Защита учеников направления «Разработка новых материалов в проектно-исследовательской работе»
Ученики программы «Разработка новых материалов в проектно-исследовательской работе» подготовили четыре работы, все они имеют региональную направленность.
«Создание угольных сорбентов из растительных материалов Астраханской области и изучение их свойств»
Активированные угли благодаря своей высокой сорбционной активности широко используются в различных технологических процессах. Это натуральный продукт переработки и активации растительных материалов. Он совершенно безопасен для экологии: не токсичен и не ядовит. Активированные угли получают не только из древесины, но из других нетрадиционных материалов.
Перед группой стояла задача получить угольные сорбенты из растительных материалов Астраханского области и изучить их свойства. В качестве природного материала брали: рисовую шелуху, полынь, тростник и скорлупу грецкого ореха. Ребята получили угольные сорбенты и изучили их основные сорбционные характеристики: определили массовую долю влаги, насыпную плотность, адсорбционную активность по кристаллическому фиолетовому.
Проделанные исследования позволяют сделать вывод о наличии неплохих адсорбционных свойств исследуемых сорбентов. Эти материалы могут найти применение при очистке сточных вод. Особую опасность представляют такие металлы как свинец, кадмий, ртуть, поскольку они практически не выводятся из биологических объектов. В планах исследователей изучить сорбционные свойства полученных материалов по отношению к тяжелым металлам.
«Получение ферромагнитной жидкости с использованием различных растворителей и проведение первичных исследований ее свойств»
Ферромагнитные жидкости представляют собой коллоидные системы, состоящие из ферромагнитных частиц нано размеров, покрытые ПАВ, находящихся во взвешенном состоянии в несущей жидкости. Магнитные жидкости находят свое применение в датчиках угла наклона, в высокочастотных динамиках, а также в машиностроении для создания нулевого трения скольжения., где основным требованием, предъявляемым к магнитным жидкостям, является высокая намагниченность и низкая вязкость. Целью работы стало получение ферромагнитной жидкости с использованием различных растворителей и проведение первичных исследований ее свойств.
В результате экспериментальной работы была получена ферромагнитная жидкость на основе железа. С использованием сканирующего электронного микроскопа TESCAN VEGA LMS рассмотрели поверхность полученного материала. Было изучено поведение, магнетита в различных средах: в воде, керосине, гексане, гептане. Лучшими средами для проявления ферромагнитных свойств магнетита оказались гексан и гептан. Наименьшая коагуляция (слипание) наночастиц наблюдается в гексане.
В перспективе планируется получить магнитные материалы на основе хрома, никеля, цинка и кобальта и изучить их свойства, а также продолжить подбор различных стабилизаторов, позволяющих предотвратить расслоение магнитной жидкости на дисперсную фазу и дисперсионную среду и предотвращающие седиментацию.
«Получение ксерогеля из опок Астраханской области и изучение его свойств»
Отличительная черта современного развития химической и нефтехимической промышленности – широкое применение адсорбентов и катализаторов. Наряду с химическим составом и природой поверхности, эффективность адсорбентов и катализаторов определяется их пористой структурой – размером пор и характером их распределения по радиусам. Особое место среди адсорбентов принадлежит ксерогелям, которые по масштабу применения существенно превосходят активную окись алюминия и цеолиты. Практическое использование ксерогелей в народном хозяйстве с каждым годом все более и более увеличивается. Будучи инертным химическим продуктом, ксерогель может быть применен для адсорбции разнообразных веществ. Благодаря своим гидрофильным свойствам ксерогель является ценным сорбентом для всех случаев сорбции водяных паров. Ксерогель также широко известен, как ионообменник.
В результате экспериментальной работы был получен ксерогель из кремниевой кислоты из силикатного клея и из опок Астраханской области. В ходе исследования были изучены основные свойства полученных ксерогелей: определили массовую долю влаги; насыпную плотность; удельную поверхность сорбентов с помощью кристаллического фиолетового. Анализируя результаты, можно сказать, что полученные ксерогели обладают высокой сорбционной способностью и пористостью. Значение удельной поверхности ксерогеля из опок меньше, вероятно, из-за того, что данный ксерогель был получен с примесями.
В будущем планируется усовершенствовать методику получения ксерогеля из опок Астраханской области, и продолжить изучать сорбционные способности его по отношению к различным веществам. Это даст возможность получить качественную основу для катализаторов и сорбентов для аналитической цели.
«Получение нефтесорбента из биомассы хлопчатника Астраханской области и изучение его свойств»
В настоящее время одной из самых масштабных проблем экологии вследствие научно-технического прогресса является загрязнение водоёмов нефтью и продуктами её переработки, которые имеют губительное влияние на биохимические и физиологические процессы живых организмов, обитающих в гидросфере. Для осуществления сорбционных методов очистки воды применяются сорбенты природного и искусственного происхождения. Одним из самых экономичных способов применения данного метода является использование сорбентов, полученных из отходов производства и потребления.
Хлопок – одно из самых высококачественных, но в то же время дешёвых, растительных волокон, используемых в различных отраслях промышленности. Хлопок обладает высокими сорбционными способностями, но не только само волокно можно использовать в качестве сырья для сорбента — стебли хлопчатника, являющиеся отходами агропромышленного комплекса, идеально подходят в качестве сырья как с химической точки зрения, так и с экономической: отходы агропроизводства являются экономичным материалом для получения угольных сорбентов.
Целью работы стало получение сорбента из хлопчатника, изучение его свойств и поглотительную способность по отношению к нефти. Ученики получили нефтесорбент из биомассы хлопчатника Астраханской области по ГОСТу. Были изучены свойства нефтесорбента: массовая доля влаги, насыпная плотность и удельная поверхность, а также свойства сорбента по отношению к нефти и нефтепродуктам – нефтепоглащение и плавучесть. Было произведено сравнение свойств сорбента из хлопчатника с активированным углём значения нефтесорбента по ГОСТу допустимы.
Использование отходов агропроизводства в качестве сырья для получения угольных сорбентов в настоящее время является приоритетным, так как такой метод получения сорбентов выгоден с точки зрения экономики и значительно реализуем с развитием хлопковой промышленности в Астраханской области. В дальнейшем планируется изучить сорбционную способность биомассы хлопчатника без обработки и создать макет водоема и спроектировать очистку водоема полученным нефтесорбента.
Поздравляем ребят с успешной защитой проектов и ждём новых встреч!
