Кафедра технології нерганічних речовин та екології (КТНРтаЕ)

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

Browse

Now showing 1 - 9 of 9

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.