«Доклады НАН РК»

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВРЕМЕН РЕЛАКСАЦИИ НЕОДНОРОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ ВДОЛЬ КРИТИЧЕСКИХ НАПРАВЛЕНИЙ

Б. Абдикаримов — 2024-10-30

В работе проведены экспериментальные исследования кинетики установления равновесия в неоднородном растворе метанол-гексан в гравитационном поле вблизи критической температуры расслоения. Эти исследования впервые показали, что максимальные значения времен релаксации неоднородного по высоте вещества наблюдаются не на уровне критической изохоры (z = 0), а соответствуют высотам (z ¹ 0) с некритическими значениями концентрации и плотности. В рамках параметрического уравнения состояния вещества рассчитаны параметры этого уравнения, которые соответствуют линии экстремумов времен релаксации неоднородной жидкости в гравитационном поле. Показано, что вдоль этой линии неоднородные жидкости одновременно обладают свойствами систем вдоль трех критических направлений: критической изохоры, критической изотермы, границы раздела фаз. Методика проведения эксперимента состоит в следующем. Первоначально двойной раствор метанол-гексан более суток термостатировался при критической температуре раствора до тех пор, пока в оптической камере не устанавливалось равновесное распределение. Затем вещество за малый интервал времени нагревалось до некоторой температуры, которая поддерживалась постоянной продолжительное время. При быстром нагреве неоднородной системы от критической температуры начальное высотное распределение вещества становится неравновесным. Вследствие этого неоднородная система начинает переходить к новому высотному равновесному распределению. При подходе системы к состоянию равновесия в течение определенного интервала времени на разных высотах концентрации и градиент концентрации вещества непрерывно изменяются до тех пор, пока в системе снова не реализуется новое равновесное высотное распределение, которое соответствует температуре.

АНТИОТРАЖАЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ОЛОВА

Е.А. Дмитриева — 2024-10-30

В данном исследовании разработана методика получения покрытий оксида олова на основе метода спрей-пиролиза пяти-водного кристаллогидрата тетрахлорида олова в этаноле. В качестве подложки использовали монокристаллический кремний, с кристаллографической ориентацией {111}. Формирование покрытий оксида олова происходило при температуре 400°C и давлении 1 Бар. Было установлено, что рост пленок оксида олова осуществляется по островковому механизму Вольмера-Вебера. Элементный анализ показал отсутствие побочных продуктов на поверхности покрытий, таких как углерод и хлор. Оптимальная толщина покрытия, минимизирующая отражение, составляет от 2,5×10⁻⁵ г/см² до 5,5×10⁻⁵ г/см², что подтверждено спектрофотометрическим анализом. Эти результаты указывают на возможность использования данных покрытий для повышения анти-отражательной способности кремниевых подложек, что может быть полезно в различных оптоэлектронных применениях.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАМОРОЖЕННОЙ КВИНТЭССЕНЦИИ ПОЗДНЕГО КОСМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ В F (R, Lm) ГРАВИТАЦИИ

А. Жадыранова — 2024-10-29

Исследуется типичный сценарий замораживания на последнем этапе космического расширения с помощью нелинейной гравитационной модели , где α-свободный параметр. Находится решение этой модели, используя параметризацию соответствующего масштабного коэффициента, а затем модель будет ограничена контрольными наборами данных, такими как CC, Pantheon+ (SN) и CC+SN+BAO. Параметр Хаббла, параметр замедления, плотность материи и энергии и параметр EOS приведенной модели отражают ожидаемые тенденции в пространстве-времени, подтверждая ее физическую пригодность. Кроме того, модель демонстрирует совместимость с моделью ΛCDM в более поздние времена, показывая поведение замерзания в плоскости и сопротивление возмущению плотности. Наши результаты показывают,что модифицированная гравитационная модель является надежным подходом к описанию фазы ускорения Вселенной. В последнее время различные космологические наблюдения усилили доказательства ускоренного расширения Вселенной. Эти наблюдения включают измерения сверхновых типа Ia (SN Ia), крупномасштабной структуры (LSS), зонда Микроволновой изотропии Уилкинсона (WMAP), космического микроволнового фонового излучения (CMBR) и барионных акустических колебаний (BAOs). Сопоставление этих различных наборов данных дает убедительные доказательства существования темной энергии (DE), загадочного компонента, который управляет ускоренным расширением Вселенной. Однако, согласно этим космологическим наблюдениям, DE и темная материя (DM) вместе составляют около 95-96% Вселенной, загадочных компонентов, которые еще не полностью изучены. Напротив, барионная материя составляет около 4-5% от общего объема Вселенной. В настоящее время общая теория относительности (GR) считается наиболее успешной теорией гравитации, подтвержденной многими описанными гравитационными экспериментами. Несмотря на успех, GR не может предложить удовлетворительного решения головоломок DE и DM. Этот недостаток означает, что GR не может быть окончательной теорией гравитации для решения всех современных космологических проблем. За последние несколько десятилетий в литературе были предложены различные альтернативные подходы к решению современных космологических дилемм. Среди них модифицированная теория гравитации стала наиболее многообещающим кандидатом для решения проблем, связанных с DE и DM во Вселенной. Ведущим подходом к разгадке загадки темной природы Вселенной является изменение модификации GR с помощью теории гравитации f (R), где R-скаляр Риччи. Эта теория предлагает изменить поведение Эйнштейна-Гильберта, заменив скаляр Риччи общей функцией f(R), что обеспечивает основу для объяснения ускоренного расширения вселенной без необходимости DE. Для решения этой проблемы было разработано несколько других модифицированных теорий,таких как теория f(R, τ), где τ обозначает след тензора импульса-энергии, теория f(Τ), где T обозначает скальяр кручения, теория F(Q), где Q обозначает не метрический скаляр,теория f(R, G), где G обозначает инвариант Гаусса-Боннет.

ЭНТРОПИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ ВОЛН

Нуржан Усипов — 2024-09-28

Гравитационные волны (ГВ), структура пространства-времени, дают уникальное представление о динамике массивных небесных объектов и связанных с ними катастрофических событиях. В то время как обнаружение и анализ ГВ значительно продвинули наше понимание Вселенной, изучение их информационного содержания, в частности их энтропии, остается интригующим направлением исследований. В этой статье представлено применение концепции энтропии к ГВ и ее последствия для астрофизики. В этом исследовании изучалась взаимосвязь между энтропией и массой источников гравитационных волн. Результаты показали устойчивую корреляцию, при этом источники с большей массой демонстрируют более низкие значения энтропии. Кроме того, различные модели формы волны продемонстрировали различные уровни энтропии. Эти результаты подчеркивают сложность гравитационных сигналов, генерируемых двойными системами, и дают представление об их информационном содержании.

Разработка автоматизированной системы очистки растворов алканоламинов

А.З. Абильмагжанов — 2024-09-28

Со временем растворы алканоламинов, используемые в процессах очистки природного газа, неизбежно подвергаются деградации. Это происходит из-за накопления продуктов реакции с углекислым газом, сероводородом, кислородом и другими примесями, присутствующими в газовых потоках, а также в результате термической деградации. В результате деградации растворов образуются термостабильные соединения, которые не только снижают эффективность абсорбции, но и увеличивают коррозионную активность. Кроме того, часть амина переходит в связанное состояние и является балластом. Необходимость очистки растворов алканоламинов становится все более актуальной по мере роста затрат на поддержание эффективной работы газоочистных установок и увеличения требований к экологической безопасности. Очистка растворов позволяет продлить срок их службы, снизить затраты на закупку новых реагентов и уменьшить негативное воздействие на оборудование. В данной работе использован метод анионообменной технологии очистки. В отличие от вакуумной дистилляции и электродиализа, рассмотренная технология не требует значительных энергозатрат для создания и поддержания вакуума и нагрева растворов, легко интегрируется в существующий производственный процесс без необходимости значительных изменений в инфраструктуре. Описанная проблема актуальна для казахстанских нефтеперерабатывающих заводов, на двух из которых используется метилдиэтаноламин, а на одном – диэтаноламин и существующая практика поддержания работоспособности систем основана на периодической замене части раствора чисты амином. Разработка автоматизированных систем очистки таких растворов позволяет значительно улучшить управление процессом, минимизировать ручной труд и повысить общую экономическую эффективность производства.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕРПЕНТИНИТА МЕСТОРОЖДЕНИЯ "ЖИТИКАРА" СО СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИМ КОЛИЧЕСТВОМ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

А.П. Ауешов — 2024-10-30

Исследовано взаимодействие представителя группы минералов серпентина – хризотила и серной кислоты. С применением результатов химического и ренгенофазового анализов продуктов взаимодействии хризотил-асбеста (марки А-4-20) с растворами H₂SO₄,содержащие от 0,1 до 1,0 СНК H₂SO₄, расчитанных относительно мольного содержание магния в хризотиле показано, что степень перехода ионов магния в раствор зависит от образуюшихся аморфных силикатных слоев на поверхности волокон, возникающих в ходе растворения хризотил-асбеста в кислоте. Выход максимального количества Mg²⁺, переходящего в раствор, не превышает 70% при соотношении количества кислоты (СНК H₂SO₄) и количества магния в хризотил-асбесте (1:1).

ОЧИСТКА ОБОРОТНЫХ РАСТВОРОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ УРАНА ПОЛИМЕРНЫМИ ФЛОКУЛЯНТАМИ

А.С. Даулетбаев — 2024-10-31

В статье представлен способ очистки оборотных растворов, образующихся при добыче урана, полимерными флокулянтами. Образование крупнотоннажных кислых оборотных растворов при добыче урана на руднике «Иркол» (ТОО «Семизбай-У») и совершенствование технологий их очистки являются актуальной проблемой. Урановые минералы извлекаются из руды
кислотными или щелочными методами технологии выщелачивания. В свою очередь, эти оборотные растворы депонируются в резервуарах и используются повторно, то есть участвуют в растворении урана в технологическом цикле добычи урана.
В ходе исследования определен элементный анализ состава оборотных растворов на рентгенофазовом детекторе D8 Advance (Bruker) и исследовано их взаимодействие с полимерными флокулянтами. Показано, что основными компонентами сухого остатка пробы восстановительного раствора являются кварц (92%) и другие соединения кремния. Встречаются также растворенные соли (главным образом сульфаты) железа, алюминия, кальция, магния и калия и их гидроксиды.
В статье использованы современные аналитические приборы, атомноадсорбционный, рентгенофазовый, рентгеноспектральные методы и аппарат QicPicLyxell, позволяющий определять размер частиц. Показано, что полимерные флокулянты удаляют дисперсные коллоидные соединения из оборотных растворов и позволяют проводить их очистку. Процессы очистки предусмотрены для ускорения быстрого разделения частиц суспензии с низким уровнем седиментации. В зависимости от природы и дозировки полимерных флокулянтов рассмотрены возможности и зависимости степени очистки оборотных растворов. Процесс образования флокулы полимерными флокулянтами или агрегация крупных частиц путем флокуляции изучен на аппарате QicPicLyxell. Показано, что образование более крупных частиц приводит к более высокому уровню очистки оборотных растворов.

ВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРОВАНИЯ КАОЛИНИТОВ ОКСИДОМ АЛЮМИНИЯ НА АКТИВНОСТЬ В КРЕКИНГЕ ОСТАТОЧНОГО НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ

Л.Д. Волкова — 2024-09-28

Исследовано приготовление матриц цеолитсодержащих катализаторов с использованием кислотно-обработанных (20% H₂SO₄) каолинитов Павлодарской области Казахстана (НПК-1, НПК-2 и НПК-3) с последующим модифицированием гидроксокомплексами алюминия разных концентраций (2.5; 5.0 и 7.5 ммоль Al₃⁺/г) и гелем гидроксида алюминия, приготовленным аммиачным способом, на активность в крекинге углеводородного сырья.

В экспериментальной части статьи для каолинитов Павлодарской области Казахстана – ПК-1, ПК-2 и ПК-3 рассмотрены величины мольных соотношений SiO₂/Al₂O₃ в исходных образцах, изменение этих соотношений при кислотной активации и последующем модифицировании гидроксокомплексами алюминия. Показано, что критерием выбора каолинитов в качестве матриц цеолитных катализаторов может служить повышенное содержание в исходном каолините оксида алюминия. Из анализа данных по матричной активности каолинитов в крекинге вакуумного газойля следует, что для достижения оптимальных выходов бензина и легкого газойля для образцов с меньшим содержанием Al₂O₃требуется введение гидроксокомплекса с большей концентрацией

На примере Al(2.5)НПК-1 образца показано, что дополнительное введение в модифицированную каолинитовую матрицу геля гидроксида алюминия (5% Al₂О₃от веса катализатора), полученного аммиачным способом, с последующим высушиванием и термической обработкой приводит к получению катализатора c высокой активностью. Катализатор испытан в крекинге мазута, смеси вакуумного газойля (ВГ) с мазутом (30%),. Для сравнения приведены данные по крекингу утяжеленного вакуумного газойля. Выходы бензина для указанных видов сырья при 500⁰С составляют 26.8; 31.9 и 39.1%; соответственно, с конверсией сырья 88.4% и 92.1%. Бензины крекинга отличаются повышенным содержанием изо-парафиновых и ароматических углеводородов. Al(2.5)НПК-1+Al₂O₃ может быть экономически выгодным и экологически безопасным катализатором и адсорбентом.

СЕЛЕКТИВНОЕ ГИДРИРОВАНИЕ ИЗОПРЕНА, ПИПЕРИЛЕНА И ИХ СМЕСЕЙ НА СКЕЛЕТНЫХ НИКЕЛЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ

Ж. Каирбеков — 2024-10-29

В настоящей статье приведены результаты процесса гидрирования смесей изопрена, пиперилена и их смесей на многокомпонентных скелетных никелевых катализаторах. на катализаторе из сплава Ni-Al-Mo-Cu гидрирование пиперилена и изопрена идет с большой скоростью (W=215-220 см³/мин·г Ni), чем на скелетном никеле (W=112-115 см³/мин·г Ni). Результаты хроматографического анализа свидетельствуют, что гидрирование пиперилена протекает с высокой селективностью. Коэффициент селективности К_sсоставляет 0,95 и 0,98 на скелетном никеле и Ni-Mo-Cu катализаторе, соответственно. При гидрировании смеси пиперилен-изопрен преобладает скорость превращения пиперилена (P > J). При степени превращения пиперилена Р=50 % конверсия изопрена J составляет 35-37 % на Nial. 34 % - на Ni-Mo-Cu катализаторе. Степень селективности гидрирования этой смеси S_п-и = 0,34-0,36 на Nial, S_п-и = 0,40 на Ni-Al-Mo-Cu.Установлено, что при гидрировании смесей пиперилен – изопрен на Ni-Al-Mo-Cu (42-50-3-5 %) катализаторах моно- и дизамещенные ацетилены насыщаются с большой степенью превращения по сравнению с изопреном.

ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СОПОЛИМЕРОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ

А.К. Токтабаева — 2024-10-29

Термочувствительные полимерные соединения использовались в биотехнологии в качестве высокоэффективного реагента из-за воздействия внешней среды, устойчивости к обогащению белков и ферментов, в медицине для разделения лекарственных средств, а также в электронике для решения различных экологических проблем. В связи с этим большим спросом пользуются исследования физико-химических свойств термочувствительных полимеров, их синтез и модификация путем комплексообразования с комплементарными макромолекулами отдельной природы.

Coпoлимepлeнy әдici тepмoceзiмтaл пoлимepлepдi aлy бapыcынa кeң мүмкiндiктep жacaй aлaды. Өздepiнiң cyдaғы epiгiштiктepi бoйыншa epeкшeлiгiмeн coмoнoмepлepдi қoлдaнy мaкpoтiзбeктepдeгi гидpoфильдi жәнe гидpoфoбты бyындapдың қaтынacын, пoлимep-cy жүйeciндeгi фaзaлық ayыcy тeмпepaтypacын кeң apaлықтa peттeyгe мүмкiндiк жacaйды.

Методом поликонденсации были пoлyчeны тepмoчyвcтвитeльныe пoлимepы нa ocнoвe пoлиэтилeнгликoля. Были иccлeдoвaны изменения оптической плотности сополимера в зависимости от температуры. Также, были исследованы влияния ионной силы при температуре на сополимеры на основе полиэтиленгликоля. В результате было доказано, что при повышении концентрации ионной силы термочувствительные свойства сополимера увеличиваются. Образование сополимера между полиэтиленгликолем и себациновой кислотой были доказаны ИК-, ЯМР-спектрами. Полученные результаты свидетельствуют об образовании сополимера между полиэтиленгликолем и себациновой кислотой. По исследуемым физика-химмическим свойствам синтезированный сополимер ПЭГ-СК дают возможность использования в химической, биохимической и медицинской областях.