ������2, то применяют формулу (3). Т2−Т1 ������2 В нашем случае принимается формула (3). где Т2 − Т1 – интервал температуры, оС; ������1 и ������2 - Поскольку молярная масса МДЭА больше чем вода, соответственно, плотность сырья при температурах Т1 а теплопроводность меньше. и Т2, кг/м3. Для расчета значения коэффициента тепло- На рис.1. приведены результаты расчетов значе- проводности (Вт/(м⋅К)) в интервале температуры от ний коэффициента ������ сырья при температурах 20÷140оС, выполненные по уравнению (6). 0,0012 Коэффициент объёмного 0,001 расширения 0,0008 0,0006 β 0,0004 0,0002 0 Температура, 0С Рисунок 1. Зависимость коэффициента объёмного расширения от температуры для чистого МДЭА 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 49

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Для того, чтобы расчеты были более точными коэффициента объемного расширения меняется в среднем на 0,00005 и 0,00006.. коэффициент объемного расширения для чистого амина рассчитали каждый 10оС. Результаты расчетов значений коэффициента теплопроводности чистого амина (МДЭА) при тем- Из рис.1. видно, что с повышением температуры пературах 20÷140оС, выполненные по уравнению (4), приведены на рис.2. величина коэффициента ������ чистого МДЭА увеличи- вается экспоненциально и при повышении темпера- туры на каждом 10оС интервале значение 4,9 4,8 4,7 λ, мВт/м•К 4,6 4,5 4,4 4,3 4,2 4,1 20 40 60 80 100 120 140 0 t, 0C Рисунок 2. Зависимость коэффициента теплопроводности чистого МДЭА от температуры Из рис.2 видно, что с повышением температуры, Для расчета коэффициента теплопроводности значения коэффициента теплопроводности амина смеси в разных массовых соотношениях воспользо- снижается полиномиально (параболический). Предел вались данными по теплопроводности воды, которые такого снижения коэффициента теплопроводности приведены в литературе [18]. (мВт/м·К) исследуемого жидкости составляет от 4,82 до 4,2. Результаты расчета значении коэффициента теплопроводности бинарных смесей при температу- рах 20÷140оС рассчитанные по уравнению (3) при- ведены на рис.3. λ, Вт/м•К 0,6 1 0,5 2 0,4 3 0,3 0,2 0,1 0 20 40 60 80 100 120 140 t, 0C Линия 1 - 0,3МДЭА+0,7H2O, линия 2 -0,4МДЭА+0,6H2O, линия 3 -0,5МДЭА+0,5H2O Рисунок 3. Зависимость коэффициента теплопроводности бинарных смесей МДЭА от температуры Из рис.3 видно, что с повышением температуры, 0,48076, для 0,4МДЭА+0,6H2O от 0,34633 до 0,41268, значения коэффициента теплопроводности бинарных а для 0,5МДЭА+0,5H2O - от 0,28941 до 0,3446. смесей 0,3МДЭА+0,7H2O, 0,4МДЭА+0,6H2O и Надо отметит, что при одинаковой температуре 0,5МДЭА+0,5H2O увеличивается параболически. Предел такого повышения коэффициента теплопро- значение коэффициента теплопроводности бинарных водност (Вт/м·К) исследуемых смесей составляет, смесей зависит от содержания воды. Смеси с боль- соответственно для 0,3МДЭА+0,7H2O от 0,40324 до шим содержанием воды имеют высокие значения коэффициента теплопроводности. 50

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Вывод. Расчётным путём были определены пре- 20÷140оС: 0,3МДЭА+0,7H2O – 0,42074÷0,48076, 0,4МДЭА+0,6H2O – 0,36132÷0,41268 и дельные значения теплоёмкости бинарных смесей 0,5МДЭА+0,5H2O – 0,3019÷0,3446. МДЭА+H2O (кДж/кг К) при температурах 20÷140оС: 0,3МДЭА+0,7H2O – 4,120106÷4,26152, Результаты показали, что при одинаковой тем- 0,4МДЭА+0,6H2O – 4,118808÷4,26186 и пературе значение коэффициента теплопроводности 0,5МДЭА+0,5H2O – 4,11751÷4,2622. Также были определены расчётным путём предельные значения бинарных смесей зависит от содержания воды. коэффициенты теплопроводности (Вт/м·К) бинар- Смеси с большим содержанием воды имеют высо- ных смесей МДЭА+H2O при температурах кие значения коэффициента теплопроводности. Список литературы: 1. L. Rodier, K. Ballerat-Busserolles, J.Y. Coxam. Enthalpy of absorption and limit of solubility of CO2 in aqueous solutions of 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, 2-[2-(dimethyl-amino)ethoxy] ethanol, and 3-dimethyl- amino-1-propanol at T = (313.15 and 353.15) K and pressures up to 2 MPa, J. Chem. Thermodyn. 42 (2010) 773–780. doi:10.1016/j.jct.2010.01.015. 2. Veawab A., Aroonwilas A., Tontiwachwuthikul P., 2002. CO2 absorption performance of aqueous alkanolamines in packed columns. Fuel Chem. Div. Prep. 47, 49 – 50. 3. Gray M., Soong Y., Champagne K., Pennline H., Baltrus J., Stevens Jr., R., Khatri R., Chuang S., Filburn T., 2005. Improved immobilized carbon dioxide capture sorbents. Fuel Process. Technol. 86, 1449 – 1455. doi:10.1016/j.fuproc.2005.01.005. 4. Rao A.B., Rubin E.S., 2002. A technical, economic, and environmental assessment of amine-based CO2 capture technology for power plant greenhouse gas control. Environ. Sci. Technol. 36, 4467 – 4475. https://doi.org/10.1021/es0158861. 5. Ma’mun S., Dindore V.Y., Svendsen H.F., 2007. Kinetics of the reaction of carbon dioxide with aqueous solutions of 2-((2-aminoethyl) amino) ethanol. Ind. Eng. Chem. Res. 46, 385 – 394. doi:10.1021/ie060383v. 6. M. Mundhwa, A. Henni. Molar Heat Capacity of Various Aqueous Alkanolamine Solutions from 303.15 K to 353.15 K.J. Chem. Eng. Data 52 (2007) 491–498. https://doi.org/10.1021/je0604232. 7. Y.-J. Chen, T.-W. Shih, M.-H. Li. Heat Capacity of Aqueous Mixtures of Monoethanolamine with N-Methyldieth- anolamine. J. Chem. Eng. Data 46 (2001) 51–55. https://doi.org/10.1021/je0000367. 8. K. Zhang, B. Hawrylak, R. Palepu, P.R. Tremaine. Thermodynamics of aqueous amines: excess molar heat capacities, volumes, and expansibilities of {water + methyldiethanolamine (MDEA)} and {water + 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP)}. J. Chem. Thermodyn. 34 (2002) 679–710. https://doi.org/10.1006/jcht.2002.0937. 9. Y.-J. Chen, M.-H. Li. Heat Capacity of Aqueous Mixtures of Monoethanolamine with 2-Amino-2-methyl-l-propanol. J. Chem. Eng. Data 46 (2001) 102–106. https://doi.org/10.1021/je000146d. 10. T.-W. Shih, Y.-J. Chen, M.-H. Li. Heat capacity of aqueous mixtures of monoethanolamine with 2-piperidineethanol. Thermochim. Acta 389 (2002) 33–41. DOI:10.1016/S0040-6031(02)00012-6. 11. Tzn-Wei Shih; Meng-Hui Li. Heat Capacity of Aqueous Mixtures of Diethanolamine with 2-amino-2-methyl-l-pro- panol. Fluid Phase Equilib. 202 (2002) 233–237. https://doi.org/10.1016/S0378-3812(02)00139-5. 12. Sheng-Chih Ho, Ji-Miao Chen, Meng-Hui Li. Liquid heat capacity of aqueous sulfolane+2-amino-2-methyl-1- propanol solutions. Journal of the Chinese Institute of Chemical Engineers 2007, 38 (3-4) , 349-354. https://doi.org/10.1016/j.jcice.2007.01.004. 13. Технология переработки нефти. В 2-х частях. Часть первая. Первичная переработка нефти / Под ред. О.Ф. Глаголевой и В.М. Капустина. – М.: Химия, КолосС, 2006. – 400 с.: ил. – (Учебники и учеб. Пособия для студентов ВУЗ). 14. Chakma A., Maisen A. // Hydracarbon Processing. – 1984. – V. 63, № 6. – P. 21-26. 15. Долматова М.О. Тепловые и массообменные процессы в химической технологии : учеб. пособие / М.О. Дол- матова ; [науч. ред. В.А. Никулин] ; М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т.— Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2019. — 96 с. 16. Е.М. Шадрина, Г.В. Волкова. Определение теплофизических свойств газов, жидкостей и водных растворов веществ: метод. указания // Иван. гос. хим.-технол. ун-т.– Иваново, 2009. – 80с. 17. Лаврантиев И.А. Анализ применения новых сорбентов в процессах абсорбционной очистки технических и природных газов от сероводорода и углекислого газа // Доклад на семинаре в ОАО «Гипрогазоочистка» 21-23 май, 2001. – 5 с. 18. Волков А.И., Жарский И.М. Большой химической справочник / А.И. Волков, И.М. Жарский. – Мн.: Современная школа, 2005. - 608 с. 51

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕРМОФОСФАТОВ ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ФОСФОРИТОВ ЦЕНТРАЛЬНЫХ КЫЗЫЛКУМОВ Ахтамова Мафтуна Зайнитдин кизи канд. техн. наук (PhD), ассистент, Навоийский государственный горный институт, Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: [email protected] Шукуров Азимжон Рахимжон угли ассистент, Навоийский государственный горно-технологический университет, Республика Узбекистан, г. Навои RESULTS OF RESEARCHING THERMOPHOSPHATES OBTAINED FROM PHOSPHORITES CENTRAL KYZYLKUMS Maftuna Akhtamova PhD, assistant, Navoi State Mining Institute, Republic of Uzbekistan, Navoi Azimjon Shukurov Assistant, Navoi state university of mining and technology, Republic of Uzbekistan, Navoi АННОТАЦИЯ Данная работа направлена на получение термофосфатного удобрения, эффективность которого будет высокой при внесении неразбавленной фосфоритовой руды под осеннюю вспашку, которая нерастворима в воде при разных температурах и времени в оптимальных пропорциях с хлоридом натрия, сульфатом, карбонатом калия, хлоридом, сульфатными солями, сильвинитом и оксидом кремния/углем, которые более активны. ABSTRACT This work is aimed at obtaining a thermophosphate fertilizer, the effectiveness of which will be high when making undiluted phosphorite ore for autumn plowing, which is insoluble in water at different temperatures and times in optimal proportions with sodium chloride, sulfate, potassium carbonate, chloride, sulfate salts, sylvinite and oxide silicon / carbon, which are more active. Ключевые слова: термофосфаты, фосфорит, сильвинит, термообработка, кальцинированная сода, рентгено- фазовый анализ, ИК-спектры. Keywords: thermophosphates, phosphorite, sylvinite, thermal treatment, X-Ray analysis, IR-spectrum. ________________________________________________________________________________________________ Эффективное использование химических средств, Для определения химического и минералогиче- в том числе минеральных удобрений, которые явля- ского состава фосфатного сырья нами были проведены ются одним из основных факторов при выращива- рентгенографический, ИК- спектроскопический и нии высоких и качественных урожаев из сельско- дифференциально-термический анализы. хозяйственных культур, является одной из актуальных задач. В связи с этим необходимо увеличить объем Рентгенофазовый анализ исходного фосфорита и ассортимент производства удобрений, не вымыва- (рис. 1), показал, что дифракционные полосы 3,43; ющихся атмосферными водами при внесении культур 3,16; 2,79; 2,71; 1,936; 1,877; 1,837; 1,780 Å при- перед посадкой, но содержат фосфор и фосфорно- надлежат к фторкарбонатапатиту, межплоскостные калиевые питательные компоненты, которые дей- расстояния 3,03; 2,29; 1,908 Å характеризуют при- ствуют на растение нормальным и медленным об- сутствие в фосфоритах кальцита. Дифракционная разом на протяжении всего его вегетационного полоса 3,32 Å по всей видимости принадлежит периода. кварцу. __________________________ Библиографическое описание: Ахтамова М.З., Шукуров А.Р. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕРМОФОС- ФАТОВ ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ФОСФОРИТОВ ЦЕНТРАЛЬНЫХ КЫЗЫЛКУМОВ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 12(105). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14813

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Рисунок 1. Рентгенограмма исходного фосфатного сырья Центральных Кызылкумов В ИК-спектрах фосфо-рита проявляются явные массы при нагреве исследуемого образца фосфорита полосы (рис. 2) поглощения, соответствующие анти- до 900оС, составляет 20,61%. Эндоэффекты в области симметричным валентным и деформационным 90-160оС соответствуют удалению адсорбированной колебаниям иона РО43-. Понижение симметрии пра- вильного тетраэдра РО43- до С2 приводит к расщеп- воды на внутренней поверхности межкристальных лению трижды вырожденного колебания на три в области частот 566-600 см-1 и 1026-1066 см-1. В спек- минералов, входящих в состав фосфорита и нерас- трах фосфорита частоты колебаний 880; 1430 см-1 относятся к кальциту творимой части удобрений. Эндоэффекты в интервале 160-330 оС отвечают О замещении иона РО43- в молекуле фторапатита на СО32- группу, вероятно, можно судить по смещению началу удалению конституционной воды из состава максимумов полосы колебания РО43- в высокоча- стотную область за счет наложения карбонатной образцов. Дальнейшее увеличение температуры со- полосы поглощения в составе фосфатного минерала. Слабо и средней интенсивности частоты 2500 и провождается выгоранием органических веществ, 3320 см-1 принадлежат колебаниям кристаллизаци- онной, а также физически адсорбированной на по- обезвоживанием минералов – примесей. Широкий верхности зерен минералов воды. неглубокий эндотермический эффект при 330-775оС Дериватограммы образцов (рис. 3) были отсняты обусловлен наложением эффектов полиморфного на дериватографе Паулик-Эрдей до 900оС. Потеря превращения кварца, началом декарбонизации каль- I nte ns ity 3849 2,052 циевых минералов. Скорость потери массы значи- 3012 2,383 2657 3,499 тельно возрастает в области разложения карбонатных 2405 3,865 минералов при 775-935 оС, при этом сопровождаю- щаяся потеря массы образцов 13,11% отвечает в основном, интенсивному разложению кальцита [3]. 4 пыл после обжига 812,1 3,637 3,8 3,6 1265 0,2466 3,4 3,2 3 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 4000 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 Wavenumbers [1/cm] Рисунок 2. ИК-спектры исходного фосфатного сырья Центральных Кызылкумов 53

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Анализ данных электронно-микроскопического K, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ca, Ti, Fe, Yb, W) элементов – исследо-вания показывает, что в двух образцах всего в первом и 13 – во втором (отсутствуют Ti и Yb) в обнаружено присутствие 15 химических (C, O, Na, различных количественных соотношениях. Рисунок 3. Дериватограмма исходного фосфатного сырья Содержания элементов (Na, K, Mg, Cl), образую- производства УП Кунградского содового завода, щих более водорастворимые составные части фос- а так же SiO2xН2О химический чистый [2]. форитов, заметно больше во втором, чем в первом пласте образце. Количество серы, вероятно, в форме Высушенные лабораторные образцы подвер- сульфатов, также имеет эту же тенденцию, состав- гались термической обработке в лабораторной печи ляя 0,396-1,227% во втором и 0,202-1,018% в первом с выдержкой 2 часа при различных температурах образце. (от 900 до 12500С). После выдержки термообрабо- танные образцы подвергались к резкому охлажде- Для проведения экспериментов использовали нию и высушивались при температуре 60-80 0С рядовую фосфоритовую муку Центрального Кызыл- в термостате. Результаты экспериментов приведены кума следующего состава (вес., %): 16,53 Р2О2; в таблицах 1 и 2. 46,65 СаО; 15,3% СО2 и кальцинированную соду Таблица 1. Термическая обработка Кызылкумских фосфоритов в присутствии Nа2СО3 и SiO2xН2О при различных температурах Химический состав обожженного продукта, % № t,oC Р2О5 общ. Р2О5усв. Р2О5усв. СаOобщ. СаOусв. Р2О5 усв. Р2О5 усв. СаOусв. по лим. по Р2О5 общ. Р2О5 общ. СаOобщ. кис-те по лим. трилону Б кис-те по трилону Б 1 900 17.88 11.78 10.52 48.09 33.06 65.89 58.85 68.75 2 1000 17.92 12.24 10.81 48.20 34.63 68.29 60.31 71.84 3 1100 18.45 11.54 11.54 49.63 36.54 72.76 62.57 73.62 4 1200 18.59 11.93 11.93 50.0 38.27 76.28 64.18 76.54 5 1250 18.94 12.51 12.51 50.95 40.33 78.86 66.03 79.16 54

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Таблица 2. Влияние добавок Na2SO4 и SiO2xН2О на термическую обработку Кызылкумских фосфоритов при температуре 9000С Химический состав обожженного продукта, % № t,oC Р2О5усв. Р2О5усв. Р2О5усв. Р2О5усв. Р2О5усв. Р2О5усв. Р2О5усв. СаOусв. по лим. по лим. по лим. по лим. по лим. по лим. по лим. СаOобщ. кис-те кис-те кис-те кис-те кис-те кис-те кис-те 1 900 18.82 12.40 11.56 49.91 32.45 65.88 61.42 65.02 2 1000 18.90 12.52 11.67 49.97 33.30 66.24 61.75 66.64 3 1100 18.91 12.64 11.89 49.98 35.65 67.55 62.88 71.33 4 1200 18.92 12.78 11.97 50.20 37.0 67.55 63.27 73.71 5 1250 18.92 12.77 12.68 50.93 38.73 67.50 67.0 76.05 Из представленных данных, следует что, в ре- в определенном количестве взвешивали исходных зультате обжига смеси компонентов (фосфорит, веществ (фосфоритовая мука Центрального Кызыл- Nа2СО3 и SiO2xН2О) при температуре 9000С проис- ходит активация (перевод неусвояемых форм P2O5 в кума, карбонат калия и кварцевый песок) и пригото- усвояемые растениями формы) фосфатного сырья (табл. 1). При этом получается продукт 17,88-18,94% вили шихты. Образцы высушивали в сушильном Р2О5общ., 48,09-50,95% СaOобщ., из них относительное шкафу при температуре 105-1100С в течении 2 ч. содержание усвояемой формы Р2О5 и Са составляет 50,76-72,45% и 70,7-85,0% соответственно. А повы- Высушенные лабораторные образцы подвер- шение температуры обжига от 900 до 1250 оС также способствует значительному увеличению усвояе- гались термической обработке в лабораторной печи мых форм фосфора и кальция (табл. 2). Например, если при температуре обжиге 9000С относительное с выдержкой 2 часа при различных температурах содержание фосфора в готовом продукте достигает (от 900 до 1250 оС). После выдержки термообра- до 65,58% по 2%-ному раствору лимонной кислоты, а при температуре 12500С эта величина достигается ботанные образцы подвергались к резкому охлажде- до 86,94%. Аналогичные картины повторяются при нию. Для этого образцы с температурой вынимали наблюдении относительного содержания фосфора по 0,2 М Трилону Б и кальция. из печи с помощью щипцов и резко опускались в Таким образом, проведенные исследования по- металлический сосуд с холодной водой. После про- казали возможность термощелочной переработки фосфоритов Центральных Кызылкумов на фосфор- цесса резкого охлаждения образцы высушивались содержащие удобрения типа термофосфата. Удобре- при температуре 60-80 оС в термостате [3]. ния не гигроскопичны, не слеживаются. Из представленных данных, следует что, в резуль- Изучены процесс получения термофосфатных тате обжига смеси компонентов (фосфорит, К2СО3 и удобрений на основе фосфоритов Центральных Кы- SiO2) при температуре 900 оС происходит активация зылкумов калийных солей и кварцевого песка. Экс- (перевод неусвояемых форм P2O5 в усвояемые расте- перименты проводили следующим образом – ниями формы) фосфатного сырья (таблица 3). При этом получается продукт 17,88-18,94% Р2О5общ., 48,09-50,95% СaOобщ., из них относительное содер- жание усвояемой формы Р2О5 по 2%-ной лимонной кислоте и 0,2М трилону Б составляет 75,89-88,86% и 68,85-76,03% соответственно. При этом относи- тельное содержание усвояемого кальция колеблется в пределах 78,75-89,16%. Таблица 3. Термическая обработка Кызылкумских фосфоритов в присутствии К2СО3 и SiO2 при различных температурах № Вес Вес Химический состав обожженного продукта, % п.п. ФС, К2СО3,г SiO2, г t,0С Р2О5 Р2О5усв. Р2О5усв. Р2О5 усв. Р2О5 усв. СaOусв. г (лим.к) по СaOобщ. СaOусв. Р2О5 общ. Р2О5 общ. СaOобщ. общ. (лим. К.) По тр. Б трилону Б 17,88 1 100 16,0 10,0 900 17,92 13,57 12,31 48,09 37,87 75,89 68,85 78,75 2 100 16,0 10,0 1000 18,45 3 100 16,0 10,0 1100 18,59 14,03 12,60 48,20 39,45 78,29 70,31 81,84 4 100 16,0 10,0 1200 18,94 5 100 16,0 10,0 1250 15,27 13,39 49,63 41,5 82,76 72,57 83,62 16,04 13,79 50,0 43,27 86,28 74,18 86,54 16,83 14,4 50,95 45,43 88,86 76,03 89,16 55

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Как видно из представленных данных повыше- Аналогичные картины повторяются при наблюде- ние температуры обжига от 900 до 12500С способ- нии относительного содержания фосфора по 0,2 М ствует значительному увеличению усвояемых форм Трилону Б и кальция. фосфора и кальция. Например, если при темпера- туре обжиге 9000С относительное содержание Как показалось в результаты масс-спектрального фосфора в готовом продукте достигает до 75,89% по анализа содержание из тяжёлых металлов железо 2%-ному раствору лимонной кислоты, а при темпе- 5400 – 9500 мкг/л а хром 44-100 мкг/л. ратуре 12500С эта величина достигается до 88,86%. a б Рисунок 5. Энергодисперсионный спектр и количественный состав элементов термофосфатных удобрений (а) и фосфогипса (б) на сканирующем электронном микроскопе Электронно-микроскопи-ческие (SEM) исследова- СаSO4∙2Н2О, которые образовались вблизи зерен ния также показали (рис. 5а), что осадки фосфогипса фосфорита и имело место максимальное пресыщение в основном состоят из Ca, S и P в количестве 20,3; по сульфату кальция (рис. 5б). 17,5 и 1,2 %, соответственно. Как показывают мик- роскопические анализы, в составе осадков встречались Следует обратить внимание на то, что в некоторых отдельные тонкие кристаллы небольшой толщины. точках исследованных образцов отмечено наимень- шее содержание Са – 22,6, серы – 19,8 и кислорода – Электронно-микроскопи-ческие (SEM) исследо- 57,3, P - 0,3%, обнаруженных в различных точках, вания показали образование кристаллов гипса - как показано на снимках SEM фосфоритов. Список литературы: 1. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов // М.М. Вин- ник, Л.Н. Ербанова, П.М. Зайцев, Л.А. Ионова и др. - М.: Химия, 1974, 218 с. 2. Нурмуродов Т.И., Ахтамова М.З., Турдиева О.Дж., Каримов О.А. Переработка фосфоритов солями щелочных металлов для обогащения. Universum: технические науки. №12/81. Россия 2020 г. 3. Nurmurodov T.I., Akhtamova M.Z., Karimov O.A., Umarov S.S.. Full Describing Of Microstructural Analysis of Low Grade Central Kyzylkum Phosphorites. Solid State technology. USA. Vol. 63 No. 5(2020) 4. Akhtamova M.Z. Study of the solubility of fertilizers obtained from low-grade phosphorites by heat treatment // Journal NX/ India. Vol 8№3 (2022) / https://repo.journalnx.com/index.php/nx/article/view/3940 5. Беглов Б.М. Намазов Ш.С. Фосфориты Центральных Кызылкумов и их переработка. –Ташкент, Институт об- щей и неорганической химии, 2013 г. - 460 с. 6. Nikita V.Chukanov, Alexandr D.Chervonnyi. Infrared Specroscopy of Minerals and Related Compounds. Springer International Publishing Switzerland 2016. 56

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. DOI - 10.32743/UniTech.2022.105.12.14742 ОСВЕТЛЕНИЕ И ОБЕСЦВЕЧИВАНИЕ СТЕКЛОМАССЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ЦЕРИЯ И НИТРАТА НАТРИЯ Бабаев Забибулла Камилович д-р техн. наук, Ургенчский Государственный университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент Е-mail. [email protected] Матчонов Шерзад Камилович канд. тех. наук, Ургенчский Государственный университет, Республика Узбекистан, г. Хива Е-mail. [email protected] Жуманиязов Арслон Ганибек угли преподаватель, Ургенчский Государственный университет, Республика Узбекистан, г. Хива Е-mail. [email protected] Кудиярова Кутлигул Карамаддиновна ассистент, Каракалпакский Государственный университет, Республика Узбекистан, г. Нукус E-mail: [email protected] Шамуратов Муратбек Зийналович студент, Ургенчский Государственный университет, Республика Узбекистан, г. Ургенч Е-mail: [email protected] CLARIFICATION AND BLEACHING OF MASS GLASS USING COMPOSITION BASED ON CERIUM OXIDE AND SODIUM NITRATE Zabibulla Babaev Prof. Urgench State University, Republic of Uzbekistan, Urgench Sherzad Matchonov Candidate of Technical Sciences, Urgench State University, Republic of Uzbekistan, Khiva Arslon Jumaniyozov Teacher, Urgench State University, Republic of Uzbekistan, Khiva Kutligul Kudiyarova Assistant, Karakalpak State University, Republic of Uzbekistan, Nukus __________________________ Библиографическое описание: ОСВЕТЛЕНИЕ И ОБЕСЦВЕЧИВАНИЕ СТЕКЛОМАССЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ЦЕРИЯ И НИТРАТА НАТРИЯ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Бабаев З.К. [и др.]. 2022. 12(105). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14742

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Murаtbek Shamurаtov Student, Urgench State University, Republic of Uzbekistan, Urgench АННОТАЦИЯ В статье представлена результаты изучения механизма действия неорганических солей на степени осветления и обесцвечивания стекломассы, для получения прозрачного стекла и предложена новая композиция состоящий из оксида церия и нитрата натрия, экспериментами установлена для получение бесцветного и прозрачного стекло- массы оптимальным является комплексные применение нитрата натрия и оксидов церия в соотношении CeO2:NaNO3 -1:2. ABSTRACT The article presents the results of a study of the mechanism of action of inorganic salts on the degree of clarification and BLEACHING of glass mass, to obtain transparent glass, and a new composition consisting of cerium oxide and sodium nitrate is proposed; ratio CeO2:NaNO3 -1:2. Ключевые слова: стекломасса, шихта, осветлителm, стекло, окислитель, оксид железа, натриевой селитры, диоксид церий. Keywords: glass mass, charge, clarifier, glass, oxidizing agent, iron oxide, sodium nitrate, cerium oxide. ________________________________________________________________________________________________ В мировом масштабе ежегодный спрос и произ- новыми более эффективными материалами. Как из- водства листового стекла и на различные стеклоиз- вестно осветлители вводят в шихту для того, чтобы делий увеличивается и становиться весьма способствовать освобождению стекломассы от види- актуальным. Важными качественными показателями мых пузырей. Действие осветлителей заключается в листового стекла и стеклоизделий является их каче- том, что при нагревании они разлагаются с выделе- ственные характеристики, среды которых является нием большого количества газообразных продуктов. прозрачность, определяющие световым тоном стекла, Улетучиваясь из стекломассы, они способствуют качеством провара, наличием хромофорных оксидов удалению из нее и других газов (пузырей). в составе стекла. Основные примеси в стекле, влияю- щие как на процесс стекловарения так и на качество К наиболее широко распространённым осветлите- продукции это красящие примеси железа и хрома, лям в производстве стекла относиться азотнокислый, органические примеси, а также добавки стеклобоя, хлористый и сернокислый аммоний, хлористый которые следует рассматривать как восстановитель натрий, сульфат натрия и натриевая селитра. Наиболее при стекловарении. эффективные осветлители – аммонийные соли [1,2]. В нижеследующей таблице приведены основные Издавна применяемые добавки, так называемые осветлители и их оптимальные количество осветли- осветлители и обесцвечиватели, компенсирующие телей вводимого в стекломассу. действие примесей, в настоящее время заменяются Таблица 1. Количество осветлителя, вводимого в стекломассу, % от массы шихты № Наименование осветлителя Количество 1 NH4NO3 2,5 2 NH4Cl 2,5 3 (NH4)2SO4 4 NaCl 0,5-3,0 5 Na2SO4 0,5—1 6 NaNO3 0,5—1 1—1,5 К другим важным компонентом на практике стекле оксидов железа. При производстве многих стекловарения является обесцвечиватели. Их вводят видов изделий из стекла такая окраска не допуска- в стекломассу, чтобы устранить нежелательные ется, поэтому для ее устранения и применяют обес- сине-зеленые или желто-зеленые оттенки, которые цвечивающие материалы. Сущность химического стекломасса приобретает из-за примесей железа в обесцвечивания стекла состоит в том, чтобы переве- сырьевых материалах. сти при образовании стекла закисную форму железа в окисную. С этой целью и используют такие сырье- По данным ряд авторов стекло обесцвечивают вые материалы, которые при нагревании разлагаются химическим и физическим способами [1,3]. с выделением свободного кислорода. Наличие кисло- рода является непременным условием для успеш- Как известно, закисное железо FеО сильнее за- ного протекания основной реакции обесцвечивания: крашивает стекло, чем окисное Fe2O3 [4,5]. Интен- сивность окраски зависит от общего содержания в 58

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. 2FeO + 1/2O2=Fe2O3 и количество вводимого стеклобоя, а также процесс стекловарения на различных тарных заводах, стре- Для химического обесцвечивания используют мящихся быть конкурентоспособными, то упорядочив трехокись мышьяка As2O3, при нагревании (при срав- состав сырья и стеклобой, можно не только компен- нительно низкой температуре) поглощает кислород, сировать это удорожание, но и получить значительный превращаясь в пятиокись As2O5. Затем уже при экономический эффект. Прямая экономия при исполь- высоких температурах (близких к температурам зовании диоксида церия за счет сокращения селена осветления стекломассы) пятиокись разлагается на в 5-10 раз, а оксида кобальта вплоть до полного трехокись As2O3 с выделением свободного кисло- исключения [9]. рода O2, который и обеспечивает химическое обес- цвечивание. Для обесцвечивания стекла As2O3 Применение диоксида церия решает одновре- рекомендуется вводить 0,3 — 0,5% [6,7]. Другим менно несколько задач, первой из которых является компонентом используемое в процессе обесцвечи- стабилизация разновалентных железа и селена, а вания стекла относится натриевая селитра NaNO3 значит стабилизация цветового оттенка. Следует разлагающаяся с выделением кислорода при темпера- посчитать снижение расхода топлива для поддержа- турах 400° С [8]. Так же, на практике стекловарение ния заданных придонных температур, которые по- используется для химического обесцвечивания суль- вышаются за счет повышения теплопрозрачности фат натрия Na2SO4, которые разлагается при высоких стекломассы. температурах с частичным выделением кислорода. Следует учесть, что цена на диоксид церия в связи Другим способом обесцвечивания является с расширением круга заводов, применяющих новый физический способ, сущность которого состоит в том, компонент, снизилась с 9-10 до 6-6,5 долларов /кг. что в стекломассу вводят вещества (обесцвечиватели), Выполненные нами расчеты по ряду заводов за счет которые окрашивают стекло, в цвет, дополнитель- оптимизации состава шихты без изменения общего ный к существующему, как бы накладывают один состава стекла при введении диоксида церия по- цвет на другой. Цвета подбирают таким образом, казывают экономию в 1300-1500 млн. сум в год. чтобы уменьшить интенсивность окраски стекла. Цветовой оттенок и светопропускание продукции Однако хотя интенсивность окраски при этом умень- стабильное и отвечает повышенным требованиям шается, в то же время понижается общая светопро- потребителя в том числе по светозащитным свой- зрачность. В качестве обесцвечивателей используют ствам, что подтверждено инструментально по спек- соединения марганца, селена, кобальта, никеля и ред- тральным кривым. коземельных элементов. Окись марганца Mn2O3 придает стеклу фиолетовый цвет, который дополняет Если использовать сырьевые материалы, содер- желтую окраску стекла от действия окиси железа. жащие примеси железа в количествах, не превыша- Элементарный селен Se применяют в виде метал- ющих определённую норму, то достигнуть положи- лического селена или селенисто-натриевой соли тельных результатов не представит затруднений. Но Na2SeO3. В качестве обесцвечивателя он сообщает этот путь экономически оправдан только для варки стеклу большую прозрачность, чем другие окисли- стёкол в небольших печах для производства дорогих тели. Особенно эффективно его применение сов- изделий. В массовом производстве стеклотары целе- местно с окисью кобальта. сообразно использовать недорогие сырьевые мате- риалы с большим содержанием примесей железа. Закись никеля NiO придает стеклу дополни- Так как интенсивность окрашивания стекла ионами тельный бледно-фиолетовый цвет, используют ее в трёхвалентного железа в 10 раз ниже, чем ионами основном при производстве калиевых и свинцовых двухвалентного железа, то в процессе стекловарения стекол. Окись кобальта CoO придает стеклу допол- нужно принять меры для перевода железа из двухва- нительный синий цвет. Ее чаще используют сов- лентной формы в трехвалентную, в соответствии с местно, с закисью никеля и селеном. реакцией: Двуокись церия CeO2, окись неодима Nd2O3, 4FeO + О2 <=>2 Fе2O3 (1) окись празеодима Pr2O3 — редкоземельные матери- алы, которые наиболее часто используют для обес- Считается нормальным, когда в сваренной стек- цвечивания. В последние годы в зарубежной практике ломассе достигнуто отношение: стали рекламировать новый реагент для обесцвечи- вания стекла содержащий двуокись церия CeO2, Fе2O3:FeO = 40:1 (2) которые при высокой температуре разлагается с выделением кислорода: При этом стекло приобретает жёлтый оттенок, который нейтрализуется при помощи физических 2 CeO2 = Ce2O3+ 1/2 O2. обесцвечивателей, вводимых в шихту (селен, окись кобальта). Источниками кислорода для этого про- В производстве тарного стекла, где в марках сте- цесса являются окислительная атмосфера в печи кол допустимые примеси оксидов железа не более (α=1,25÷4,35) и окислительная среда в расплаве. 0,1%, используется новая добавка в приделах от 30 до 60 гр, в свое очередь удорожает себестоимость 1т. Конвективных потоков в ванне достаточно, шихты на 0,8-1,0 доллар США. Но если рассмотреть чтобы быть уверенными, что вся стекломасса в составы шихт, применяемое сырье, состав, качество процессе продвижения к протоку будет контакти- ровать некоторое время с пламенным пространством, 59

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. в результате чего, при наличии достаточного коли- 4СеО2 = 2Се2О3 + О2 чества кислорода в атмосфере печи, произойдёт частичное окисление содержащегося в расплаве В лабораторных условиях были составы стеколь- двухвалентного железа согласно процесса (1). Ин- ной шихты для варки подготовлены согласно [10] тенсификация процесса (1) вправо достигается вве- серия стекол для тарной посуды, содержащие в своем дением в шихту натриевой селитры NaNО3, которая составе как традиционные обесцвечиватели (кобальт начинает выделять кислород при температуре 400°С и селен), так и новый предлагаемый реагент. и полностью разлагается при температуре 725°С: Синтез стекол проводили согласно методике из- 4NaNO3 = 2Na2O + 2N2 + 5O2 (3) ложенный в [11] в силитовой печи при 1400-1500 оС в течение 6 часов в корундовых тиглях, отлив – Чтобы достичь намеченной цели, приблизиться в металлический подогретый лист, затем отжиг в к выполнению отношения (2), нужно создать усло- муфельной печи. Температура отжига составила вия для продолжения процесса окисления железа и 560-570 оС. при более высоких температурах (1400°С), которые имеют место в зонах варки и осветления стекла. Известно, что для обесцвечивания необходимо, Если этого не сделать, то при недостатке кислорода чтобы Fe2+ перешел в Fe3+, поскольку 2FeO + 1/2 O2 = реакция (1) пойдёт в обратном направлении и равно- Fe2O3. Для перевода необходимо создать окисли- весие между степенями окисления железа сдвинется тельную среду, для этого в шихту добавляются обес- влево, чему способствует также и само по себе по- цвечиватели [12, 13]. Обесцвечивание осуществляется вышение температуры. Количество кислорода в при вводе кислородсодержащих композиции состоя- атмосфере печи изменяется в зависимости от влаж- щей из натриевой селитры NaNO3 и в различных ности воздуха, от атмосферного давление, от содержа- комбинациях. Первый образец синтезировали в соот- ние азота в природном газе и других обстоятельствах. ветствии с химическим составом без обесцвечива- Принимая во внимание последних факторов необхо- теля. Для выявления роли композиции обесцвечи- димо ввести в шихту, дополнительно к натриевой вателя составили 2 комопзиции состоящей из натри- селитре, окислитель, который выделяет свой кисло- евой селитры и оксидов церия СеО2(CeO2 – 0,20%, род при более высоких температурах(>725°С). NaNO3 – 1,0%;) (образец № 2) и образец №3 состоя- щей из CeO2 – 1,0%, NaNO3 – 2,0%. В результате В практике наиболее часто используют для эксперимента выяснилось, что самые бесцветные этого токсичные оксиды мышьяка (As) и сурьмы (Sb) светопрозрачные стекла получились с комплексной которые является токсичными компонентами. Нами добавкой натриевой селитры и оксида церия при в условиях ООО «Хоразм шиша идишлари» была отношений CeO2:NaNO3– 1:2. Измерение светопро- апробированы новый высокоэффективный химиче- пускания проводилось на спектрофотометре CФ-26 ский обесцвечиватель, который в качестве основного в УФ-области и видимой области [14]. Для обеспече- вещества содержит диоксид церия, окисляющее дей- ния работы спектрофотометра в широком диапазоне ствие которого основано на восстановлении его до спектра используются 2 фотоэлемента и 2 источника оксида церия и выделения свободного кислорода излучения сплошного спектра. Представлены графики при высоких температурах: (рис.1) с ярко выраженным изменением светопро- пускания в зависимости от добавки обесцвечивателя. 1 - стекло без обесцвечивателя; 2 - стекло с обесцвечивателем содержащий CeO2 – 0,20%, NaNO3 – 1,0%; 3 - стекло с обесцвечивателем содержащий CeO2 – 1,0%, NaNO3 – 2,0% Рисунок 1. Спектральная кривая светопропускания опытных образцов стекол 60

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Кривая образца № 1, без добавки обесцвечивате- и натриевой селитры наблюдается обратное, повы- лей, показывают снижение светопропускания в види- шение светопропускания до допустимых значений, мой области начиная с 550 нм. Это говорит о наличии соответствующих ГОСТу. Самое высокое пропуска- в стекле в значительной степени FeO. На кривых ние наблюдается у образца № 3 (CeO2 – 1 %, NaNO3 – остальных образцов уже с добавкой диоксида церия 2 %). а) б) Рисунок 1. Электронно-микроскопический снимок стекол а) состав №1 и б) состав № 3 Важным показателем предложенного инноваци- селена Se (6 г на 100 кг стекла) в сочетании с оксидом онного подхода является экономическая оценка ис- кобальта CoO (2 г на 100 кг стекла) и 0,5 кг нитрата пользование в промышленных условиях. Из техно- натрия. логической карты СП ООО «Хоразм шиша иди- шлари» на 1000 кг провара стекломассы расходуется Таблица 2. Сравнительная экономическая оценка использование композиции для обесцвечивание и осветление стекольной массы (Тварки=1450ОС, выдержка-40 мин) на 100 кг стекломассы Наименование Расход и стоимость 1 кг сырья итого Расход и стоимость 1 кг сырья итого компонентов по традиционной технологии долл по предложенной технологии долл 0,052 г кг/долл. 0,060 г Кг/долл. 0.160 0,080 0,0041 кобальт 2,0 25,83 0.1641 0,1923 селен 6,0 9,78 Нитрат натрия 5,0 16,06 10,00 16,06 2,00 2,07 Оксид церия итого Ожидаемая экономическая выгода составляет сортового стекла. Обесцвечивания стекол с приме- 0,0282 доллара на 100 кг стекла. При введении диок- нением диоксида церия показывает технологиче- сида церия и натриевой селитры рассмотрено изме- ские, экологические и экономические преимущества нение спектральных кривых в ультрафиолетовой и для производства стекла. видимой частях спектра. Следует отметить, что даже незначительное количество диоксида церия приво- Таким образом, физико-химическими методами дит к сдвигу полосы светопропускания в видимую установлены возможности обесцвечивание стеколь- часть спектра. По результатам исследований можно ной массы с помощью новой композиции, обладаю- сказать, что полученные образцы не только по внеш- щей ярко выраженными действиями в приемлемых нему виду, но и по свойствам, вполне соответствуют производственных условиях. Предложенная ком- требованиям, предъявляемым к данным видам сте- позиция является доступным и экономический кол. Следовательно, данные сырьевые материалы выгодным, что отражается в своё очередь на себе- можно рекомендовать для производства тарного и стоимости продукции. 61

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Cписок литературы: 1. В.Е. Маневич., К.Ю. Субботин., В.В. Ефременков. Сырьевые материалы, шихта и стекловарение. -М.: РИФ «Стройматериалы», 2008. С.224. 2. Гулоян Ю.А. Технология стекла и стеклоизделий Владимир: Транзит-Икс, 2008, 736 с. 3. Шелби Дж. Структура, свойства и технология стекла Перевод с английского Е.Ф. Медведева. - М.: Мир, 2006. - 288 с. 4. Китайгородский И.И. (под ред.) Технология стекла 3-е зд., перераб. - Гос. изд. лит-ры по стр-ву, архитектуре и строит. матер., 1961. – 621 c. 5. Гулоян Ю.А. Физико-химические основы технологии стекла Владимир: Транзит-Икс, 2008, 736 с 6. Кухтин Б.А., Подгорнова Г.А. Методы исследования стекол и стеклообразующих расплавов Учебное пособие. - Владимир, ВлГУ, 2006. - 68 с. 7. Лешина В.А. Сырьевые материалы и шихта в производстве стекла. Учебное пособие в двух частях. - Владимир, ВлГУ, 2005. – 44 с. 8. Маньшина А.А., Михайлов М.Д., Соколов И.А. Химия и физика стекла Учебное пособие. — Санкт-Петербург.: СПбГУ, 2013. — 106 с. 9. Павлушкин Н.М. Химическая технология стекла и ситаллов Москва: Стройиздат, 1983. — 432 с. 10. Павлушкин Н.М., Сентюрин Г.Г., Ходаковская Р.Я. Практикум по технологии стекла и ситаллов Издательство литературы по строительству. Москва. 1970 г. 512 с. 11. Панкова Н.А., Михайленко Н.Ю. Стекольная шихта и практика ее приготовления Учебное пособие. - Москва, РХТУ им.Д.И.Менделеева, 1997. - 80 с. 12. Альбаева И.И. Власова С.Г. - Обесцвечивание стекломассы, синтезированной на основе местного сырья // Стекло и керамика. - 2016. - № 10. - С. 10-14. 13. Панкова Н.А., Исследование механизма процесса осветления стекломассы в промышленных условиях. Дисс....докт. техн. наук. М., 1978. - 404 с. 14. Hrma P., Marcial J. Dissolutin retardetion of solid silica during glass-batch melting // J. NonCryst. Solids. - 2011. - V. 357. - P. 2954 - 2959. 62

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. DOI - 10.32743/UniTech.2022.105.12.14817 ИЗУЧЕНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕСС ЭКСТРАКЦИИ СУММЫ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИСАХАРИДОВ ИЗ БУТОНОВ РАСТЕНИЯ Capparis spinosa Ботиров Рўзали Анварович д-р филос. по техн наук, ст. науч. сотр. экспериментально-технологической лаборатории, ИХРВ АНРУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент Саидова Гавхар Эркиновна базовый докторант экспериментально-технологической лаборатории, Институт химии растительных веществ АНРУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент Муталова Дилноза Каримбердиевна мл. науч. сотр. Института химии растительных веществ Академии наук Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент E -mail: [email protected] Саноев Акбар Исомиддинович д-р филос.и по техн наук, стар. науч. сотр. экспериментально-технологической лаборатории ИХРВ АНРУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент Садиков Алимджан Заирович д-р техн. наук, вед. науч. сотрудник экспериментально-технологической лаборатории ИХРВ АНРУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент Сагдуллаев Шамансур Шахсаидович д-р техн. наук, проф. зав. отделом технологии ИХРВ АНРУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент STUDY OF FACTORS INFLUENCING THE PROCESS OF EXTRACTION OF THE AMOUNT OF WATER-SOLUBLE POLYSACCHARIDES FROM THE BUD OF THE PLANT Capparis spinosa Ro’zali Botirov Doctor of Philosophy in the field of technical sciences, senior researcher of the Experimental and Technological Laboratory of the Institute of Plant Chemistry of the Academy of Sciences of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent Gavhar Saidova Basic doctoral student researcher of the Experimental and Technological Laboratory of the Institute of Plant Chemistry of the Academy of Sciences of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent __________________________ Библиографическое описание: ИЗУЧЕНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕСС ЭКСТРАКЦИИ СУММЫ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИСАХАРИДОВ ИЗ БУТОНОВ РАСТЕНИЯ Capparis spinosa // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Ботиров Р.А. [и др.]. 2022. 12(105). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14817

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Dilnoza Mutalova Junior researcher of the Institute of the Chemistry of Plant Substances, Academy of science of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent Akbar Sanoyev Doctor of Philosophy in the field of technical sciences, senior researcher of the Experimental and Technological Laboratory of the Institute of Plant Chemistry of the Academy of Sciences of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent Alimdjan Sadykov Doctor of Technical Sciences, leading researcher of the Experimental and Technological Laboratory of the Institute of Plant Chemistry named after S.Yu. Yunusov of the Academy of Sciences of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent Shamansur Sagdullayev Doctor of Technical Sciences, Professor of the Institute of Plant Chemistry named after S.Yu. Yunusov of the Academy of Sciences of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ В настоящей статье приведены сведения по разработке технологии производства получения суммы водорастворимых полисахаридов методом статической экстракции, результатам изучения таких факторов, как степень измельченности сырья, вид и концентрация растворителя, температура процесса, влияющие на процесс экстракции суммы водорастворимых полисахаридов из бутонов растения каперсов колючих - Capparis spinosa. В результате исследований выявлено, что для максимального извлечения суммы водорастворимых поли- сахаридов из бутонов каперсов колючих, сырье следует измельчать до размера 2-4 мм, в качестве растворителя использовать воду и 6-кратно экстрагировать при температуре не ниже 60°С. Также, установлено, что при экстракции целесообразно извлекать 1, 2, 3, 4-сливы водных вытяжек за 8 часов, а 5, 6-сливы - за 6 часов. ABSTRACT This article provides information on the development of a production technology for obtaining the amount of water- soluble polysaccharides by static extraction, the results of studying such factors as the degree of grinding of raw materials, the type and concentration of the solvent, the process temperature that affect the extraction process of the amount of water-soluble polysaccharides from the buds of the prickly caper plant - Capparis spinosa . As a result of the research, it was found that in order to maximize the extraction of the amount of water-soluble polysaccharides from prickly caper buds, the raw material should be crushed to a size of 2-4 mm, water should be used as a solvent and extracted 6 times at a temperature not lower than 60°C. Also, it has been found that during extraction it is advisable to extract 1, 2, 3, 4 plums of water extracts in 8 hours, and 5, 6 plums - in 6 hours. Ключевые слова: Capparis spinosa - каперсы, сырья, экстракция, растворитель, концентрация, температура, полисахариды, технология. Keywords: Capparis spinosa - capers, raw materials, extraction, solvent, concentration, temperature, polysaccha- rides, technology. _______________________________________________________________________________________________ Введение. Capparis spinosa – колючее Раньше в народной медицине отвар из корней многолетнее, травянистое, ростом до 2,5 м растение. применяли для лечения желтухи. Цветочный сок Стебли разветвленные, стелющиеся. В Узбекистане использовали для лечения гноя и ран. Отвар плодов произрастает 2 вида каперсов. В некоторых странах использовался при лечении кариеса, а также как укреп- культивируются. Особенно, бутоны применяются ляющее средство от зубной боли и десен. С древних в качестве пряности среди населения Кавказа и времен каперсы использовались как лекарственное Средиземноморья [1,2]. В Индии растение приме- растение при лечении различных заболеваний [3]. няетя при лечении воспаление легких, отвар корней В настоящее время бутоны и плоды этого растения используют для укрепления десен. экспортируются в зарубежные страны в качестве продуктов питания [4-7]. 64

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Ежегодно можно заготавливать десятки тонн бу- Содержание полисахаридов в растительном тонов, плодов и надземной этого растения, без ущерба сырье (Х) рассчитывали по следующей формуле его природным запасам. В составе растения каперсов в пересчете на абсолютно сухое сырье: содержится: 0,12-0,15% аскорбиновой кислоты, 0,32-044% флавоноидов, 23-29% азотистые соеди- где m1 – масса фильтра, г; нения, 3,5-4,2% жиров, 1,2% пектина и гликозидов, m2 – масса фильтра вместе с осадком, г; а также кумарины, углеводы. Учеными из Института m – масса сырья, г; химии растительных веществ проведены исследо- W – количество потери при высушивании вания по изучению липидов и углеводов корней [8], семян и листьев [9-12]. Также изучены биологические сырья, %. активности различных экстрактов, полученных из Общее количество водорастворимых полисаха- растения каперсов [13-17]. ридов бутовов в образцах составляло от 4,1% до Целью исследования является изучение факто- 5,6% в зависимости от периода вегетации и места ров, влияющие на процесс экстракции при разработке произрастания. технологии выделения биологически активных ве- ществ из растительного сырья. После определения общего количества водо- растворимых полисахаридов в растительном сырье, На основании вышеизложенных, нами поставлена были проведены исследования по их извлечению из цель разработать технологию извлечения водораство- сырья с высоким выходом. С этой целью, продолжая римых полисахаридов из бутонов каперсов. Для этого, наши исследования, мы провели исследования по прежде всего, важно определить общее количество изучению эффективности факторов, влияющих на водорастворимых полисахаридов, содержащихся в процесс экстракции, то есть степени измельчения растительном сырье. Поэтому, для количественного сырья, вида и концентрации растворителя, темпера- определения полисахаридов в бутонах растения туры и продолжительности, а также кратность каперсов использовали метод определения общего экстракции. количества полисахаридов по Государственной фармакопее выпуска XI. С целью определения оптимальной степени измельчения сырья измельчали до размеров менее Результаты экспериментов и их обсуждение. 2 мм, 2-4 мм и 5-7 мм (сумма общих водорастворимых Сырье, состоящее из измельченных бутонов в коли- полисахаридов при этом по отношению к сухой массе честве 10 г (точная навеска) положили в круглодон- сырья составляет 4,1%). В первый экстрактор поме- ную колбу объемом 250 мл, заливали 200 мл водой. стили 0,5 кг неизмельченного сырья, во второй – Сверху колбы устанавливали обратный холодильник, с размерами частий 5-7 мм, в третий – 2-4 мм, в при перемешивании кипятили в течении 30 минут. четвертый – меньше 2 мм. Экстракцию повторяли дважды: в первый раз с водой объемом 200 мл, во 2-раз 100 мл. Водные экстракты Экстракторы заливали водой комнатной темпера- объединяли, центрифугировали в течении 10 мин при туры до полного покрытия сырья и через 8 часов 5000 об/мин. Затем, центрифугированный раствор сливали первую порцию экстракта. Процесс повто- отфильтровывали, фильтрат сливали в мерную колбу ряли 7 раз. Результаты показаны на таблице 1. объемом 500 мл, доводили до метки дистиллирован- ной водой (раствор А). Из таблицы 1 видно, что при извлечении из измельченного до 2 мм сырья процесс фильтрации 25 мл из раствора А перенесли в стакан центри- затруднен из-за большого количества основных поли- фуги, добавили 75 мл 95%-ный этиловый спирт, сахаридов, растворимых в воде, а также мутности доводили температуру раствора до 30ºС, оставили экстракта и большого количества экстрактивных на 1 ч. По истечении установленной времени, центри- веществ. В результате чего возникает ряд трудностей фугировали в течении 30 мин при 5000 об/мин. в процессе выделения суммы водорастворимых Жидкая часть отделяли, отфильтровали через стеклян- полисахаридов. При экстракгировании неизмельчен- ный фильтр с размерами пор 16 при 13-16 кПа ного сырья процесс экстракции происходит очень вакууме. Осадок положили в фильтр, промывали медленно и в результате чего продолжительность сначала 15 мл смесь 95%-ный спирт-вода (3:1), процесс экстракции занимает много времени. затем 10 мл ацетоном и 10 мл этилацетатом. Фильтр Установлено, что для извлечения водорастворимых с осадком сначала высушивали в воздузе, затем до полисахаридов с максимальным выходом целесо- постоянной массе при температуре 100-105ºС. образно измельчать сырье до 2-4 мм. 65

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Таблица 1. Влияние степени измельченности сырья на выход водорастворимых полисахаридов из бутонов растения каперсов колючих Выход экстрактивных Выход водорастворимых веществ относительно № Степень измельченности, мм полисахаридов, % массе сырья (%) к массе сырья к количественному содержанию в сырье 1 Неизмельченные 17,2 2,48 60,52 2 5–7 18,3 3,08 75,21 3 2–4 20,2 3,29 80,3 4 меньше 2 мм 17,1 3,33 81,3 Далее проведен ряд экспериментов по подбору концентрацией 80, 70, 60, 50, 40%. Во все экстрак- эффективного растворителя для экстракции сырья торы заливали экстрагенты до полного покрытия после изучения степени измельченности раститель- ими сырья и проводили экстракцию при комнатной ного сырья. Для проведения экспериментов исполь- температуре от 6 раз до 8 часов. Все извлеченные зовали органические растворители и их водные спиртовые экстракты концентрировали на роторном растворы. Опыты проводились в одинаковых испарителе до водного-кубового остатка. Водный условиях и путем экстрагирования одних и тех же экстракт концентрировали до 1/10 объема от образцов сырья разными растворителями. начального. Общее количество водорастворимых полисахаридов в концентрированной водной части Взяли по 0,5 кг сухого сырья с размерами частиц определяли по описанной выше методике. 2-4 мм и поместили в 8 экстракторов емкостью 5 л. Результаты проведенных исследований показаны В первый экстрактор заливали воду, во 2 экстрактор на нижеследующей 2-таблице. заливали этиловый спирт (95%), в 3-, 4-, 5-, 6-, 7- экстракторы – различные водно-спиртовые растворы Таблица 2. Влияние типа растворителя на выход водорастворимых полисахаридов из бутонов растения каперсов колючих Выход экстрактивных веществ Выход водорастворимых полисахаридов, % относительно массе сырья (%) № Растворитель к массе сырья к количественному содержанию в сырье 1 Этанол:95% 8,1 0,41 10,2 2 80 % 12,2 0,75 18,4 3 70 % 13,5 1,1 27,2 4 60 % 14,6 1,6 38,8 5 50 % 15,2 2,16 52,7 6 40% 16,1 2,76 67,2 7 Вода 20,2 3,29 83,7 Из таблицы 2 видно, что при экстрагировании температуры на процесс экстракции водорастворимых 95%-ным концентрированным этиловым спиртом в полисахаридов из сырья. экстракт выделяется наименьшее количество водо- растворимых полисахаридов. По мере увеличения По 0,5 кг сухого сырья с размером частиц 2-4 мм количества воды в водно-спиртовом растворителе помещали в 4 колбы и заливали с растворителем до переход водорастворимых полисахаридов в экстракт полного покрытия сырья. Для проведения процесса увеличивается, и было установлено, что водо- экстракции в первой колбе температура должна растворимые полисахариды при экстрагировании быть 20-30°С, во второй колбе 40-50°С, в третьей водой переходят в экстракт с выходом 83,7%, что колбе 40-50°С, в четвертой колбе 50-60°С в водяном является наибольшим показателем. термостате (ИТЖ-0-03, Россия). При из расти экстракции биологически активных Процесс экстракции проводили 8 раз по 8 часов веществ тельного сырья большое значение имеет методом отстаивания. Все извлеченные спиртовые также влияние температуры на процесс экстракции. экстракты концентрировали на роторном испарителе Повышение температуры увеличивает растворимость до остатки водно-кубовой части. Водный экстракт веществ в растворителе и ускоряет процесс концентрировали до 1/10 объема от начального. растворения веществ из сырья в растворитель. Нами Общее количество водорастворимых полисахаридов проведена серия исследований по изучению влияния из концентрированной водной части определяли по 66

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. описанной выше методике. Результаты проведенного увеличивается. Даже при температуре 70°С выход исследования представлены в таблице 3. водорастворимых полисахаридов в процессе экстракции показал практически такое же значение, Из таблицы 3 видно, что повышение темпера- как и при температуре 60°С. Таким образом, нами туры при экстракции сырья оказывает большое влия- обнаружего, что наиболее эффективным является под- ние на процесс экстракции суммы водорастворимых держание температуры в пределах 50-60°С в процессе полисахаридов. При повышении температуры коли- экстракции водой бутонов каперсов колючих. чество водорастворимых полисахаридов раство- ряется в экстрагенте, и соответственно выход Таблица 3. Влияние температуры на выход водорастворимых полисахаридов из бутонов растения каперсов колючих Выход экстрактивных Выход водорастворимых веществ относительно № Температура, °С полисахаридов, % массе сырья (%) к массе к количественному сырья содержанию в сырье 1 20-30 20,2 3,3 80,3 2 30-40 25,7 3,45 84,1 3 40-50 27,0 3,6 87,7 4 50-60 28,2 3,7 89,5 5 60-70 28,2 3,7 89,8 Далее нами проведена серия экспериментов, для В дальнейших экспериментах изучали влияние установления кратности экстрагирования сырья, для времени, т.е., продолжительности процесса экстрак- максимального извлечения сумму водорастворимых ции на выход целевых веществ. Для этого взвешивали полисахаридов. Для этого взяли по 0,5 кг сухого сырья по 0,5 кг сухого сырья с размерами частиц 2-4 мм, с размером частиц 2-4 мм, помещали в 4 колбы и помещали в 4 колбы и заливали водой до полного заливали водой из растворителя до полного покрытия покрытия сырья. Температуру в процессе экстраги- сырья. Температуру колб поддерживали на уровне рования в экстракторе обеспечивали на уровне 60°С. 50-60°С и экстрагент сливали через 8 часов. Каждый Из графика 1 видно, 6-кратное извлечение сырья из полученных водных экстрактов анализировали является приемлемым. Последний 6-слив используют вышеуказанными аналитическими методами. Резуль- для экстракции сырья следующей порции. таты наших экспериментов представлен на графике 1. 50 45 45 40 35 30 25 20 22 15 13 10 8 55 02 123456 График 1. Влияние кратности экстракции на выход водорастворимых полисахаридов из бутонов растения каперсов колючих Экстракт из колбы 1 сливали через 4 часа, колбу 2 из каждой колбы. Результаты экспериментов пред- через 6 часов, колбу 3 через 8 часов и колбу 4 через ставлены в табл. 3. 10 часов. Процесс повторяли до получения 5 сливов 67

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Таблица 3. Влияние времени экстракции на выход водорастворимых полисахаридов из бутонов растения каперсов колючих № 1-слив 2-слив 3-слив 4-слив 5-слив время, ч 1-колба 28 10 5 3 1 4 2-колба 35 15 8 5 5 6 3-колба 45 22 13 8 5 8 4-колба 45,5 23 8 5 10 13,7 По полученным результатам установлено, что максимального извлечения суммы водораствори- экстракцию сырья 1, 2, 3, 4-сливов следует провести мых полисахаридов из бутонов каперсов колючих, на протяжении 8 часов, а 5-слив на 6 часов, в сырье следует измельчать до размера 2-4 мм, в каче- результате чего достигается желаемому результату. стве растворителя использовать воды и 6-кратно экстрагировать при температуре на не ниже 60°С. Выводы. На основании приведенных выше Также, установлено, что целесообразно извлекать 1, 2, экспериментов, можно сделать вывод о том, что для 3, 4-сливы за 8 часов, а 5-слив за 6 часов. Список литературы: 1. Эшанкулова Н.Т, Ахмедова З.Р. Каперс (Capparis spinosa) термоксерофит-перспективное растения для создания биологических продуктов питания и фармацевтики. //Биоразнообразие, сохранение и рациональное использование генефонда растений и животных. Ташкент 2014 г. С. 207-209. 2. Закиров К.З., Р. Худойберганов. Каперс и перспективы его использования. Ташкент: Фан, 1972. -120 с. 3. Холматов Х.Х.- Дикорастущие лекарственные растения Узбекистана. Ташкент: Фан, 1984г. -278 с. 4. Эшанкулова Н.Т., Ахмедова З.Р. Каперс (Capparis spinosa) термоксерофит-перспективное растение для создания биотехнологических продуктов питания и фармацевтики // Биоразнообразие, сохранение и рациональное ис- пользование генефонда растений и животных. Ташкент, -2014. - С. 207-209. 5. Богатырев А.Н., Рогов И.А. Комбинированные продукты и перспективы создания новых композиций // Пи- щевая и перерабатывающая промышленность. -1985. -№ 7. - С. 50-52. 6. Slow S., Donaggio M., Cressey P.J., Lever M., George P.M., Chambers S.T. The betaine content of New Zealand foods and estimated intake in the New Zealand diet // J. Food Compos. Anal. – 2005. - №18. -Р. 473–485. 7. Холматов Х.Х., Аҳмедов Ў.А. Фармакогнозия // Тошкент. “Абу Али ибн Сино”. -1997. -Б. 368. 8. Yilli A., Tao Wu, Сагдуллаев Б.Т., Aisa H.A., Ульченко Н.Т., Глушенкова А.И., Рахмонбердиева Р.К. Липиды и углеводы корней Capparis spinosa // Хим.природ.соед. -2006. -№1. -С. 81-82. 9. Asilbekova D.T., Tursunkhodjaeva F.M., Yuldasheva N.K., Ul’chenko N.T., Glushenkova A.I. Lipids from seeds and leaves of Capparis spinosa L. // 7th International Symposium on the Chemistry of Natural Compounds, Tashkent. - 2007. -P. 116. 10. Юлдашева Н.К., Ульченко Н.Т., Глушенкова А.И. Липиды семян Capparis spinosa // Хим.природ.соед. -2008. - № 5. -С. 516. 11. Асилбекова Д.Т., Турсунходжаева Ф.М. Липиды листьев Capparis spinosa L. // Химия растительного сырья. - 2009. -№ 2 -С. 97-99. 12. Постадийный контроль производства субстанции стахидрина из растений Capparis spinosa L // Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. Ботиров Р.А. [и др.]. 2020. 11(77). 13. Ihsan Calэs Ayse Kuruuzu-Uz, Piergiorgio A. Lorenzetto, Peter Ruedi. (6S)-Hydroxy-3-oxo-a-ionol glucosides from Capparis spinosa fruits // Phytochemistry. -2002. -59. -P. 451-457. 14. Xiao Pu Fu, TaoWu, Miriban Abdurahim, Zhen Su, Xue Ling Hou, Haji Akber Aisa, Hankui Wu New spermidine alkaloids from Capparis spinosa roots // Phytochemistry Letters. -2008. -1. –P. 59–62. 15. Aglal A. Alzergy, Saad M.S. Elgharbawy, Ghyath S. Mervat R. Mahmoud Role of Capparis spinosa in ameliorating trichloroacetic acid induced toxicity in liver of Swiss albino mice // Life Science Journal. -2015. -12.2. -Р. 26-39. 16. Шульгау З.Т., Арыстан Л.И., Шайкенова Ж.С., Адекенов С.М. Антиоксидантные эффекты в механизме противоязвенного действия оксима пиностробина и экстракта каперса колючего // Бюллетень сибирской медицины. -2011. -№ 5. -С. 112-115. 17. Taghavi M.M., Nazari M., Rahmani R., Sayadi A., Hajizadeh M.R., Mirzaei M.R., Ziaaddini H., Hosseini-Zijoud S.M., Mahmoodi M. Outcome of Capparis spinosa Fruit Extracts Treatment on Liver, Kidney, Pancreas and Stomach Tissues in Normal and Diabetic Rats // Med. Chem. -2014. -4.10. –P. 717-721. 68

ДЛЯ ЗАМЕТОК

ДЛЯ ЗАМЕТОК

ДЛЯ ЗАМЕТОК

Научный журнал UNIVERSUM: ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ № 12(105) Декабрь 2022 Часть 4 Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 – 54434 от 17.06.2013 Издательство «МЦНО» 123098, г. Москва, улица Маршала Василевского, дом 5, корпус 1, к. 74 E-mail: [email protected] www.7universum.com Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного оригинал-макета в типографии «Allprint» 630004, г. Новосибирск, Вокзальная магистраль, 3 16+

UNIVERSUM: ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ Научный журнал Издается ежемесячно с декабря 2013 года Является печатной версией сетевого журнала Universum: технические науки Выпуск: 12(105) Декабрь 2022 Часть 5 Москва 2022

УДК 62/64+66/69 ББК 3 U55 Главный редактор: Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук; Заместитель главного редактора: Ахмеднабиев Расул Магомедович, канд. техн. наук; Члены редакционной коллегии: Горбачевский Евгений Викторович, канд. техн. наук; Демин Анатолий Владимирович, д-р техн. наук; Звездина Марина Юрьевна, д-р. физ.-мат. наук; Ким Алексей Юрьевич, д-р техн. наук; Козьминых Владислав Олегович, д-р хим. наук; Ларионов Максим Викторович, д-р биол. наук; Манасян Сергей Керопович, д-р техн. наук; Мажидов Кахрамон Халимович, д-р наук, проф; Мартышкин Алексей Иванович, канд.техн. наук; Мерганов Аваз Мирсултанович, канд.техн. наук; Пайзуллаханов Мухаммад-Султанхан Саидвалиханович, д-р техн. наук; Радкевич Мария Викторовна, д-р техн наук; Серегин Андрей Алексеевич, канд. техн. наук; Старченко Ирина Борисовна, д-р техн. наук; Усманов Хайрулла Сайдуллаевич, д-р техн. наук; Юденков Алексей Витальевич, д-р физ.-мат. наук; Tengiz Magradze, PhD in Power Engineering and Electrical Engineering. U55 Universum: технические науки: научный журнал. – № 12(105). Часть 5. М., Изд. «МЦНО», 2022. – 68 с. – Электрон. версия печ. публ. – http://7universum.com/ru/tech/archive/category/12105 ISSN : 2311-5122 DOI: 10.32743/UniTech.2022.105.12 Учредитель и издатель: ООО «МЦНО» ББК 3 © ООО «МЦНО», 2022 г.

Содержание 4 4 Химическая технология 4 ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ СОРБЦИИ ИОНОВ CR (VI) ИЗ ИСКУССТВЕННЫХ РАСТВОРОВ НА АНИОНИТЕ АN-31 10 Ботиров Суннатжон Худойберди ўғли 16 Инхонова Арофат Хушвактов Суюн Юсуп угли 22 Бекчанов Давронбек Жумазарович 28 Мухамедиев Мухтаржан Ганиевич 37 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ 45 Вoккoсов Зухриддин Комолхон угли 48 Каноатов Хайрулло Муродиллаевич 53 Мехманов Бахтиёр Икромжон угли 57 Ортигалиева Угилой Режавали кизи 62 ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ОБЪЁМНЫХ СВОЙСТВ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ПОЛУЧЕННЫХ НАМИ НОВЫХ ПОВЕРХНОСТНО АКТИВНЫХ ДОБАВОК НА ОСНОВЕ ГОССИПОЛОВОЙ СМОЛЫ Гелчинова Саломат Рахимовна Шарифов Гуломжон Набиевич Абдурахманов Барат Маматмуродович Холбоев Ориф Нурматович Орзикулова Нафиса Мухиддиновна СРАВНИТЕЛЬНЫЕ АКТИВНОСТИ ГЕТЕРОГЕННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛОВ D-ГРУППЫ ПРИ ГИДРАТАЦИИ АЦЕТИЛЕНА Икрамов Абдувахоб Кулдошев Алишер Зиядуллаев Анвар Эгамбердиевич ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ И ПРОМПРОДУКТОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ МИКРОУДОБРЕНИЙ Исакова Ойгул Мадаминжоновна Тураев Зокиржон СИНТЕЗ ПИРИДИНОВЫХ ПРОИЗВОДНЫХ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОГЕННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ Кодиров Сардор Мусурмонович Вапоев Хусниддин Мирзоевич Умрзоков Абдулла Тоштемирович Шарипов Санъат Шухрат угли Бектуров Розимбек Рашидович РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ВТОРИЧНЫХ СМЕШАННЫХ ПОЛИМЕРОВ Лутфуллаев Саъдулла Шукурович Бекназаров Элёр Муродович Самадов Салоxиддин Жовлиевич ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА СВОЙСТВА ПВХ-КОМПОЗИЦИИ Лутфуллаев Саъдулла Шукурович Джумаева Анора Адхам кизи ИССЛЕДОВАНИЯ МЕРГЕЛЯ ХОДЖАКУЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО МАТЕРИАЛА Нурымбетов Бахтияр Чимбергенович Чимбергенова Гулнара Бахтияровна ИССЛЕДОВАНИЯ ДОЛОМИТА ДЖАМАНСАЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ Нурымбетов Бахтияр Чимбергенович Туремуратов Шарибай Науризбаевич Мавлонов Жасур Баходир угли Чимбергенова Гулнара Бахтияровна СОЗДАНИЕ КОМПОЗИЦИЙ ДЕЭМУЛЬГАТОРОВ НА ОСНОВЕ ПАВ И РАЗРАБОТАННЫХ ДЕЭМУЛЬГАТОРОВ Очилов Абдурахим Абдурасулович

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ DOI - 10.32743/UniTech.2022.105.12.14779 ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ СОРБЦИИ ИОНОВ Cr (VI) ИЗ ИСКУССТВЕННЫХ РАСТВОРОВ НА АНИОНИТЕ АN-31 Ботиров Суннатжон Худойберди ўғли PhD докторант, Национальный университет Узбекистана им. Мирзо Улугбека, Республика Узбекистан, г. Ташкент Инхонова Арофат PhD докторант, Национальный университет Узбекистана им. Мирзо Улугбека, Республика Узбекистан, г. Ташкент Хушвактов Суюн Юсуп угли канд. хим. наук. Чирчикского государственного педагогического института, Республика Узбекистан, г. Чирчик E-mail: [email protected] Бекчанов Давронбек Жумазарович д-р хим. наук, проф., Национальный университет Узбекистана им. Мирзо Улугбека, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Мухамедиев Мухтаржан Ганиевич д-р хим. наук, проф., Национальный университет Узбекистана им. Мирзо Улугбека, РеспубликаУзбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] STUDY OF THE SORPTION KINETICS OF CR (VI) IONS FROM ARTIFICIAL SOLUTIONS ON ANION EXCHANGER AN-31 Sunnatjon Botirov PhD doctoral student, National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek, Republic of Uzbekistan, Tashkent Arofat Inkhonova PhD doctoral student, National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek, Republic of Uzbekistan, Tashkent Suyun Khushvaktov PhD in chemical sciences, Chirchik State Pedagogical institute Republic of Uzbekistan, Chirchik Davronbek Bekchanov Dr. chem. Sciences, prof., National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek, Republic of Uzbekistan, Tashkent __________________________ Библиографическое описание: ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ СОРБЦИИ ИОНОВ Cr (VI) ИЗ ИСКУССТВЕННЫХ РАСТВОРОВ НА АНИОНИТЕ АN-31 // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Ботиров С.Х. [и др.]. 2022. 12(105). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14779

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Mukhtarjon Mukhamediev Dr. chem. Sciences, prof., National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek, Republic of Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ В настоящей работе исследована кинетика сорбции ионов Cr (VI) из искусственных растворов на анионите АN-31, который используется в промышленности. Для оценки кинетики и механизма адсорбции использовали кинетические модели псевдо-первого и псевдо-второго порядка. Полученные результаты показывают, что кинетика адсорбции подчиняется модели псевдо-второго порядка. Максимальная адсорбционная емкость анионита АN-31 составляет 2,60 мг-экв/г. ABSTRACT In the present work, the sorption kinetics of Cr (VI) ions from artificial solutions on the AN-31 anion exchanger, which is used in industry, is studied. The kinetic models of the pseudo-first and pseudo-second order were used to evaluate the kinetics and mechanism of adsorption. The obtained results show that the adsorption kinetics obeys the pseudo-second order model. The maximum adsorption capacity of the AN-31 anion exchanger is 2.60 meq/g. Ключевые слова: анион обменник, AN-31, сорбция, бихромат калия, ионы хрома (VI). Keywords: anion exchanger, AN-31, sorption, potassium dichromate, chromium (VI) ions. ________________________________________________________________________________________________ Введение в метаболизме липидов, белков и углеводов в орга- низме человека [9]. Cr (VI) не только оказывает кан- На сегодняшний день прогресс в мире облегчает церогенное, мутагенное и тератогенное действие на жизнь людей, а также делает химические процессы живые организмы, но и очень токсичен и вреден по простыми в использовании, а также упрощает ис- сравнению с Cr (III). В результате накопления ионов Cr пользование новых материалов. Именно в результате (VI) в печени, желудке, почках может нарушаться развития многих направлений разработки возникает целостность и функционирование клеток [10]. множество проблем, связанных с неправильным использованием твердых и жидких материалов, содер- Для удаления ионов хрома из сточных вод мно- жащих загрязняющие вещества [1, 2]. В частности, гими исследователями были предложены современ- выброс и загрязнение ионов металлов, таких как ные методы, основанные на физико-химическом, кадмий, свинец, ртуть и хром, через электрические электрохимическом и усовершенствованном окисле- лампы, аккумуляторы, дубление кожи, производство нии. Вышеуказанные методы включают химическое удобрений и красителей представляют серьезную осаждение, мембранное разделение, ионный обмен, угрозу для окружающей среды и жизни человека [3]. адсорбцию, электрокоагуляцию, электрохимическое восстановление, электродиализ, фотокатализ и Загрязнение подземных вод является важной нанотехнологии. Среди них и другие методы, кроме проблемой, которая угрожает здоровью человека и адсорбционных, имеют такие недостатки, как отно- устойчивости водных ресурсов во всем мире, а загряз- сительно высокая стоимость, большие энергоза- нение подземных вод хромом обнаружено во многих траты, сложные и трудные условия очистки, отде- странах [4-7]. ление вторичных отходов после переработки. Наличие в воде хрома, ртути, мышьяка, кадмия Адсорбция является эффективным, экономичным, и других подобных токсичных элементов является простым в применении и многоразовым методом фактором, угрожающим здоровью человека и всех при использовании соответствующих растворов и других живых существ. В связи с деятельностью адсорбентов [11-13]. Известны способы осаждения промышленных предприятий выброс ионов токсич- ионов Cr (VI) в виде Cr (III) и возврата ионов Cr (VI) ных и тяжелых металлов в сточные воды без снижения в Cr (III), но этот процесс является дорогостоящим и концентрации ионов токсичных и тяжелых металлов свидетельствует о наличии высоких концентраций в сточных водах различных производств, а также без ионов хрома даже в очищенных воды, что, в свою контроля за чистотой этих вод вызывает появление очередь, загрязняет окружающую среду и поверх- многих противоречивые проблемы и увеличение ностные воды [14]. Исследования по решению этой количества токсичных веществ в природе. Сточные проблемы привели к разработке новых методов, та- воды, сбрасываемые кожевенным дублением, электро- ких как ионный обмен. Ионообменная технология ламповыми, красильными и фотопленочными [15, 16] экономически выгодна и дешева, предпола- заводами, содержат большое количество хрома, гает использование химически, термически и меха- токсичного металла [8]. нически стабильных ионообменников на основе синтетических полимеров, и в то же время предлагает В водной среде ионы хрома существуют в двух альтернативные методы разделения для устранения различных степенях окисления, таких как Cr3+ и Cr6+, недостатков традиционных методов. и эти две степени окисления ионов хрома имеют раз- ные физические и химические свойства. Низкая кон- Многие исследователи изучали удаление ионов центрация ионов Cr (III) играет очень важную роль Cr (VI) из сточных вод с помощью ионообменников [16-24]. Анионы, содержащие слабую аминогруппу, 5

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. обычно используют для удаления хроматов из воды ������������ = (������0− ������������) х������ (1) в кислых средах [16]. Авторы использовали анионит ИРА 400 для удаления ионов Cr (VI) из сточных вод ������ [17], их исследование показало, что аппарат ИРА 400 эффективно сорбирует ионы Cr (VI) при рН=2 в где:qe – количество поглощенного анионообменником сильнокислой среде. Аниониты со слабыми амино- иона металла, моль/г, C0 – исходная концентрация группами, такие как D301 и D314, использовались ионов Cr (VI), моль/л, Ce - равновесная концентрация исследователями для удаления хрома. При измене- ионов Cr (VI), моль/л; V - объем раствора, л; m – нии рН от 1 до 5 скорость потери Cr (VI) существенно масса сухого адсорбента (г) [21]. не менялась. Выделение Cr (VI) из раствора с рН>7 резко снижается с увеличением рН [18]. Авторы иссле- Изучение кинетики адсорбции довали сорбцию ионов Cr (VI) и As (V) в водных рас- творах и в статических условиях из сильноосновных Кинетические модели используются для опреде- полистиролов, таких как Amberlite IRA 402 и Amber- ления механизма процесса сорбции (например, ско- lite IRA 900, и полиакрилатных ионитов, таких как рости химических реакций, контроля диффузии и Amberlite IRA 458 и Amberlite IRA 958. Максималь- массопереноса). В последние годы широко использу- ные значения поглощения 77,972 мг/г для Cr (VI) и ются различные кинетические модели, в том числе 10,9478 мг/г для As (V) были обнаружены в амбер- кинетические модели псевдо-первого и псевдо-вто- лите IRA 900 [19]. Кроме того, для удаления Cr (VI) рого порядка [22]. из водных растворов авторы использовали два силь- ных ионита, сохраняющих аминогруппу, Purolite A- В этом исследовании использовались следующие 400 (стирол-винилбензольная матрица) и Purolite A- кинетические модели: 850 (акриловая матрица) с гелевой структурой [20]. Кинетическая модель псевдо-первого порядка Настоящая работа посвящена изучению кинетики сорбции ионов Cr (VI) из искусственных растворов Он выражается уравнением (2): соли K2Cr2O7 на анионите АN-31, содержащем амино- группу. Для описания процесса сорбции ионов Cr (VI) log(������������ − ������������ ) = log ������������ ( ������1 ) ������ (2) анионообменной смолой использованы кинетические модели псевдо-первого и псевдо-второго порядка. 2.303 Материалы и методы В этом уравнении указано количество ионов анионита Cr (VI) (мг/г) в определенное время (qt) и Ионит АN-31 является реагентом, используе- равновесие (qe). Где, k1 – скорость процесса сорбции мым при сорбции ионов Cr (VI) на анионите АN-31, первого порядка (min-1), а угловая величина графика используемом в промышленных масштабах. В каче- зависимости по уравнению (2) равна оси абсцисс стве источника Cr (VI) использовали дихромат калия k1/2,303 [23]. (K2Cr2O7). Для активации анионита использовали соляную кислоту и химически чистый гидроксид Кинетическая модель псевдо-второго порядка натрия. Он выражается уравнением (3): Анализ полученных результатов ������ = 1 + ������ 3) Дихромат калия (K2Cr2O7) использовали при ������������ ������2���������2��� ������������ изучении сорбционных процессов; готовили растворы с концентрациями 0,25 моль/л; 0,125 моль/л; Начальная скорость сорбции (t = 0) находится 0,1 моль/л; 0,075 моль/л; 0,05 моль/л; 0,025 моль/л; следующим образом. 0,01 моль/л. Продолжительность сорбции ионов хрома из приготовленных искусственных растворов изу- ℎ = ������2���������2��� (4) чали в течении 2, 4, 6, 8, 10 и 12 часов при темпера- турах 303, 313, 323 К. Для этого использовали В этом уравнении: k2 – константа скорости, анионит со статической обменной емкостью по qe – количество ионов Cr (VI), поглощенных данной HCl 2,60 мг-экв/г. В конические колбы вместимо- массой анионита (мг/г), t – время (минут). стью 250 мл помещали 0,3 г сухого анионита и 100 мл растворов K2Cr2O7. На спектрофотометре Кинетика адсорбции (UV-1900i/Shimadzu Corporation/Япония) отслежи- вали изменение концентрации ионов Cr (VI) в раство- На рис. 1 (а и б) представлены кинетические мо- рах до и после сорбции (длина волны для Cr (VI) дели псевдо-первого и псевдо-второго порядка cоставляет 540 нм). сорбции ионов Cr(VI) на анионите АN-31. Кинети- ческие параметры рассчитывали по приведенным Количество ионов Cr(VI), поглощенных аниони- графикам. Расчетные кинетические параметры кине- том, рассчитывается по следующей формуле: тических моделей псевдо-первого и псевдо-второго порядка представлены в таблице 1. 6

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Рисунок 1. Кинетические модели a) Кинетическая модель псевдо-первого порядка b) Кинетическая модель псевдо-воторого порядка Данные, представленные в таблице 1, показы- сначала идет быстро, а затем скорость сорбции вают, что кинетика адсорбции ионов Cr (VI) на ионите замедляется. Это можно объяснить накоплением АN-31 ближе к модели псевдовторого порядка, чем определенного количества ионов металлов на поверх- к модели псевдопервого порядка. Результаты пара- ности адсорбента и установлением равновесия между метров кинетической модели псевдовторого порядка ионами. показали, что поглощение ионов Cr (VI) анионитом Таблица 1. Сравнение кинетических параметров ионов Cr (VI), поглощенных в ионит АN-31 Псевдо-первого порядка Псевдо-второго порядка Сорбент Ионы ме- Начальная Равновесное k1 R2 Равновесное k2 R2 талла конц. количество (г мг-1 мин1) количество (г/мг-1 мин1) (моль) адсорбции адсорбции qe (мг/г-1) qe (мг/г-1) 0.01 202,8 0,00944 0,9902 202,8 0,000018075 0,9588 0.025 306,8 0,00944 0,9639 306,8 0,000006429 0,9359 0.05 405,6 0,00967 0,9666 405,6 0,000009681 0,9828 АN-31 Cr2O72- 0.075 514,8 0,00990 0,9414 514,8 0,000008073 0,9905 0.1 624 0,00760 0,9819 624 0,000003948 0,9891 0.125 634,4 0,01013 0,8908 634,4 0,000004280 0,9951 0.25 1638 0,01313 0,9511 1638 0,000001369 0,9716 Среднее k1 и k2 0,06931 0,000050682 Коэффициент корреляции кинетической модели На основании проведенных исследований можно псевдовторого порядка R2=0,9716. Значения кинети- сделать заключение, что сорбция ионов Cr (VI) из ческих параметров в таблице 1 показывают, что искусственных растворов, содержащих ионы Cr (VI), ионы Cr (VI), адсорбированные на анионите АN-31, на анионите АN-31 при различных концентрациях соответствуют кинетике адсорбции псевдо-второго и температурах подчиняется кинетической модели порядка. Можно сделать вывод, что на процесс сорб- псевдо-второго порядка. ции влияет не только природа ионов, но и амино- группы в составе анионита. 7

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Список литературы: 1. Cipullo S, Snapir B, Tardif S, Campo P, Prpich G, Coulon F. Insights into mixed contaminants interactions and its implication for heavy metals and metalloids mobility, bioavailability and risk assessment. Sci Total Environ. 2018;645:662-73. 2. Kibuye FA, Gall HE, Veith TL, Elkin KR, Elliott HA, Harper JP, et al. Influence of hydrologic and anthropogenic drivers on emerging organic contaminants in drinking water source in the Susquehanna River Basin. Chemosphere. 2020;245:125583. 3. Nasir AM, Goh PS, Abdullah MS, Ng BC, Ismail AF. Adsorptive nanocomposite membranes for heavy metal reme- diation: recent progresses and challenges. Chemosphere. 2019;232:96-112. 4. Izbicki, J.A., Bullen, T.D., Martin, P., Schroth, B., 2012. Delta Chromium-53/52 isotopic composition of native and contaminated groundwater, Mojave Desert, USA. Appl. Geochem. 27 (4), 841–853. 5. Kaprara, E., Kazakis, N., Simeonidis, K., Coles, S., Zouboulis, A.I., Samaras, P., Mitrakas, M., 2015. Occurrence of Cr(VI) in drinking water of Greece and relation to the geological background. J. Hazard Mater. 281 (3), 2–11. 6. Margiotta, S., Mongelli, G., Summa, V., Paternoster, M., Fiore, S., 2012. Trace element distribution and Cr(VI) speciation in Ca-HCO3, and Mg-HCO3, spring waters from the northern sector of the Pollino massif, southern Italy. J. Geochem. Explor. 115 (8), 1–12. 7. Villalobos-Aragon, ´ A., Ellis, A.S., Armienta, M.A., Morton-Bermea, O., Johnson, T.M., 2012. Geochemistry and Cr stable isotopes of Cr-contaminated groundwater in Leon ´ valley, Guanajuato, M´exico. Appl. Geochem. 27 (9), 1783–1794. 8. Banerjee M, Bar N, Basu RK, Das SK. Comparative study of adsorptive removal of Cr (VI) ion from aqueous solution in fixed bed column by peanut shell and almond shell using empirical models and ANN. Environ Sci Pollut Res. 2017; 24(11):10604–20. https://doi.org/10.1007/s11356-017-8582-8. 9. Bahador F, Foroutan R, Esmaeili H, Ramavandi B. Enhancement of the chromium removal behavior of Moringa oleifera activated carbon by chitosan and iron oxide nanoparticles from water. Carbohydr Polym. 2021 Jan; 251:117085. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.117085. 10. Foroutan R, Peighambardoust SJ, Mohammadi R, Omidvar M, Sorial GA, Ramavandi B. Influence of chitosan and magnetic iron nanoparticles on chromium adsorption behavior of natural clay: Adaptive neuro-fuzzy inference mod- eling. Int J Biol Macromol. 2020 May;151:355–65. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.02.202. 11. Abshirini Y, Foroutan R, Esmaeili H. Cr(VI) removal from aqueous solution using activated carbon prepared from Ziziphus spina–Christi leaf. Materials Research Express. 2019;6:(4). 12. Imran M, Khan ZUH, Iqbal MM, Iqbal J, Shah NS, Munawar S, et al. Effect of biochar modified with magnetite nanoparticles and HNO3 for efficient removal of Cr (VI) from contaminated water: a batch and column scale study. Environ Pollut. 2020;261:114231. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114231. 13. Peng H, Guo J. Removal of chromium from wastewater by membrane filtration, chemical precipitation, ion exchange, adsorption electrocoagulation, electrochemical reduction, electrodialysis, electrodeionization, photocatalysis and nanotechnology: a review. Environ Chem Lett. 2020:1–14. 14. A.I. Hafez, M.S. El-Manharawyb, M.A. Khedr. RO membrane removal of unreacted chromium from spent tanning effluent. A pilot-scale study, Part 2. Desalination, (2002) 144, 237-242. https://doi.org/10.1016/S0011- 9164(02)00318-1 15. Jinbei Yang, Meiqiong Yu, Ting Qiu. Adsorption thermodynamics and kinetics of Cr (VI) on KIP210 resin. 20 (2), 2014, 480-486. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2013.05.005 16. Yanmei Zhoua, Qiang Jina, Tianwei Zhua, Yoshifumi Akama. Adsorption of chromium (VI) from aqueous solutions by cellulose modified with -CD and quaternary ammonium groups. Journal of Hazardous Materials, 187, (2011), 303–310. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.01.025 17. P. Senthil Kumar, K. Kirthika and K. Sathish Kumar. Removal of Hexavalent Chromium Ions from Aqueous Solu- tions by an Anion-exchange Resin. Adsorption Science & Technology Vol. 26 No. 9 2008. https://doi.org/10.1260/026361708788251402 18. Taihong Shi, Zhuochao Wang, Yang Liu, Shiguo Jia, Du Changming. Removal of hexavalent chromium from aqueous solutions by D301, D314 and D354 anion-exchange resins. Journal of Hazardous Materials 161 (2009) 900–906. doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.04.041 19. Justyna Jachuła, Zbigniew Hubicki. Removal of Cr(VI) and As(V) ions from aqueous solutions by polyacrylate and polystyrene anion exchange resins. Appl Water Sci (2013) 3:653–664. DOI 10.1007/s13201-013-0110-5 20. Chen G.Q., Zhang W.J., Zeng G.M., Huang J.H., Wang L.A., Shen G.L., Surface modifified Phanerochaete chrysosporium as a biosorbent for Cr(VI)- contaminated wastewater. J. Hazard Mater. 2011. 186, 2138-2143. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.12.123 8

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. 21. D. Bekchanov, H. Kawakita, M. Mukhamediev, S. Khushvaktov, M. Juraev. Sorption of Cobalt (II) and Chromium (III) Ions to Nitrogen- and Sulfur-Containing Polyampholyte on the Basis of Polyvinylchloride. Polymers for Advanced Technologies. 2021. Vol. 32 (1). pp. 457-470. https://doi.org/10.1002/pat.5209 22. Juraev M., Khushvaktov S., Botirov S., Bekchanov D., & Mukhamediev M. (2020). Kinetics of Sorption of Ca (II) And Mg (II) Ions from Solutions To a New Sulphocathionite. International Journal of Advanced Science and Technology, 29(7), 3395-3401. 23. Хушвактов С.Ю. У., Жураев М.М. У., Сагдиев Н.Ж., Бекчанов Д.Ж., & Мухамедиев М.Г. (2019). Сорбция ионов меди (II) и никеля (II) на азот-и серосодержащем полиамфолите. Universum: химия и биология, (11-1 (65)), 66-70. 24. Davron Bekchanov Mukhtar Mukhamediev Peter Lieberzeit Gulbakhor Babojonova Sunnat Botiro. Polyvinylсhloride- based anion exchanger for efficient removal of chromium (VI) from aqueous solutions.// Polymers Advanced Technologies. Accepted: 10 May 2021 2021;1–10. https:// doi.org /10.1002/ pat.540 9

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. DOI - 10.32743/UniTech.2022.105.12.14768 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ Вoккoсов Зухриддин Комолхон угли т.ф.ф.д., PhD Наманганского инженерно-технологического института, Республика Узбекистан, г. Наманган E-mail: [email protected] Каноатов Хайрулло Муродиллаевич канд. техн. наук, доц. Наманганского инженерно-технологического института, Республика Узбекистан, г. Наманган Мехманов Бахтиёр Икромжон угли студент Наманганского инженерно-технологического института, Республика Узбекистан, г. Наманган Ортигалиева Угилой Режавали кизи студент Наманганского инженерно-технологического института, Республика Узбекистан, г. Наманган DEVELOPMENT AND RESEARCH OF THE EFFECTIVENESS OF ORGANIC FERTILIZERS Zukhriddin Vokkosov T.f.f.d., PhD Namangan Institute of Engineering and Technology, Republic of Uzbekistan, Namangan E-mail: [email protected] Khairullo Kanoatov Candidate of technical sciences, associate professor Namangan Institute of Engineering and Technology, Republic of Uzbekistan, Namangan Bakhtiyor Mekhmanov Student of the Namangan Institute of Engineering and Technology, Republic of Uzbekistan, Namangan O'g'iloy Ortig'aliyeva Student of the Namangan Institute of Engineering and Technology, Republic of Uzbekistan, Namangan АННОТАЦИЯ В данной статье рассматривается получение органоминеральных удобрений Навбахорский бентонит, навоза крупнорогатого скота (КРС) и раствора азотфиксирующих микроорганизмов. На основании экспериментов были получены следующие результаты: оптимальное соотношение навоз: бентонит:раствор азотфиксирующих микроорганизмов (АФМ) является 100,0:10:4. Время компостирования 60 суток. Органоминеральные удобрение, полученных оптимальных параметрах имеет следующий состав (вес. %): Р2О5усв. – 0,285; СаОобщ. – 0,972; орг.вещество – 20,438%; гуминовые кислоты – 3,169%; фульвокислоты – 3,314; высшие органические вещество – 3,140%; К2О – 0,788%, N общ. – 1,700%. Влажность органоминерального удобрения равна 49,35%. Компо- стирование навоза крупного рогатого скота добавкой бентонита, содержащего азотфиксирующие микроорганизмы позволяет допольнительно увеличить содержание гумусовых веществ, усвояемых форм фосфора, а также самое главное увеличит содержание азота более в 3,17-4,13 раза за счет биофиксации атмосферного молекулярного азота. __________________________ Библиографическое описание: РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Вoккoсов З.К. [и др.]. 2022. 12(105). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14768

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. ABSTRACT This article discusses the production of organomineral fertilizers Navbakhor bentonite, cattle manure and a solution of nitrogen-fixing microorganisms. Based on the experiments, the following results were obtained: the optimal ratio of manure: bentonite:solution of nitrogen-fixing microorganisms (NFM) is 100.0:10:4. Composting time 60 days. Organo- mineral fertilizer obtained in optimal parameters has the following composition (wt.%): P2O5usv. – 0.285; CaOgen. – 0.972; organic substance - 20.438%; humic acids - 3.169%; fulvic acids - 3.314; higher organic matter - 3.140%; K2O - 0.788%, N total. – 1,700%. Moisture content of organo-mineral fertilizer is 49.35%. Composting of cattle manure with the addition of bentonite containing nitrogen-fixing microorganisms allows additionally increasing the content of humic substances, assimilable forms of phosphorus, and most importantly, it will increase the nitrogen content by more than 3.17-4.13 times due to the biofixation of atmospheric molecular nitrogen. Ключевые слова: Навбахорский бентонит, навоз крупнорогатого скота (КРС), раствор азотфиксирующих микроорганизмов (АФМ), гумусовых веществ, молекулярный азот. Keywords: Navbakhor bentonite, cattle manure, solution of nitrogen-fixing microorganisms (NFM), humic substances, molecular nitrogen. ________________________________________________________________________________________________ Введение. В настоящее время в связи со научно-исследовательские работы по получению стремительным увеличением численности населения ОМУ в различных вариантах на основе отечествен- одной из важнейших проблем, требующих решения ных отходов фосфоритов, азотной кислоты, навоза является обеспечение их достаточным количеством крупного рогатого скота, отходов птицеводства, продуктов питания. Для решения этой проблемы минеральных удобрений, фосфогипса и бентонитов. необходимо увеличить количество гумуса на имею- Научные исследования по получению ОМУ с высокой щихся обрабатываемых землях и использовать агроэкологической ценностью и эффективностью на различные химические средства, в том числе органо- основе навоза крупного рогатого скота, бентонита, минеральные удобрения (ОМУ) через азотфикси- азотфиксирующих микроорганизмов не проводились. рующие микроорганизмы. При использовании таких органоминеральных удобрений улучшается биострук- В нашей предыдущей работе [4] была проведена тура почвы, повышается усвоение растениями пита- серия опытов по получению органоминеральных тельных компонентов и послужит усваиванию удобрений на основе навоза крупного рогатого скота, молекулярного азота из воздуха. Для достижения бентонита, фосфоритной муки, (NH2)2CO, (NH4)2SO4, процесса максимальной фиксации азота в воздухе KCl и азотфиксирующих микроорганизмов. Рас- путём создания оптимальной питательной среды для смотрены технико-экономические показатели полу- азотфиксирующих микроорганизмов а также создание чаемых органоминеральных удобрений. гибкой технологии производства ОМУ, обогащенных различными компонентами является актуальной за- Была проведена еще одна серия опытов по дачей. получению органоминеральных удобрений, в этих опытах их готовили на основе навоза и фосфорита Академик АН Республики Узбекистан в соотношении навоз: фосфорит (от 100:5 до 100:30) Ш.С. Намазов и М.О. Жумановыми было проведено отбирали в соотношении [5]. много опытов по созданию технологии получения ОМУ путем обработки Ангренского бурого угля Методы и материалы исследования. В лабора- азотной кислотой с использованием пульп аммофоса торных исследованиях использовали навоз круп- и супрефоса. [1] Жидкие и твердые азотно-гуминовые ного рогатого скота, бентонит, фосфоритную муку, ОМУ были получены Н.Х. Усанбоевым путем окисле- приведенного в таблице 1 и азотфиксирующие мик- ния Ангренского бурого угля азотной кислотой с роорганизмы вида Azotobacter. В начале опытов изу- последующим разложением фосфоритов ЦК азотно- чали параметры получение органоминеральных угольной суспензией и ступенчатым окислением удобрений (ОМУ) на основе навоза крупного рогатого бурого угля [2, 3]. У.Ш. Темиров и другие проводили скота (НКРС), бентонита (Б) и азотфиксирующих микроорганизмов (АФМ) [6]. Таблица 1. Основной химический состав навоза крупного рогатого скота, фосфорита и бентонита Виды Влаж- Органи- Гуминовые Фуль- Водораство- Нерастворимые Р2О5 N К2О CаО Д.в. сырья ность ческие кислоты вовые римые в воде вещества кислоты Навоз органические органические крупного вещества вещества рогатого скота 55,4 26,53 7,1 3,67 2,52 13,24 0,28 0,51 0,58 0,59 16.11 Бентонит SiО2 ТiО2 Аl2О3 Fе2О3 МgО CаО N К2О P2О5 СО2 Д.в. 57,9 0,35 13,69 5,10 1,84 0,48 1,53 1,75 0,43 0,75 16,17 11

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Обсуждение и результаты исследования: Для были равны 2,73-2,79%, 2,86-2,92% и 2,71-2,76%, этого соотношение навоз крупного рогатого скота: соответственно, но эти значение через 60 дней со- бентонит брали 100:(2,5-10) и полученную смесь об- ставляли 3,92-4,33%, 4,10-4,53% и 3,89-4,29%. рабатывали азотфиксирующими микроорганизмами Кроме того, было обнаружено увеличение содержания (АФМ), выращенными в среде Федорова в соотно- азота в образцах навоза, переработанных с помощью шении 100:(2,5-10):(0,5-4,0). Полученные результаты АФМ. Через 1 сутки содержание азота в образце, приведены в таблице 2. Наблюдается увеличение взятом без обработки АФМ, составило 0,35 %, а через содержание гуминовых и фульвокислот, водораство- 60 суток в том же состоянии - 0,33 %, то есть общее римых органических веществ (ВОВ) в образцах содержание азота в этом случае несколько снижается, удобрений, полученных в результате обработки но в том же состоянии обработанной АФМ, при этом смеси НКРС и бентонита с АФМ. Например, в смеси в день приготовления находится в пределах 0,342- органоминеральных удобрений через 1 сутки коли- 0,349% в зависимости от изменения соотношения чество ГК, ФК и ВОВ были равны 2,80%, 2,93% и НКРС:Б:АФМ, а через 60 дней - 1,083-1,442%. 2,78% соответственно, а при обработке АФМ мик- Видно, что количество азота в полученных образцах роорганизмами по мере изменений соотношений удобрений увеличивается в 3,17-4,13 раза. Таблица 2. Химический состав образцов органоминеральных удобрений, полученных на основе навоза крупного рогатого скота, бентонита и азотфиксирующих микроорганизмов (НКРС:Б:АФМ=100:10:(0-4)) Соотношение Р2О5общ., СаОобщ., ОВ, % ГК, % ФК, % ВОВ, % К2О ,% Nобщ. % Влажность, % НКРС:Б: % % Через 1 день АФМ 100:10:0 0,22 0,76 18,42 2,49 2,60 2,46 0,62 0,390 58,67 100:10:0,5 0,22 0,76 18,36 2,48 2,59 2,45 0,62 0,390 58,83 100 : 10 : 1 0,222 0,756 18,286 2,466 2,579 2,444 0,614 0,383 58,98 100 : 10 : 2 0,220 0,751 18,149 2,448 2,560 2,425 0,609 0,381 59,29 100 : 10 : 4 0,219 0,745 18,015 2,430 2,541 2,407 0,604 0,378 59,59 Через 60 дней 100:10:0 0,277 0,945 19,257 3,080 3,221 3,052 0,766 0,394 48,78 100:10 :0,5 0,280 0,954 19,627 3,109 3,251 3,081 0,773 1,281 48,29 100 : 10 : 1 0,283 0,963 19,940 3,139 3,282 3,110 0,781 1,440 47,80 100 : 10 : 2 0,284 0,967 20,169 3,154 3,298 3,125 0,785 1,545 47,55 100 : 10 : 4 0,285 0,972 20,438 3,169 3,314 3,140 0,788 1,700 47,29 На рис. 1 представлен химический состав образ- соответственно 0,219; 0,745; 18,015; 2,430; 2,541; цов органоминерального удобрения на основе навоза 2,407; 0,604 и 0,378%. При этом влажность крупного рогатого скота, бентонита и азотфиксиру- 1-суточного компоста составляет 59,59%. В образце ющих микроорганизмов (НКРС:Б:AФM=100:10:4 а органоминерального удобрения, полученного при так же продолжительность компостирования 1 и продолжительности компостирования 60 суток, 60 суток). содержание Р2О5общ., СаОобщ., ОВ, ГК, ФК, ВОВ, К2О ва Nумум. составило соответственно 0,285; 0,972; 20,438; Из результатов данного графика видно, что 3,169; 3,314; 3,140; 0,788 и 1,700%. Влажность полу- в анализируемой органоминеральной смеси через ченного образца органоминерального удобрения 1 сутки после приготовления содержания Р2О5общ., равна 47,29%. СаОобщ., ОВ, ГК, ФК, ВОВ, К2О ва Nобщ. составляют Рисунок 1. Химический состав образцов органоминеральных удобрений, полученных на основе навоза крупного рогатого скота, бентонита и азотфиксирующих микроорганизмов (НКРС:Б:АФМ=100:10:4) 12

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Данные о потерях органических веществ и степень уровень гуминификации в образце необработанного гуминификации органических веществ в образцах удобрения с АФМ соответственно составляет 17,65 и удобрений, полученных на основе НКРС, бентонита 58,34%. и АФМ, представлены в табл. 3. Из данных этой таб- лицы видно, что потери органических веществ и Таблица 3. Потери органических веществ и степень гумификации в удобрениях на основе навоза крупного рогатого скота, бентонита и АФМ Соотношение НКРС:Б: 100:2,5:0 100:2,5:0,5 100:2,5:1 100:2,5:2 100:2,5: 4 АФМ 17,65 16,47 15,85 15,16 14,72 58,34 60,47 61,78 62,47 63,78 Потери органических веществ, % Степень гуминификации орг. веществ, % В образцах удобрений, полученных в результате и продолжительности компостирования до 10 дней обработки АФМ в разных пропорциях, эти показа- количество общего азота увеличивается с 0,390 до тели находятся в пределах 14,72-16,47% и 60,47- 0,607%. При соотношении НКРС:Б:АФМ 100:10:0 и 63,78%. На рис. 2 показано влияние соотношения увеличении времени компостирования с 10 до 60 дней НКРС:Б:АФМ на количественное содержание азота количество общего азота в образцах органомине- в полученных органоминеральных удобрениях. Как рального удобрения практически не меняется, т. е. видно из этих графических данных, при увеличении увеличивается с 0,390 до 0,394%. соотношения НКРС:Б:AФM от 100:10:0 до 100:10:4 соотношение НКРС:Б:АФМ Рисунок 2. Влияние соотношения НКРС:Б:АФМ на содержание азота в получаемых органоминеральных удобрениях 13

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. При внесении АФМ (например, в соотношении В составе органоминерального удобрения взятой 100:10:4) и в течение 60 дней компостирования в соотношении НКРС:Б:АФМ=100:10:4 содержится наблюдается увеличение количества общего азота в 55 % SiO2 , 4 % доломита, 3 % хлорида калия, 2 % полученном органоминеральном удобрении с 0,607 до алюмосиликата натрия, 20 % калия . гидросиликат 1,700%. Итак с увеличением количества АФМ значи- алюминия, 10 % силикат кальция-стронция, содержит тельно увеличивается содержание азота в получаемых 6 % карбоната кальция и карбонатов кальциево-маг- органоминеральных удобрениях. ниевого железа, соответственно. Результаты элементного анализа полностью под- тверждают лабораторные данные. Рисунок 3. Элементный состав образца органоминерального удобрения полученного при соотношении НКРС:Б:АФМ=100:10:4 Рисунок 4. Рентгеноструктурный анализ образца органоминерального удобрения, полученного при соотношении НКРС:Б:АФМ=100:10:4 14

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. В дальнейших исследованиях проводились и азотфиксирующих микроорганизмов а так же агрохимические испытание в хозяйствах Чустского определены оптимальные параметры. и Янгикурганского районов Наманганской области 1 вида органоминеральных удобрений взятых в сле- Количество общего азота в органоминеральных дующих соотношениях НКРС:Б:АФМ=100:10:4; удобрениях, полученных с добавлением азотфикси- Урожайность хлопка и картофеля увеличилась на рующих микроорганизмов, увеличивается в 3,17- 1,6-2,5 т/га и 3,5-4,8 т/га соответственно. 4,13 раза по сравнению без добавления азотфикси- рующих микроорганизмов. Заключение. Изучены процессы получения трёх видов новых органоминеральных удобрений на Потери органических веществ в полученных основе навоза крупного рогатого скота, бентонита, новых видов органоминеральных удобрениях составляют 11,32-13,02%, а степень гуминификации 63,78-66,41%. Список литературы: 1. U.Sh. Теmirov, Sh.S. Namazov, N.H. Usanbaev, B.E. Sultonov, А.М. Reymov. Organic-mineral Fertilizer Based on Chicken Manure and Phosphorite from Central Kyzylkum // Chemical Science International Journal. Volume 24, Issue 3. USA. – 2018. – pp. 1-7. 2. Жуманова М.О., Темиров У.Ш., Намазов Ш.С., Беглов Б.М Физико-химические и товарные свойства органо- минеральных серусодержащих удобрений на основе окисленного бурого угля и фосфогипса // Химический журнал Казахстана, 2015, № 3, – С. 52-57. 3. Темиров У.Ш., Реймов А.М., Намазов Ш.С., Усанбаев Н.Х., Номозов Ш.Ю. Получение фосфорсодержащих органоминеральных удобрений. // Узбекский химический журнал. – 2017. – № 4. – С. 50-56. 4. Воққосов З.К. Получение органоминеральных удобрений на основе местных агроруд, минеральных удобрений, навоза крупного рогатого скота и растворов азотфиксирующих микроорганизмов // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2022. 6(99). URL: https: // 7universum.com/ru/tech/archive/item/13987 - 44-49 c. 5. X.M. Kanoatov, Z.K. Vokkosov, A.A. Xodjiev, G.S. Alieva. Organic-Mineral Fertilizer Based On Manure. Nat. Volatiles & Essent. Oils, 2021; 8(5): 10631 – 10636 https://www.nveo.org/index.php/journal/article/view/3008 6. Z.K. Vokkosov, X.M. Kanoatov Analysis of physical-chemical and mineralogical indications of local agriculture (bentonite and phosphorite flour) in the production of organomeneral fertilizers. // NamMTI ILMIY-TEXNIKA JURNALI. ISSN 2181-8622. 2022, Vol. 7, Issue 2 –pp 109-113. 15

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. DOI - 10.32743/UniTech.2022.105.12.14797 ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ОБЪЁМНЫХ СВОЙСТВ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ПОЛУЧЕННЫХ НАМИ НОВЫХ ПОВЕРХНОСТНО АКТИВНЫХ ДОБАВОК НА ОСНОВЕ ГОССИПОЛОВОЙ СМОЛЫ Гелчинова Саломат Рахимовна канд. техн. наук, Джизакский государственный педагогический университет, Республика Узбекистан, г. Джизак E-mail: [email protected] Шарифов Гуломжон Набиевич канд. техн. наук (PhD), Джизакский государственный педагогический университет, Республика Узбекистан, г. Джизак Абдурахманов Барат Маматмуродович доц., Джизакский государственный педагогический университет, Республика Узбекистан, г. Джизак Холбоев Ориф Нурматович предпадаватель, Джизакский государственный педагогический университет, Республика Узбекистан, г. Джизак Орзикулова Нафиса Мухиддиновна магистр, Джизакский государственный педагогический университет, Республика Узбекистан, г. Джизак STUDYING THE SURFACE AND VOLUME PROPERTIES OF AQUEOUS SOLUTIONS OF NEW SURFACE-ACTIVE ADDITIVES WE HAVE OBTAINED ON THE BASIS OF GOSSYPOL RESIN Salomat Gelchinova Ph.D., Jizzakh State Pedagogical University, Republic of Uzbekistan, Jizzakh Gulomjon Sharifov Ph.D. (PhD), Jizzakh State Pedagogical University, Republic of Uzbekistan, Jizzakh Barat Abdurakhmanov Assoc., Jizzakh State Pedagogical University, Republic of Uzbekistan, Jizzakh Orif Kholboev Teacher, Jizzakh State Pedagogical University, Republic of Uzbekistan, Jizzakh __________________________ Библиографическое описание: ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ОБЪЁМНЫХ СВОЙСТВ ВОДНЫХ РАС- ТВОРОВ ПОЛУЧЕННЫХ НАМИ НОВЫХ ПОВЕРХНОСТНО АКТИВНЫХ ДОБАВОК НА ОСНОВЕ ГОССИ- ПОЛОВОЙ СМОЛЫ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Гелчинова С.Р. [и др.]. 2022. 12(105). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14797

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Nafisa Orzikulova Master, Jizzakh State Pedagogical University, Republic of Uzbekistan, Jizzakh АННОТАЦИЯ Изучены свойства поверхностного натяжения и объёмного свойства новых ПАВ, полученных на основе местного сырья – госсиполовая смолы. В дальнешем были доказанны, что они могут быть эффективны для ускорения процесса помола клинкера и твёрдого сырья (известняка) являющеюся промежуточным продуктом в производстве цемента. ABSTRACT The properties of surface tension and volumetric properties of new surfactants obtained on the basis of local raw materials - gossypol resin were studied. It has been further proven that they can be effective in accelerating the grinding process of clinker and solid raw materials (limestone) which is an intermediate product in cement production. Ключевые слова: поверхносто-активных веществ, шлама, портландцемент, госсиполовая смола, триэтано- ламином, коагуляционно-тиксотпонной структуры, адсорбционной. Keywords: surfactants, sludge, Portland cement, gossypol resin, triethanolamine, coagulation-thixotpon structure, adsorption. ________________________________________________________________________________________________ Введение. В качестве поверхностно-активных Следовательно, при реакции жирных кислот с добавок в преизводстве гидрофобного цемента обыч- аминоспиртами образуются комплексные соли жир- но применяют продукты из ростительного сырья или ных кислот (2) промишеные отходов (олеиновая кислота мылонафт, соопсток, акисленный рисайке и др.). Цемент с R – COOH + NH2 C2H4 OH → R COONH3 C2H4OH указанными добавками, наряду с положительными свойствами, характеризуется рядом недостатков, R – COOH + NH (C2H4 OH)2 → R COONH2(C2H4OH)2 прежде всего повышенным пылеобразованием при помоле и траспортировке и избыточной воздухововле- R – COOH + N (C2H4 OH)3 → R COONH (C2H4OH)3 кающей способностью в бетонах и растворах [1-2]. В нашем случае Целью данной работы является попытке уста- новить основные направления ликвидации, указанных R – COOH + N (C2H4 OH)3 → R – COONH (C2H4OH)3 недостатков путём введения в гидрофобизующего добавок дополнителных компонентов. Накоплен большой экспериментальный материал, свидетельствующий о том, что изменение свойств В качестве основного гидрофобизующего компо- дисперсных систем в присутствии поверностно-ак- нента был выбран отход-кубовый остаток произ- тивных добавок обусловлено адсорбционным за- водства хлопкивого масла-госсиполовой смолы (ГС) креплением молекул добавки на поверхности диспер- модифицированный техническим триэтаноламином. сной фазы. Оно зависит не только от молекулярного Модифицированне позваляет изменять структуру гос- состояния добавки в растворе, определяемого липо- сиполовой смолы и молекулярность путём введения фильно-гидрофильным балансом и гидрофобными новых полярных групп [2, 8]. взаимодействиями углеводородных частей, моле- кулы ПАВ в водной среде, но и является функцией Модифицирование осушествляется в лаборатор- концентрации добавки, её физико-химических и ных условиях в следующих весовых соодношениях: коллоидно-химических свойств [4-7]. ГС:ТЭА – 70:30, 60:40, 50-50 (моес, %), соответ- ствующих условным обязночениямИ – 1, И – 2, И – 3. В связи с этим нами были изучены поверхност- В реакционную колбу заливают госсиполовую смолу ные и объёмные свойства водных растворов полу- с температурой 50 – 600С, затем технический ченных ПАВ. триэтоломин, смесь нагривают до температуры 1000С и выдерживают в течение 1,5 часа при интенсивном Поверхностная энергия играет исключительно перемешивании. важную роль в большом числе самых разнообразных явлений. Поверхностные явления выражаются в том, В результате химмического взаимодействия ком- что состояние находящихся в поверхностном слое понентов получается готовый продукт, представляю- молекул иное по сравнению с молекулами находя- щий собой пастообразную массу темно-коричневого щимися в объёме тела. цвета хорошо растворимую в воде. Молекулы в объёме тела равномерно окружены В литературе известно [1], что жидкые кислоты такими же молекулами и поэтому их силовые поля R–COOH образуют с аминами RH2 соли общего типа. полностью скомпенсированы. Молекулы поверхност- Этим солям, по видимому, присуща структура двой- ного слоя взаимодействуют как с молекулами одной ных компонентных соединений. фазы, так и с молекулами другой фазы, в результате чего равнодействующая молекулярных сил в поверх- ностном слое не равна нулю и направлена внутрь той фазы, с которой взаимодействие больше. Таким образом возникает поверхностное натяжение ������, стре- мящееся сократить поверхность [3-5]. 17

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Поверхностное натяжение можно приставить и В зависимости от знака производной ������������/������с как энергию переноса молекул из объёма тела на по- растворенные вещества делят на поверхностно – верхность или как работу образования единицы по- активные (������������/������с < 0) и поверхностно – неактивные верхности. (������������/������с > 0). Поверхностно – активные вещества (ПАВ) характеризуются поверхностной активно- Поверхностное натяжение можно выразить стью, которая является мерой способности вещества частной производной энергии Гиббса по величине понижать поверхностное натяжение на границе раз- межфазной поверхности при Р и Т = const (при по- дела фаз. Эта величина численно равна производной стоянных числах молей компонентов) [3, 4]: ������������/������с, взятой с обратным знаком, при стремлении концентрации ПАВ к нулю:ƒƒƒ ������ = (������������) ������. ������. ������������ (1) ������������ ������������ ������ = − (������с) .с→0 Отсюда следует, что для индивидуального веще- Поверхностная активность ПАВ графически опре- ства поверхностное натяжение есть энергия Гиббса, деляется как тангенс угла наклона ������ касательной, приходящаяся на единицу поверхности. проведённой к изотерме поверхностного натяжения в точке её пересечения с осью ординат, взятой со Внутренняя (полная) энергия поверхностного знаком минус. слоя ������������ в расчёте на единицу площади связана с ������ Цель данной части работы состояла в построении уравнением Гиббса-Гельмгольца: изотермы адсорбции (графика зависимости Г=ƒ(с) ПАВ на поверхности его водного раствора и в уста- ������������ = ������ − ������ (������������) 0р (2) новлении взаимосвязи между поверхностными и объёмными свойствами водных растворов ПАВ, ������������ полученных на основе отходов масложировой промышленности и чистого (технического) три- или этаноламина [7-8]. ������������ = ������ + ������������ (3) Поверхностные свойства водных растворов ПАВ характеризовали по величине поверхностного натя- где ������������ – скрытая теплота образования единицы по- жения и поверхностного двухмерного давления. верхности: Объёмные свойства характеризовали по увеличение критической концентрации мицелла образования Т – температура. (ККМ). Для этого измеряли поверхностное натяжение растворов ПАВ в концентрации: 0,01, 0,1, 1, 2,5,5,0, Уменьшение ������ может происходить в результате 7,5, 10 кг/м3. На основании полученных данных по- самопроизвольного концентрирования в поверх- строили изотерму поверхностного натяжения ������ = ƒ(с) ностном слое веществ с меньшим поверхностным при постоянной температуре (2930К). Результаты натяжением – адсорбции. исследований приведены на рис. 1. Величину адсорбции обычно выражают двумя Из рис. 1 видно, что поверхностное натяжение способами. Согласно одному способу её определяют при возрастании концентрации сначала резко падает, как количество вещества в поверхностном слое А, а затем это падение замедляется и делается настолько приходящееся на единицу площади поверхности или небольшим, что практически величина ������ достигает единицу массы адсорбента (абсолютная величина постоянного минимального значения. адсорбции): На основании кривой ������ = ƒ(с) вычисленные Г = ������������(������������−������������ (4) величины удельной адсорбции Г, соответствующие различным значениям концентрации вещества в той ������ фазе, из которой происходит поглощение и построили кривую, выражающую зависимость Г=ƒ(с) (рис. 2) или, что то же самое, Из рис. 2 видно, что изотерма адсорбции зави- Г = ������(������������−������������) (5) симость Г=ƒ(с) выходит из начала координат и воз- растает с увеличением концентрации сначала резко, ������ а затем этот рост замедляется и кривая асимптотиче- ски приближается к некоторой прямой параллельной где ������������ – равновесная концентрация компонента в оси абсциее, что соответствует виду изотерм, харак- объёме; терному для типичного низкомолекулярного ПАВ. ������о – исходная концентрация компонента в объёме; Величина концентрации, при которой адсорбция V – объём фазы. достигает своего наибольшего значения Г∞, а поверх- ностное натяжения ������ – наименьшего, соответствует Величины адсорбции компонентов раствора Г������ полному насыщению поверхностного слоя. иповерхностное натяжение связаны между собой фундаментальным адсорбционным уравнением Начальная часть кривых при малых значениях Гиббса: концентрации соответствует поверхностному слою, незаполненному адсорбированными молекулами. - ������������ = ∑ Г������������ µ������ (6) ������ где ������ µ������ – химические потенциалы компонентов. При малых концентрациях С соотношение (6) переходит в следующее уравнение: Г = − С ∗ ������������ (7) ������∗������ ������������ 18

№ 12 (105) декабрь, 2022 г. Как видно из рисунка, эта часть кривых для иссле- • длина молекулы: дуемых нами ПАВ, почти прямолинейна. При по- вышении концентрации поверхность всё более ������ Г∞ ∗ М = 0,94 ∗ 1013 ∗ 550 = 47,43 ∗ 10−12 заполняется адсорбированными молекулами и при ������ 1,09 достижении определённой концентрации (10 кг/м3) все места на поверхности будут заняты ими и по- Возникновение мицелл в растворе происходит верхностное натяжение перестанет изменяться. при достижении некоторой концентрации, называе- мой критической концентрацией мицеллообразова- Следовательно адсорбция ПАВ носит мономо- ния (ККМ). Изменение структуры раствора при лекулярный характер, что позволяет рассчитать ККМ приводит к резкому излому зависимостей его значение Г∞ по молекулярной теории Ленгмюра. физико-химических свойств от концентрации; это обстоятельство положено в основу эксперименталь- В теории Ленгмюра [6] предполагается, что на ных методов определения ККМ являющейся важной поверхности раздела фаз может адсорбироваться характеристикой ПАВ. только один слой молекул и поэтому предельное значение удельной адсорбции отвечает образованию Критическую концентрацию мицеллообразова- на поверхности твёрдого тела насыщенного моно- ния определяли методом электропроводности. гослоя из молекул ПАВ [6-7]. Полученные данные показаны на рис. 3. Расчёт площади и длины адсорбированной мо- Связь между поверхностными и объёмными лекулы проводился нами при условии обычной ори- свойствами устанавливали по уравнению [6] ентации дефильных макромолекул ПАВ в адсорб- ционном слое. Рассчитанные нами параметры ������ = ������0 − ������ккм имели следующие значения: ККМ • площадь поперечного сечения полярной Расчёты величины поверхностной активности группы: показали, что при соотношении кубового остатка производства хлопкового масла госсиполовой 11 смолы (ГС) и чистого технического триэтаноламина ������ = Г∞ ∗ ������ = 0,94 ∗ 1013 ∗ 6,02 ∗ 1023 (ТЭА) (70:30) поверхностная активность намного 1 увеличивается по сравнению с чистым техническим = 5,66 ∗ 1010 = 0,18 ∗ 1010м2/кг триэтаноламином (табл 1). Таблица 1. Расчёты величины поверхностной активности Весовое соотношение Условное название Поверхностная активность, ГС:ТЭА нм2/кг 1 70:30 И–1 169,00 2 60:40 И–2 60,64 3 50:50 И–3 39,61 4 0:100 ТЭА 13,24 Увеличение концентрации синтезированных нами Двухмерное давление адсорбционных слоёв ПАВ в растворе приводит к уменьшению поверх- синтезированных нами ПАВ коррелируется с ве- ностной активности их в соответствии с общеприня- личиной поверхностей активности. Чем больше тыми закономерностями для низкомолекулярных активность, тем больше максимальная величина двух- ПАВ (рис. 4). мерного давления (рис. 5, кривая 2). 19