Кафедра технології нерганічних речовин та екології (КТНРтаЕ)

Permanent URI for this communityhttps://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/21095

Browse

Now showing 1 - 27 of 27

Scientific and Experimental Justification for the Industrial Application of Accelerated Electrochemical Methods for Testing Resistance to Intergranular Corrosion
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Derhach, T.О.; Sukhomlyn, D.A.; Hlushkova, D.B.; Baliev, A.Ye.
ENG: The purpose of this work is to provide a scientific and experimental justification for the widespread industrial application of accelerated electrochemical methods for testing the resistance of austenitic stainless steel products to intergranular corrosion as an alternative to prolonged (up to 240 hours) boiling tests in acid solutions. A large-scale comparative study was conducted using standardized methods for assessing the intergranular corrosion resistance: (a) in weakly oxidizing environments – an accelerated electrochemical method of potentiostatic etching in 1 N HClO4+0.25 N NaCl, compared with a prolonged test involving the boiling of samples in 35% H2SO4 with the addition of CuSO4 and metallic copper (Practice E, ASTM A-262); and (b) in highly oxidizing environments – an accelerated electrochemical method of anodic etching of metallographic sections in 10% H2C2O4 ⋅2H2O, compared with a prolonged test involving the boiling of samples in 65% HNO3 (Practices A and C, ASTM A-262, respectively). The study was conducted on experimental 304L-type stainless steel samples with a carbon content of 0.018–0.05%, sensitized under different conditions, as well as on industrially manufactured Cr–Ni and Cr–Ni–Mo stainless steel products. A strong correlation was found between the results obtained using the proposed accelerated methods and the traditional prolonged tests. Additionally, quantitative criteria for satisfactory intergranular corrosion resistance were established when testing by the potentiostatic etching and Practice A methods. The study demonstrated the high corrosion resistance of special Σ3 twin grain boundaries when using method A, as described in the coincident site lattice theory. The obtained results support the recommendation of using the accelerated potentiostatic etching and Practice A methods as viable alternatives to prolonged testing procedures in industrial production of austenitic stainless steel products.
Determination of the Electrochemical Dissolution Feasibility of a Superalloy Used in Turbine Components in Alkaline Solutions With Additives
(Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2025) Kotok, Valerii Е.; Sknar, Yuri Е.; Butyrina, Tetyana Е.; Sknar, Irina V.; Demchyshyna, Oksana; Chasova, Ella
ENG: The object of this study was an electro-chemical anodic dissolution of a heat-re-sistant nickel-based superalloy (≈62 wt.%),recovered from destroyed components of spe-cial-purpose equipment, which contains valu-able metals such as Re (≈4 wt.%), Co, W, Mo, Ta, Nb, and others. The research addressed the problem of the lack of an effective elec-trochemical method for selectively extract-ing these components, particularly rhenium and other valuable elements, from such an alloy in alkaline media. The anodic behav-ior of the alloy was experimentally studied in 0.5 M NaOH in the presence of various com-plexing and activating additives (NaCl, cit-ric acid, EDTA salt, and Na2H2P2O7). It was shown that none of the additives provided a significant acceleration of anodic dissolu-tion. This was demonstrated by the fact that the increase in the average specific charge calculated for five cyclic voltammetry scans that contributed to alloy dissolution did not exceed 8%. In other cases, the values were sig-nificantly lower than in the base solution con-taining only alkali. It was established that the anodic dissolution process has a surface-selec-tive nature: Ni, Co, Cr, Re, and Al are leached into the electrolyte, while a residual surface layer enriched in W, Ta, Nb, and Mo forms, hindering further dissolution. X-ray fluores-cence analysis data confirmed changes in the chemical composition(Ni content decreased to ≈48 wt.%, W increased from ≈9to≈20wt.% on the surface). Theoretical justification of the results is provided, based on the physico-chemical properties of compounds that may form during anodic dissolution in the pres-ence of additives. The absence of an activating effect from the additives suggests the need for further studies on pure NaOH. The obtained data are of practical importance for the selec-tive separation of superalloy elements before further processing.
PVA-CoFe2O4-Biochar Composites: Structure and Properties
(Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro, 2025) Frolova, Liliya A.; Saltykov, Dmytro Yu.; Kushnerov, Oleksandr I.; Olkhov, Kostyantin V.; Nikitin, Maksim O.; Rodin, Dmytro O.
ENG: PVA-CoFe2O4-biochar composites were synthesized by a two-stage combined method. The resulting composites were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, UV-visible absorption spectroscopy, vibrational magnetometry, and vector microwave analysis. The results of electron microscopy show that biochar has a block structure with large pores, so this structure can be used in the creation of composites. The magnetic properties depend on the content of cobalt ferrite in the composite. The results of the study of photocatalytic properties showed that the rate of destruction of methylene blue (MB) is 50–98% after 60 min of UV radiation. It was established that the reaction of photocatalytic decomposition of MB obeys pseudo-first-order kinetics. Among these catalysts, biochar showed the highest rate constant of 0.085 min−1, PVA/CoFe2O4-biochar composites – 0.05 min−1. When studying the absorption of electromagnetic radiation in the radar range from 8 GHz to 12 GHz by PVA/CoFe 2O4- biochar composites, it was found that with an increase in the ratio of CoFe2O4-bichar components to 0.67 wt. parts CoFe2O4, the absorption losses of the composite reach –14.15 dB/mm at a frequency of 8 GHz and –12.37 dB at a frequency of 12 GHz.
Агітаційне вилуговування урану Мічуринського родовища
(Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro, 2025) Кожура, Олег В.; Цибуля, Є. О.; Коваленко, Ігор Л.
UKR: Дана робота присвячена дослідженню агітаційного вилуговування уранової руди Мічурінського родовища за 75 °С та атмосферного тиску з додаванням урану ферум (ІІІ) сульфату як окисника в складі окисненої гідролізної кислоти виробництва пігментного ТіО2. Показано, що ферум (ІІ) сульфат у розчинах гідролізної сульфатної кислоти з виробництва пігментного TiO2 кількісно окиснюється киснем до ферум (ІІІ) сульфату в газорідинному реакторі з механічним перемішуванням середовища під час використаня каталізаторів на основі сполук зв’язаного азоту за прийнятний для технологічного процесу час (1–3 год). Заміщення до 40 % сульфатної кислоти в розчинах кислотного вилуговування урану на окиснену гідролізну кислоту дозволяє підвищити вилучення урану з 76 % до 88 % за умови Тв. : Рід. = 1 : 1 та загальної витрати кислоти 90 кг/т руди. Максимум вилучення урану відповідає відношенню концентрацій С(Fe3+)/С(Fe2+) ≥ 1 в фільтратах вилуговування. Використання протитечійного агітаційного вилуговування урану в кілька стадій може додатково підвищити вилучення урану із упорної руди вище 90 %. Заміщення більше 40 % сульфатної кислоти на окиснену гідролізну кислоту веде до зменшення вилучення урану. Збільшення витрати сульфатної кислоти, допованої окисненою гідролізною кислотою до 110 кг/т руди, не приводить до підвищення вилучення урану. Використання добавок окисненої гідролізної кислоти в агітаційному вилуговуванні забезпечує високий рівень вилучення урану з упорних руд. Остаточний висновок про придатність такого рішення для впровадження в практику виробництва уранових концентратів потребує даних по дослідженню впливу внесених з гідролізною кислотою домішок на інші стадії технологічного процесу.
Influence of Synthesis pH on Structural, Dielectric and Magnetic Properties of MnFe2O4
(Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro, 2025) Frolova, Liliya A.; Saltykov, Dmytro Yu.; Holub, Iryna V.; Bila, Оlena V.
ENG: Dispersed manganese ferrite particles were obtained by a combined co-precipitation method at different pH of the initial solution (7–12). The structural, morphological, optical and magnetic properties of the synthesized nanoparticles were characterized using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and vibrational magnetometry. The XRD results showed that MnFe2O4 has a cubic spinel crystal structure with an average crystallite size of 14–65 nm. The presence of additional phases is observed at low pH and pH greater than 12. Ferritization significantly depends on pH, which affects the phase composition of the products and the size of the crystallites. In addition, with an increase in pH from 7 to 12, the percentage of microstresses and the density of dislocations decreases. The obtained MnFe2O4 samples exhibit ferrimagnetic properties, the highest saturation magnetization value of 56.8 Emu/g is achieved at pH 10. In addition, the coercive force changes from 5 to 50 Oe with increasing pH due to the increase in crystallite size.
Сплав мідь–нікель як потенційний електрокаталізатор для реакцій виділення кисню і окислення карбаміду: вплив анодного оброблення в низькотемпературних евтектичних розчинниках
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Махота, Д. О.; Проценко, Вячеслав Сергійович; Бутиріна, Тетяна Євгенівна; Данилов, Фелікс Йосипович
UKR: Проведено експериментальне дослідження, спрямоване на встановлення впливу анодного оброблення сплаву мідь–нікель (~55 мас.% Cu) в низькотемпературних евтектичних розчинниках (DES) на електрокаталітичну поведінку у реакції виділення кисню та електрохімічного окислення карбаміду у водному лужному середовищі 1 M NaOH. Як DES були обрані евтектичні суміші холін хлориду з етилен- гліколем і карбамідом (ethaline і reline, відповідно). Анодне оброблення проводили в потенціостатичному режимі протягом 2,5 годин при потенціалах 0,3; 0,5; 0,7; 1,0; 1,35 і 1,7 В відносно срібного електрода порівняння. Методом лінійної вольтамперометрії показано, що анодне оброблення сплаву мідь–нікель в ethalineі reline за будь-якого з використаних значень електродних потенціалів призводить до збільшення поляризації реакції виділення кисню. Що стосується реакції окислення карбаміду, то за певних значень анодного потенціалу оброблення спостерігається зростання густини струму, тобто зростання електрокаталітичної активності. Специфічний характер впливу оброблення поверхні сплаву Cu–Ni в різних DES та немонотонний характер впливу потенціалу анодного оброблення на електрокаталітичну активність як в реакції виділення кисню, так і електрохімічного окислення карбаміду у лужному середовищі пояснено змінами у морфології поверхні, що приводить до відповідних змін у природі, концентрації і активності каталітичних центрів, які беруть участь у досліджуваних реакціях. Отримані у роботі результати можуть бути використані для розробки процесів електролітичного синтезу «зеленого» водню шляхом електролізу води, в яких реакція виділення кисню замінена на реакцію окислення карбаміду.
Електрохімічне оброблення сплаву нікель-хром в низькотемпературних евтектичних розчинниках
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Махота, Д. О.; Бутиріна, Т. Є.; Проценко, Вячеслав Станиславович
UKR: У даній роботі розглядається вплив анодного потенціостатичного оброблення сплаву нікель-хром в низькотемпературних евтектичних розчинниках ethaline та reline (суміші холін хлориду з етиленгліколем і карбамідом, відповідно, що мають евтектичний склад) на морфологію, хімічний склад поверхні, мікрошорсткість, корозійну стійкість та електрокаталітичну активність. Електрохімічне оброблення проводилося при двох довільно обраних потенціалах, що відповідають анодному розчиненню сплаву Ni–Cr у вказаних евтектичних іонних рідинах: 0,2 і 1,0 В для ethaline та 2,0 і 2,7 В для reline (відносно срібного електрода порівняння) при температурі 250С і тривалості 150 хв. Показано, що анодне оброблення сприяє переважному розчиненню хромової компоненти сплаву. У результаті анодного оброблення спостерігається зменшення кількості дефектів на поверхні сплаву і зниження коефіцієнту мікрошорсткості Ra (від приблизно 0,46 мкм до 0,25–0,35 мкм), тобто відбувається електрохімічне полірування. Виявлено, що анодне модифікування поверхні ніхрому в низькотемпературних евтектичних розчинниках приводить до зростання корозійної стійкості та зниження електрокаталітичної активності стосовно реакцій виділення водню та кисню, а також електрохімічного окислення карбаміду у водному лужному розчині. Обговорені можливі причини спостережених ефектів.
Електрополірування нержавіючої хромонікелевої сталі 12Х18Н10Т в низькотемпературних евтектичних розчинниках
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Махота, Д. О.; Бутиріна, Т. Є.; Проценко, Вячеслав Станиславович
UKR: Розглянуто основні закономірності анодного потенціостатичного оброблення сталі аустенітного класу 12Х18Н10Т (аналог AISI 321) в низькотемпературних евтектичних розчинниках ethaline і reline, що є евтектичними сумішами холін хлориду з етиленгліколем і карбамідом, відповідно. На підставі даних циклічної вольтамперометрії було обрано два значення потенціалу анодного оброблення: 0,2 В і 1,0 В в ethaline та 2,0 В і 2,7 В в reline (відносно шкали Ag електрода порівняння). Тривалість оброблення становила 150 хвилин при температурі 250С. Методами сканувальної електронної мікроскопії поверхні, вимірювання мікрошорсткості та візуального оцінювання встановлено, що у всіх випадках відбувається електрохімічне полірування сталі. Методом енерго-дисперсійного рентгенівського мікроаналізу показано, що при електрополіруванні сталі 12Х18Н10Т в ethaline і reline спостерігається вибіркове витравлювання заліза та певне накопичення вуглецю і кисню на поверхні. Виявлено, що електрополірована поверхня демонструє підвищену стійкість до корозійного руйнування в агрессивному середовищі 3% NaCl. В окремих випадках електрополірування дозволило дещо підсилити електрокаталітичну активність поверхні сталі стосовно анодної реакції, сполученої з катодним виділенням водню у водному лужному середовищі.
Електроекстракція олова із метансульфонатних розчинів
(Вісник Хмельницького національного університету, 2025) Кучер, Вадим; Скнар, Юрій Євгенович; Скнар, Ірина Володимирівна; Бутиріна, Тетяна Євгенівна
UKR: Важливою прикладною задачею є селективне вилучення олова, міді та інших цінних компонентів із сплавів, що отримують при переробці відпрацьованої електронної та комп’ютерної техніки. Кількість таких відходів стрімко зростає у зв’язку з надзвичайно прискореними темпами розвитку інформаційних технологій і матеріалознавства, що призводять до формування потреби у постійному оновленні електронних пристроїв. Рециклінгове використання кольорових металів є економічно, екологічно та соціально доцільним і вже понад 30% олова отримується з електротехнічного брухту. Енергоощадним способом розділення металів з означених відходів є гідрометалургійна їх обробка. Багатокомпонентні сплави розчиняються в кислих або лужних розчинах вилуговування і в подальшому піддаються селективному покомпонентному розділенню. До найбільш селективного і керованого способу виділення чистого олова відноситься електроекстракція. Отримання компактних осадів олова високої чистоти можливе при його катодному виділенні з кислих розчинів за присутності органічних поверхнево-активних речовин. Традиційними кислими середовищами при вилуговуванні олова зі сплавів електротехнічного лому є хлоридні, сульфатні та нітратні розчини. З огляду на високу розчинність солей багатьох металів та низький парціальний тиск парів значні перспективи у використанні в якості вилуговувача проглядаються у метансульфонової кислоти. Тому важливою задачею є встановлення закономірностей виділення олова з метансульфонатних розчинів шляхом електроекстракції. В даній роботі досліджено кінетику електроосадження олова за присутності оксиетильованих -нафтолів, які відрізняються будовою гідрофільної групи. Встановлено, що досліджені поверхнево-активні речовини інгібують виділення олова. Максимальний ефект зниження граничного адсорбційного струму проявляється при концентрація досліджуваних добавок близько 1 ммоль/л. Найменше піноутворення і найвища температура помутніння, яка становить 85 C, відповідає розчину неіоногенного оксиетильваного -нафтолу. Це є важливим для швидкісного процесу електроекстракції, який проводиться за підвищених температур. Показано, що використання неіоногенного оксиетильваного -нафтолу у метансульфонатному розчині електроекстракції дозволяє отримувати компактні дрібнокристалічні осади олова у широкому діапазоні густин струму.
Investigation of Structural, Magnetic, Optical, and Photocatalytic Properties of Fe/CoFe2O4 Composite
(MDPI AG, Basel, Switzerland, 2025) Frolova, Liliya A.; Protsenko, Vyacheslav S.; Butyrina, Tetiana E.
ENG: A Fe/CoFe2O4 nanocomposite was synthesized in one step by a hydrothermal method by processing the created iron and cobalt hydroxocomplexes. For precise characterization of the structure and morphology, X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, and ultraviolet–visible diffuse reflectance spectroscopy (UV-vis-DRS) were used. It was found that the obtained samples have a pronounced spinel crystalline structure, with the presence of metallic iron. The crystal size was determined by various methods and was 93–104 nm. The saturation magnetization, determined from the hysteresis loop, was 189.24 Emu/g, and the force coefficient was 602 Oe. UV-vis-DRS studies showed a band gap of 2.1 eV. The photocatalytic degradation of ibuprofen, streptocide, furacilin, methylene blue, and tetracycline was investigated under the influence of UV radiation in the presence of a photocatalyst. It was confirmed that the rate of degradation of pollutants obeys pseudo-first-order kinetics. Analysis of the constant rate of reactions showed that in order of decreasing stability, pharmaceutical drugs can be dissolved as follows: ibuprofen → streptocide → furatsilin → methylene blue → tetracycline. It was found that the ratio of photocatalyst and hydrogen peroxide concentrations is important for the destruction of more stable pollutants. The effect of hydrogen peroxide and catalyst concentrations is extremely strong. For unstable compounds, the most influential factor is the duration of treatment.
Reduction of Water Calcium Hardness in the Denitrifying Biofilter
(Taylor and Francis Ltd., United Kingdom, 2025) Borysov, Ivan A.; Kovalenko, Ihor L.; Gevod, Viktor S.; Frolova, Liliya A.
ENG: Sustainable development goals emphasize the need for cost-effective removal of nitrates from water of sources where there is no centralized tap water supply. This paper describes the properties of the carbonate system in the filtrate of the point of use handy submersible denitrifying biofilter. Device has a U-shaped design with open tops of both elbows and operates in displacement (piston) mode. These allows getting up to 5 liters of denitrified water daily in one gulp, reducing the concentration of nitrate ions in the water by 96-98% from its initial value of 3⋅10−3⁢𝑀−1.2⋅10−2⁢𝑀 and the water hardness to reduce depending of initial nitrate concentration. The denitrification process occurs with the consumption of ethyl alcohol as a bacterial food substrate injected to water and accompanies by the accumulation of alkaline bacterial exometabolites in the filtrate. During the microbiological transformation of 3⋅10−3⁢𝑀 nitrate ions into nitrogen gas, the filtrate enriches with 2.6⋅10−3⁢𝑀 bicarbonate ions and 3.9⋅10−4⁢𝑀 of hydroxyl ions. This results in a reduction of filtrate hardness from 3.75 mg-eq/L to 1.87 mg-eq/L when in contact with atmospheric air. Physical experiments and mathematical modeling verified the concentrations of carbonate components and calcium ions in both the initial and denitrified water.
Reliable and Accessible Point-of-use Water Denitrification System
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Gevod, Viktor S.; Borysov, Ivan A.; Kovalenko, Ihor L.
ENG: This paper describes the design and operation of a reliable and accessible point-of-use water denitrification system. The system includes a U-shaped submersible denitrifying biofilter and a bubble-film extractor. The biofilter utilizes the combined actions of denitrifying, sulfate-reducing, and sulfur bacteria. Denitrifying bacteria convert nitrates into nitrogen gas and reduce the calcium hardness of water in proportion to the nitrate concentration. When the water is contaminated with both nitrates and sulfates and the bacterial community receives excess nutrients (ethanol), some sulfates are converted into hydrogen sulfide. This process facilitates the removal of heavy metal ions from the water in the form of hydrosulfides. When the sulfate-reducing bacteria produce excess hydrogen sulfide, the sulfur bacteria convert it into colloidal sulfur at the biofilter outlet. The bubble-film extractor removes colloidal sulfur, heavy metal hydrosulfides, calcium carbonate dispersions, and hydrogen sulfide from the filtrate. The system is user-friendly, requiring no special skills or knowledge for installation and maintenance. The proposed system demonstrates cost-effective denitrification and water polishing over long-term use.
Сплав мідь–нікель як потенційний електрокаталізатор для реакцій виділення кисню і окислення карбаміду: вплив анодного оброблення в низькотемпературних евтектичних розчинниках
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Махота, Д. О.; Проценко, Вячеслав Сергійович; Бутиріна, Тетяна Євгенівна; Данилов, Фелікс Йосипович
UKR: Проведено експериментальне дослідження, спрямоване на встановлення впливу анодного оброблення сплаву мідь–нікель (~55 мас.% Cu) в низькотемпературних евтектичних розчинниках (DES) на електрокаталітичну поведінку у реакції виділення кисню та електрохімічного окислення карбаміду у водному лужному середовищі 1 M NaOH. Як DES були обрані евтектичні суміші холін хлориду з етилен- гліколем і карбамідом (ethaline і reline, відповідно). Анодне оброблення проводили в потенціостатичному режимі протягом 2,5 годин при потенціалах 0,3; 0,5; 0,7; 1,0; 1,35 і 1,7 В відносно срібного електрода порівняння. Методом лінійної вольтамперометрії показано, що анодне оброблення сплаву мідь–нікель в ethalineі reline за будь-якого з використаних значень електродних потенціалів призводить до збільшення поляризації реакції виділення кисню. Що стосується реакції окислення карбаміду, то за певних значень анодного потенціалу оброблення спостерігається зростання густини струму, тобто зростання електрокаталітичної активності. Специфічний характер впливу оброблення поверхні сплаву Cu–Ni в різних DES та немонотонний характер впливу потенціалу анодного оброблення на електрокаталітичну активність як в реакції виділення кисню, так і електрохімічного окислення карбаміду у лужному середовищі пояснено змінами у морфології поверхні, що приводить до відповідних змін у природі, концентрації і активності каталітичних центрів, які беруть участь у досліджуваних реакціях. Отримані у роботі результати можуть бути використані для розробки процесів електролітичного синтезу «зеленого» водню шляхом електролізу води, в яких реакція виділення кисню замінена на реакцію окислення карбаміду.
Des-Assisted Electrodeposition and Characterization of an Electrocatalyst for Enhanced Urea Oxidation in Green Hydrogen Production
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Protsenko, Vyacheslav S.; Shaiderov, D. A.; Sukhatskyi, O. D.; Butyrina, Tetiana E.; Korniy, S. A.; Danilov, F. I.
ENG: An important task of modern materials science is the development of highly efficient electrocatalysts for green hydrogen production. Specifically, this involves the urea oxidation reaction (UOR), which is an energetically advantageous and attractive alternative to the anodic oxygen evolution reaction, coupled with hydrogen evolution at the cathode. In this work, we present for the first time the use of systems based on a new generation of environmentally friendly room-temperature ionic liquids – deep eutectic solvents (DESs) – for the electrodeposition of electrocatalysts for UOR. The electrochemical performance of electrodeposited nanocomposite Ni–CeO2 electrocatalysts was evaluated in alkaline solution, showing an appreciable reduction in the anodic potential of UOR compared to oxygen evolution, reaching up to approximately 0.2 V at a current density of 0.1 mA cm–2. The obtained results are significant for the development of electrochemical synthesis methods for electrocatalysts used in green renewable energy.
Effect of Manganese Concentration and Calcination Temperature on Photochemical Properties of TiOF2/MnO(OH)
(MDPI AG, Basel, Switzerland, 2025) Sofronov, Dmytro; Frolova, Liliya A.; Rucki, Miroslaw; Mateychenko, Pavel; Baranov, Vyacheslav
ENG: The heterostructures TiOF2/(0.5–5 wt.%)MnO(OH) attract attention as potential catalysts for pollutant removal from water. In this paper, a novel synthesis route was proposed through the precipitation of MnO(OH) particles out of an alkaline solution on the TiOF2 particles. The formation of manganese oxyhydroxide was confirmed by X-ray diffraction analysis. The presence of manganese in proportions up to 1 wt.% recalculated to MnO(OH) did not affect the morphology of TiOF2/MnO(OH) particles. Higher concentrations of Mn caused the appearance of mostly spherical particles of dimensions ca. 100 nm. The effect of calcination temperatures 300–600 °C on the structure and photocatalytic activity of the particles was analyzed. It was found that calcination of the powder formed TiO2 phase with mainly anatase structure as well as Mn3O4. After calcination at 600 °C, the appearance of fluorine was detected, indicating the formation of fluorinated titanium dioxide. For higher manganese concentrations, the fluorine proportion in F-TiO2 samples decreased. Increased Mn content in TiOF2/MnO(OH) significantly improved its photocatalytic activity, shortening the degradation time and increasing the degradation degree of methylene blue (MB). However, an increase in the calcination temperature decreased the degradation degree of MB. It was found that the optimal concentration of MnO(OH) was 5 wt.%.
Алкілування заміщених сульфонамідів бензотрихлоридом та іпсозаміщення n-толуолсульфонамідної групи нуклеофільними реагентами
(Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro, 2025) Дмітрікова, Лариса В.; Сеферова, Марина Ф.; Маслак, Ганна С.; Груздєва, Олена В.
UKR: Вивчена реакція алкілування заміщених сульфонамідів полігалогеналканами в присутності кислот Льюїса, зокрема алюміній хлориду (AlCl3), з метою синтезу імідоїлхлоридів, які після взаємодії з відповідними нуклеофілами перетворюються на сполуки, перспективні для застосування в фармацевтичній хімії, як самостійні лікарські засоби, так і в якості синтонів в утворенні біоактивних речовин. Встановлено, що реакція можлива тільки під час алкілування бензотрихлоридом і використання AlCl3 у якості каталізатору. Застосування інших полігалогеналканів (CCl4, CHCl3, CCl3-CCl3), як і інших кислот Льюїса (FeCl3, ZnCl2,SnCl4), при взаємодії із заміщеними сульфонамідами було не ефективним. В умовах синтезу також відбувається іпсозаміщення сульфонамідної групи на високоосновний амін (диметиламін, діетиламін, піперидин, метиламін). Необхідно відмітити, що іпсо-заміщення в ароматичних сульфонамідах можливе, як самостійна реакція, за відсутності бензотрихлориду. Реакція чутлива до стеричних та електронних факторів. Нітрогрупа активує процес заміщення в пара-положенні ароматичного ядра в амінній частині сульфонаміду. Заміна нітрогрупи на інші електроноакцепторні замісники або присутність її в інших положеннях ароматичного ядра гальмує процес іпсо-заміщення сульфонамідної групи.
Електроекстракція нікелю із метансульфонатних розчинів вилуговування
(Вісник Хмельницького національного університету, 2025) Скнар, Юрій Євгенович; Скнар, Ірина Володимирівна; Бутиріна, Тетяна Євгенівна
UKR: Важливою прикладною задачею є селективне вилучення цінних компонентів із лому сплавів тугоплавких металів з металами групи заліза, що містять значну кількість рідкісних металів. Нагальність та актуальність досліджень в даній царині зумовлена стратегічним значенням цих металів для оборонної промисловості України, оскільки сплави на їх основі мають унікальні фізико-механічні властивості та використовуються,зокрема, як конструкційні матеріали у газотурбінному обладнанні і елементах військової техніки. З огляду на те, що термін служби авіаційних турбореактивних двигунів залежить від ресурсу найбільш важливих компонентів, підвищення їхньої надійності можливе завдяки використанню високочистих компонентів жароміцних сплавів на основі нікелю. Енергетично ощадним є гідрометалургійний спосіб переробки відпрацьованих деталей з таких сплавів. Переведений у розчин нікель може бути виділений хімічним або електрохімічнимспособом. Електроекстракція представляє собоюнайбільш селективний спосіб виділення нікелю високої чистоти з розчину вилуговування. Для вилучення нікелю з низькими внутрішніми напругами використовуються сульфурвмісні органічні речовини, що додаються до розчину електроекстрації. В представленій роботідосліджено новий тип розчину вилуговування на основі метансульфонової кислоти, солі якої є високорозчинними у водному середовищі. В якості сульфурвмісних знижувачів внутрішніх напруг використано ортоарилсульфонат та сахаринат натрію. Встановлено, що виділення нікелю з метансульфонатного розчину відбувається при меншій поляризації порівняно з сульфатним розчином. Дія ортоарилсульфонату натрію в кількості 15 ммоль/л на кінетику виділення нікелю з метансульфонатного розчину є несуттєвою. Сахаринат натрію збільшує поляризацію виділення нікелю з метансульфонатного розчину на 100 мВ вже при концентрації 0,25 мммоль/л. Отримано нікель без внутрішніх напруг з метансульфонатного розчину за присутності 15 ммоль/л ортоарилсульфонату або 0,05 ммоль/л сахаринату натрію. Діапазон густин струму отримання ненапруженого нікелю у випадку ортоарилсульфонату натрію становить 2 –7 А/дм2, для сахаринату натріюцей діапазон 2 –5 А/дм2
Leaching of Reduced Ilmenite Concentrate From the Samotkan Deposit Using Sulfuric Asid Solutions
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Kozhura, O. V.; Tsybulya, E. O.; Kovalenko, Ihor L.
ENG: A strongly altered ilmenite concentrate from the Samotkan deposit was reduced with coal at 12000C for 4 hours, yielding a product in which 90% of iron was reduced to the metallic state. Iron was leached from the reduced ilmenite using 6–22% sulfuric acid solutions at temperatures of 20–700C for three hours. It was found that the leaching of metallic iron by acidic solutions proceeds rapidly in the initial period, following a firstorder reaction mechanism with an apparent activation energy of 40.2–42.6 kJ/mol, indicating kinetic control of the process. The reaction order with respect to hydrogen was determined to be 0.36–0.42. After approximately 57% of iron was extracted, the leaching mechanism changed, causing a sharp slowdown in the process. Laboratory modeling of a two-stage countercurrent process was conducted to produce synthetic rutile by leaching the reduced ilmenite with titanium white waste acid. By metering the feed of reduced ilmenite, the rapid iron dissolution stage can be utilized to regulate the acidity of the waste to a level of 3–5 g/L H2SO4 . The required level of impurity removal was achieved by exposing the partially leached reduced ilmenite to an excess of the initial 22% titanium white waste acid for 3 hours at 700C. Calcination of the solid residue at 8000C yielded synthetic rutile containing 92% TiO2 and 2.6% FeO. After the crystallization of iron sulfate, the residual slightly acidic solution, containing iron(II), aluminum, magnesium, and titanium(III) sulfates, was found to contain about 22–24 mg/L of scandium.
Комп'ютерне моделювання процесу осадження кремнезему сірчанокислотним способом (частина І)
(Таврійський національний університет імені В. І. Вернадського., 2025) Румянцева, Марія Олегівна; Мисов, Олег Петрович
UKR: У роботі розглянуто методичні підходи до комп'ютерного моделювання процесу осадження аморф-ного діоксиду кремнію сірчанокислотним способом. Проведено аналіз публікацій та обґрунтовано вибір програмного комплексу ChemCAD для дослідження теплових і кінетичних параметрів реакції. Представлено термодинамічні розрахунки ентальпій стадій утворення H₄SiO₄ і SiO₂, визначено лімітуючи фактори процесу та параметри моделі реактора. Виконано оцінку теплового режиму та розраховано вимоги до системи охолодження і регулювання температури. Отримані результати дозволяють сформувати методичну основу для подальших досліджень, спрямованих на оптимізацію промислового синтезу кремнезему. Розглянуто вплив різних режимів подачі реагентів на стабільність температурного поля в реакторі, що безпосередньо впливає на морфологію частинок та питому поверхню кінцевого продукту. Проаналізовано переваги та недоліки ступінчастого, безперервного і синхронного способів подавання кислоти, а також їх вплив на локальні параметри середовища. Звернуто увагу на роль теплового балансу і гідродинамічних ефектів, що дозволяє передбачати ризики локальних перегрівів і неконтрольованого росту частинок, а також оптимізувати апаратурне оформлення реактора. Застосування комп'ютерного моделювання дає змогу проводити систематичну оцінку процесу без великої кількості експериментів, знижуючи витрати часу та матеріалів. Додатково наведено практичні рекомендації щодо вибору режимів подачі, типу охолоджувальної системи та параметрів керування, що забезпечують підвищення стабільності процесу, зниження енергетичних витрат і поліпшення відтворюваності отриманих результатів.
Синтез наночастинок золота із застосуванням екстрактів, отриманих у середовищі глибоких евтектичних розчинників
(Вчені записки Таврійського національного університету імені В.І. Вернадського., 2025) Скиба, Ю. М.; Скиба, Маргарита Іванівна; Коваленко, Ігор Леонідович
UKR: У статті здійснено дослідження ефективності використання екстрактів, отриманих у середовищі низькотемпературних евтектичних розчинників (НЕР) на основі холін хлориду для синтезу стабільних дисперсій наночастинок золота. НЕР на основі хлориду холіну було використано як нову альтернативу традиційним розчинникам для ультразвукової екстракції речовин з рослинної сировини, зокрема на прикладі шкірки банану (Musaceae). Методом теоретичних розрахунків із використанняи Analytical GREEnness calculator здійснено порівняння екстракції із використанням НЕР та традиційною екстракцією етанолом/водою. Наночастинки золота були синтезовані шляхом відновлення водного розчину гідрату тетрахлораурату (III) водню (HAuCl₄ • 3H₂O) з використанням отриманих екстрактів НЕР трьох типів: холін хлорид : ксилітол, холін-хлорид : пролін, холін хлорид : сечовина. Було встановлено, що вміст екстрагованих флавоноїдів, за допомогою досліджуваних складів НЕР на основі холін-хлориду становить 70–460 мг ЕК/100 г і залежить від складу НЕР. Визначене значення антиоксидантної активності одержаних екстрактів становив методом DPPH ((2,2-дифеніл-1-пікрилгідразил)) становив НЕР-1 (50 мгЕАК/100 г) > НЕР-2 (300–340 мгЕАК/100 г) > НЕР-3 (450–460 мгЕАК/100 г). Було встановлено, що екстракти бананової шкірки, отримані у досліджуваних середовищах НЕР, дозволяють синтезувати сферичні наночастинки золота (Au НЧ). Одержані наночастинки характеризуються максимальним піком плазмонного резонансного поглинання приблизно при λ = 550–565 нм з А = 0,2–0,5 від. од. до 1,8–2,0 при збільшенні вихідної концентрації іонів золота з 0,3 ммоль/л до 3,0 ммоль/л. Встановлено, що технологічно доцільні параметри синтезу: співвідношення розчину прекурсору з екстрактом НЕР 1:10 (об’єм/об’єм), τ = 30–60 хв при температурі 50–60 °С. Методом динамічного світлорозсіювання встановлено, що діапазон середнього розміру наночастинок становить 50–61 нм. Встановлено, що дисперсії одержані в середовищі НЕР є стабільними до агрегації, про що свідчать значення дзета-потенціалу ζ= –33 ÷ –36 мВ
Структура та фізико-механічні властивостінікелю, одержаного із метансульфонатного розчину вилуговування
(Вісник Хмельницького національного університету, 2025) Скнар, Юрій Євгенович; Скнар, Ірина Володимирівна; Бутиріна, Тетяна Євгенівна; Аміруллоєв, Руслан
UKR: Рециклінгова переробка жаротривких сплавів є важливим етапом у виробництві стратегічних матеріалів. Критично важливими в оборонній галузі є суперсплави на основі нікелю, які використовуютьсяпри виготовленні елементів авіаційних турбін. Переведення компонентів сплаву у розчинну форму проводиться у кислотному середовищі, з якого в подальшому виділяються окремі складові сплаву. Для забезпечення високої чистоти металів найбільш підходящим є метод електроекстракції металів з розчину вилуговування. Новітнім розчином вилуговування, що характеризується високою розчинністю солей компонентів жаротривкого сплаву, є розчин на основі метансульфонової кислоти. В роботі проведено дослідження впливу умов електроекстракції нікелю з метансульфонатного розчину вилуговування на структуру і фізико-механічні властивості отримуваного металу. Для зниження внутрішніх напруг розтягнення використано сульфурвмісні органічні сполуки аллілсульфонат та ортоарилсульфонат натрію. Встановлено, що збільшення концентрації сульфурвмісних органічних сполук в метансульфонатному розчині вилуговування призводить до зменшення розміру кристалітів та збільшенню густини дислокацій електроосадженого нікелю. Збільшення густини струму елетроосадження з2 до 5 А/дм2по різному впливає на зміну структури нікелю, отриманого за присутності в розчині аллілсульфонату та ортоарилсульфонату натрію. В першому випадку відбувається збільшення розміру кристалітів та зменшення густини дислокацій . В другому випадку–навпаки. Зміни в структурі нікелю, викликані впливом сульфурвмісних органічних сполук, відбиваються на властивостях металу. Інкорпорація сульфуру в нікель сприяє зниженню внутрішніх напруг розтягнення та збільшенню мікротвердості нікелю. Отриманий ефектпояснено відповідно до сорбційно-дислокаційної теорії.
Синтез композитних фотокаталітичних плівок Cu-TIO2
(Вісник Херсонського національного технічного університету, 2025) Скнар, Юрій Євгенович; Скнар, Ірина Володимирівна; Аміруллоєв, Р. С.; Бутиріна, Тетяна Євгенівна; Кожура Д. О.
UKR: Електроосадження композиційних покривів на основі міді розглядається як перспективний напрям створення сучасних поліфункціональних матеріалів. Однією з ключових сфер їх використання є системи очищення газових викидів і стічних вод. Органічні забруднювачі, характерні для текстильної, харчової та лакофарбової промис-ловості, ефективно піддаються фотодеструкції за участю каталізаторів. Найчастіше в ролі фотокаталіза-торів застосовують напівпровідникові оксидні матеріали, зокрема діоксид титану. Найбільш перспективною сферою застосування композитів, що містять TiO2, є фотокаталітична деструкція забруднюючих речовин. Титан діоксид добре відомий як напівпровідник n-типу з відносно високою швидкістю рекомбінації фотоінду-кованих носіїв заряду. Властивості титан діоксиду є функцією кристалічної структури, розміру і морфології наночастинок. Особливості конструкції обладнання для очищення стоків вимагають закріплення частинок TiO2у жорсткій матриці. Оптимальним рішенням є нанесення композитних плівок методом електроосадження, наприклад, Cu–TiO2. Вирішальну роль у формуванні властивостей композитів і виборі технологічних параметрів процесу відіграє склад розчину. Для одержання композитів Cu–TiO2 в роботі використано метансульфонатний розчин, який характеризується високою розчинністю солей і електрохімічною індиферентністю. З’ясовано, що фотокаталітичні властивості композиційних плівок Cu–TiO2, одержаних із метансульфонатного розчину, зале-жать від кількості включеного в плівки діоксиду титану. Показано, що зростання вмісту TiO2 в плівках з 0,1 до 1,3 мас.% супроводжується підвищенням ефективності фотодеструкції барвника з 6 до 15,5 %. Запропо-нований склад розчину демонструє високу ефективність для синтезу композиційних плівок фотокаталізаторів, призначених для очищення стічних вод від органічних забруднень
Вплив сульфурумісних органічних речовин на структуру та внутрішні напруги нікелю, отриманого при електроекстракції
(Вісник КрНУ імені Михайла Остроградського, 2025) Скнар, Юрій Євгенович; Скнар, Ірина Володимирівна; Бутиріна, Тетяна Євгенівна
UKR: Дослідження присвячено актуальній темі переробки нікельумісних жаростійких сплавів з отриманням нікелю шляхом електроекстракції з розчину вилуговування. Нікель належить до стратегічно важливих металів в оборонному комплексі, його рециклінгове використання є пріоритетним з огляду на дефіцитність і дорожнечу. Висока чистота нікелю, отриманого в результаті переробки лому жаростійких сплавів, досягається при використанні електрохімічного способу вилучення його з розчинів вилуговування. У роботі використано метансульфонатний розчин вилуговування з додаванням до нього сульфурумісних органічних речовин. Досліджено вплив аллілсуль-фонату, ортоарилсульфонату й сахаринату натрію на структуру та внутрішні напруги нікелю, отриманого шляхом електроекстракції. Установлено, що всі досліджувані органічні речовини сприяють подрібненню кристалітів нікелю. Розмір кристалітів нікелю є меншим за присутності в метансульфонатному розчині аллілсульфонату натрію порівняно з ортоарилсульфонатом натрію. Показано, що аллілсульфонат сильніше адсорбується на поверхні катоду, ніж ортоарилсульфонат, на що вказує більша кількість сульфуру, що інкорпорується в нікель. Установлено, що найбільш ефективним модифікатором структури нікелю є сахаринат натрію. Зменшення розмірів кристалітів нікелю досягається за десятикратно меншої кількості сахаринату натрію, ніж аллілсульфонату й ортоарилсуль-фонату натрію. Для всіх органічних речовин у досліджуваному діапазоні концентрацій характерна інкорпорація сульфуру в кількості, що не перевищує 0,1 % (ат). Для пояснення впливу цих органічних речовин на структуру нікелю, отриманого електроекстракцією з метансульфонатного розчину, запропоновано модель десульфування, яка передбачає інкорпорацію сульфуру в нікелеву кристалічну ґратку у формі твердого розчину й сульфіду нікелю на межах кристалітів. Показано, що зменшення внутрішніх напруг досягається за рахунок зниження енергії на межах кристалітів і послаблення сил когезії, які викликають коалесценцію кристалітів.
Mechanisms for Removing Phosphorus Species Through Sequential Coagulation Using Inorganic Coagulants and Organic Polymers
(Water Science and Technology, 2025) Koltsova, Evelina; Smotraiev, Roman V.; Nehrii, Anastasiia; Zhekeev, Malik; Ratnaweera, Harsha
ENG: The need for stringent phosphorus removal from domestic wastewater is increasing to mitigate eutrophication, while efficient phosphate reuse is critical due to the global phosphate crisis. Combining aluminum sulfate (ALS) with high molecular weight organic polymers achieved 95–99% removal of particles, turbidity, and phosphates, reducing ALS usage by 40%. We propose mechanisms to explain the enhanced treatment efficiency. Particle and turbidity removal is more influenced by polymer charge density than molecular weight, while orthophosphate (OP) removal is linked to a change in zeta potential from negative to positive, allowing additional OP binding through complex formation with hydrolysis products and polymers. Enhanced phospholipid (PL) removal likely results from adsorption and neutralization of micelle PL charges by intermediate positively charged aluminum hydroxyphosphate ions. Higher PL removal with low ALS doses is attributed to a two-stage dosing process that optimizes coagulant and polymer dosages. The combined removal of OP and PL improves phosphorus bioavailability, increasing the sludge’s fertilizer value.
Дослідження переробки відходів збагачення залізної руди
(Journal of Chemistry and Technologies, 2025) Климова, Надія А.; Хлопицький, Олексій Олександрович; Коваленко, Ігор Леонідович; Фролова, Лілія Анатоліївна; Макарченко, Наталія Петрівна
UKR: У даній роботі розглянуті дослідження переробки відходів від збагачення залізної руди декількох зразків українських гірничозбагачувальних комбінатів. Встановлено морфологічний та хімічний склад зразків із Криворізького, Інгулецького та Полтавського комбінатів. Представлена принципова технологічна схема переробки цих зразків. Встановлено, що криворізький зразок відходів містить 38 % загального Fe, 20 % кремнезему та 14 % глинозему, інгулецький зразок містить майже 50 % загального вмісту Fe, 10 % кремнезему та 8 % глинозему, а полтавський зразок містить лише 28 % Fe, 55 % кремнезему та 2 % глинозему. Вплив гравітаційного збагачення найбільш ефективно відображається на Полтавському родовищі, як результат – збільшення вмісту Fe з 28 % до 52 %. Встановлено, що подальше магнітне збагачення полтавського зразку збільшує вміст Fe з 52 % до 63 %, за масового виходу 65 %. Встановлено, що кінцева стадія – флотаційне збагачення – полтавського зразку збільшує вміст Fe з 63 % майже до 66 %, що дає можливість його подальшого використання.
Green Approach to the Synthesis of Gold Nanoparticles With Antimicrobial Activity Using Plant Extracts Based on a Deep Eutectic Solvent
(Ukrainian State University of Science and Technologies, 2025) Skіba, Marharyta I.; Skyba, Y. M.; Kovalenko, Ihor L.; Gnatko, Olena M.; Radkevych, T. O.; Vorobyova, V. I.
ENG: Gold nanoparticles were synthesized by reducing hydrogen tetrachloroaurate(III) trihydrate (HAuCl4⋅3H2O) using plant waste (banana peel) extracts obtained using a deep eutectic solvent (DES) based on choline chloride. It was demonstrated that the plant waste (banana peel) extract obtained by DES allows the synthesis of spherical gold nanoparticles (Au NPs), characterized by a maximum plasmon resonance absorption peak at approximately λ=540–560 nm, with an average nanoparticle size range of 31–68 nm with a zeta potential value of –33 to –36 mV, depending on the initial concentration of the precursor stabilizer used in the synthesis process. Choline chloride-based DES was used as a new alternative to conventional solvents for ultrasonic extraction of active substances from plant waste, in particular banana peel. Low-temperature eutectic solvents based on choline chloride were compared with glycerol and lactic acid in a ratio of 1:3 and water 10–30%. It was found that choline chloride and glycerol in a ratio of 1:3 with a water content of 30% are highly effective for the extraction of flavonoid compounds from plant waste (banana peel). The influence of extraction parameters, namely sample-to-solvent ratio and extraction time, on the content of extracted flavonoids and antioxidant activity of the extract was studied using the methods of determining antioxidant activity by ferric ion reduction (FRAP) and the ABTS test (2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid). It was established that the extracted flavonoid content using DES is 222–521 mg/100 g. It was established that the sample-to-solvent ratio (1:45–1:80) and the extraction time of 10–30 min allow obtaining the antioxidant activity value of banana peel extracts, determined by the FRAP and ABTS methods: 20–60 mmol/l and 15–35 mmol/l. The gold nanoparticles obtained using DES extracts of banana peel showed higher antibacterial activity against E. coli compared to the DES extract of banana peel and non-sterilized gold nanoparticles
Elastomeric Compositions With Rice Husk-Based Bio-Ingredients
(Ukrainian State University of Science and Technologies, 2026) Sokolova, Lina О.; Ovcharov, Valery І.; Hrydnieva, Тatyana V.; Тertishniy, O.A.; Тyshchenko, V.O.
ENG: Іn the context of the global growth of green chemistry and the circular economy, the use of crushed rice husk (CRH) as a bio-ingredient in elastomeric compositions offers an environmentally sustainable alternative. It has been found that modification of the husk with surfactants, in particular the cationic quaternary ammonium salt (QAS-4) synthesized from sugar-industry biowaste, significantly improves the interaction between the husk and the rubber matrix, increases the degree of crosslinking, and enhances the physical and mechanical properties of the rubbers, such as tear and heat resistance. Experimental results showed that compositions with CRH modified with QAS-4 demonstrate advantages in processability, including preservation of the rubber compound’s plasticity and acceleration of sulfur vulcanization, as well as improved performance characteristics of industrial rubbers compared with traditional fillers. The use of CRH, especially in a modified form, is a promising direction for creating environmentally friendly and costeffective elastomeric compositions.