Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференциясының ЕҢбектері



жүктеу 8.29 Mb.
Pdf просмотр
бет34/81
Дата12.01.2017
өлшемі8.29 Mb.
1   ...   30   31   32   33   34   35   36   37   ...   81

Литература 

 

1. Форест Грей Добыча нефти Москва 2003г 

2. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти, Издательство «Нефть и газ» РГУ им.И.М.Губкина, 

2007г 


3. Муравьев В.М. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин М:Недра 1978г 

 

 

КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИЕ СВОЙСТВА ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТОВ НА  

ОСНОВЕ МЕТАКРИЛОИЛАМИНОГЛУТАМИНОВОЙ КИСЛОТЫ 

С  ИОНАМИ МЕТАЛЛОВ 

 

Кожайсакова М.А., Таусарова Б.Р., Тугельбаева Л.М. 

АТУ, КазНТУ  имени К.И. Сатпаева г. Алматы, Республика Казахстан 

 

Исследование  взаимодействий  макромолекул,  содержащие  функциональные  группы,  которые 

способны  к  специфическим  взаимодействиям    представляет  одну  из  важнейших  проблем  химии  и 

физики полимеров и молекулярной биологии [1-5].  Повышенный интерес к таким комплексам связан 

с их широким применением в области гидрометаллургии, для извлечения и концентрирования ионов 

редких  и  благородных  металлов,  в  процессе  ионного  обмена  в  почве,  для  создания 

высокоэффективных  полимерных  катализаторов,  полупроницаемых  мембран,  биомедицинских 

препаратов, продукты их ассоциации играют исключительно важную роль в живых организмах (это 

образование двойных и тройных спиралей комплексов поли-нуклеотидов, надмолекулярных структур 

клеток  вирусов,  комплексов  фермент-субстрат).    Изучение  подобных  взаимодействий,    с  участием 

синтетических  макромолекул  делает  возможным  моделирование  процессов,  протекающих  в 

биологических  системах,  на  сравнительно  простых  полимерных  объектах,    позволяет  осуществить 

подход  к  биологическим  системам  и  протекающим  в  них  процессам.  В  последнее  время  большое 

внимание  уделяется  получению  сведений  о  структуре  и  константе  устойчивости  комплексных 

соединений; о влиянии конформации и микроструктуры полилигандов, природы ионов металлов, pH-

среды,  ионной  силы,  температуры,  и  ряда  других  факторов.  В  связи  с  развитием  исследований 

надмолекулярных структур появились и развиваются новые области науки – супрамоле-кулярная химия, 

химия  наночастиц.    Особый  интерес  вызывают  так  называемые  «умные  полимерные  системы», 

реагирующие  на  внешние  раздражители  (рН,  температура,  электрическое  или  магнитное  поле  и  т.д.). 

Комплексы  полимер-ион  металлов  обладают  уникальными  физико-химическими  свойствами, 

существенно  отличающимися  от  свойств  исходных  компонентов,  характерной  особенностью  которых 

является близость всех последовательных констант комплексообразования.  

Целью  данной  работы  является  исследование  взаимодействия  полимеров  на  основе  

метакрилоиламиноглутаминовой кислоты (поли-МАГК) с ионами металлов и изучение возможности 

его практического применения. 

Для решения задач практического использования синтезированных полимеров нами исследовано 

их  взаимодействие  с  ионами  переходных  металлов.  Изучены  сорбционные  свойства  синтезирован-

ных  полиэлектролитов  по отношению к Сu

2+

,  Ni


2+

, Co


2  

Природа  ионогенных  групп    полиэлектролитов  и  взаимное  рас-положение  функциональных 

групп  таковы,  что  наряду  со  способ-ностью  к  катионному  обмену  в  определенных  условиях  они 

могут образовывать координационные соединения с ионами, содержащими акцепторные группы. Для 

определения состава и прочности полимерных комплексов исследовали кривые потенциометрического 

титрования  (поли-МАГК) в отсутствие и в присутствие ионов металлов.  

Из  кривых  потенциометрического  титрования    (поли-МАГК)  в  присутствие  ионов  металлов 

различной  концентрации  видно,  что  добавление  ионов  металлов  к  раствору  полимера  приводит  к 

смещению  кривых  потенциометрических  титрований  в  области  более  низки  значений  рН.  С  ростом 


 

203


концентраций  ионов  металлов  смещение  усиливаются.  Наблюдаемые  изменения  обусловлены 

образованием  комплексов  полимер-ион  металла. Сдвиг  кривых потенциометрического  титрования в 

присутствие ионов различных металлов рис.1 показывает, что сдвиг кривых титрования  зависит  от 

природы введенного иона металла. 

 

 

 



Рисунок 1. Кривые потенциометрического титрования  и функции образования Бьеррума поли-МАГК в 

отсутствие и при присутствие ионов металла-комплексообразователя 



1 – полимер; 2 – Cu

2+ 

; 3 – Ni

2+

; 4– Co

2+

; а –кривые потенциометрического титрования;  

б – кривые функции образования Бьеррума). 

 

Максимальный сдвиг кривых для всех полимеров наблюдается в присутствии Сu



2+

. Геометрия и 

длина связи в координационных соединениях определяется в основном электронной конфигурацией 

иона  металла-комплексообразователя  и  его  размерами.  По-видимому,  электронное  строение  иона 

меди более благоприятно для создания устойчивых комплексов с ионогенными группами полимера, 

чем строение ионов других металлов. 

Функция  образования 

n

,  показывающая  среднее  число  электродонорных  групп  лиганда, 

координируемых  одним  ионом  металла  (рис.    1б)  показывает,  что  в  ряду  Cu

2+

,  Ni



2+

,    Co


2+

 

 



имеет  место 

возрастание  лигандообразующей  способности  ионов  металлов  по  отношению  к  рассматриваемому 

полимеру. Этот находится в соответствии с данными литературы для других полимеров сходного строения. 

Одной из важнейших аналитических характеристик полимеров рассматриваемого вида является 

их  сорбционная  емкость  по  ионам  металла.  Данная  величина,  как  известно,  не  является  строго 

постоянной, и сама может зависеть от концентрации ионов металла.  

Исследование  влияния  концентрации  ионов  металла  на  сорбционные  свойства  полимеров 

(таблица  1)  при  рН  =  6  показало,  что  максимальная  емкость  по  иону  Cu

2+ 

достигается  при 



концентрации ионов этого металла 0,08 моль/л.  

Поскольку  синтезированные  полиэлектролиты  характеризуются  тремя  различными  степенями 

диссоциации, каждая из которых отвечает своей функциональной группе, расчет констант устойчивости 

комплексов  для  таких  полиэлектролитов  представляет  значительную  трудность.  Однако  известно,    что 

при относительно небольшом различии рК

 

функциональных групп полиэлектролита (рК



 

 3) их можно 

считать  одноосновными  кислотами.  Образование  более  стабильных  комплексов  полимер-ион  металла 

является,  по-видимому,  следствием  сильного  электростатического  поля  в  макромолекуле.  Наиболее 

высокая  энергия  связи  лиганд-ион  металла  отвечает  образованию  координационного  соединения  с 

участием ионов меди, так как центральный атом обладает более высоким зарядом и меньшим радиусом, 

что приводит к увеличению прочности комплексов (таблица 1). 

 

 Таблица 1 



Обменные емкости и константы устойчивости 

комплексов поли-МАГК с ионами металлов 

 

Параметры 



Cu

2+

 



Ni

2+

 



Co

2+

 



СОЕ 

5,98 


4,92 

3,76 


K

уст


 ∙10

-3

 



7,24 

6,92 


2,75 

 

Дальнейшее же увеличение концентрации ионов меди приводит к снижению обменной емкости. 



Можно  предположить,  что  при  повышении  концентрации  наряду  с  ионным  обменом  идет  процесс 

 

204 


образования  комплексов,  в  результате  которого  происходит  сжатие  макромолекулы.  Возможно  это 

связано  с  образованием  поперечных  связей  между  отдельными  участками  макромолекулы,  что 

очевидно, приводит к уменьшению степени набухания клубка в целом. При достаточно компактных 

структурах  клубка  сорбция  идет  преимущественно  по  поверхности  макромолекулярного  клубка, 

поскольку  диффузия  вглубь  к  активным  центрам  полиэлектролита  из-за  стерических  факторов  и 

большой конкуренции ионов затруднена.  

Максимальное  извлечение  ионов  металла  из  растворов  достигается  при  рН  =  6,  дальнейшее 

увеличение рН способствует образованию осадков гидроокисей и основных солей, поэтому исследования 

в  этой  области  не  проводили.  В  зависимости  от  природы  контактирующего  раствора,  при  уменьшении 

концентрации  Н

+

  наряду  с  процессами  комплексообразования  в  макромолекулах  со  слабокислотными 



группами (рК

= 6,00-6,75) происходят реакции обычного ионного обмена. 



В ИК-спектрах исходного полимера присутствуют полосы поглощения в области 1655-1665 см

-1



характерные для амидной группы. Валентные колебания связи О-Н прописываются при 3500-3480 см

-

1



.  В  спектре  комплекса  поли-МАГК  с  ионом  металла    наблюдаются  низкочастотные  сдвиги    полос 

поглощения в области 1560-1550 см

-1

 до 1540-1545 см



-1

 с уменьшением интенсивности.  

На основании проведенных исследовании нами предложен ряд возможных вариантов структуры 

образованных комплексов: 



 

 

   



По  результатам  проведенных  исследований  можно  сделать  вывод,  что  полученные 

полиэлектролиты целесообразно применять в качестве  сорбентов для разделения, концентрирования 

и извлечения ионов переходных металлов из растворов.  

 

Литература 

 

1.  Ершов  Б.  Г..  Наночастицы  металлов  в  водных  растворах:  электронные,  оптические  и 

каталитические свойства. Рос. хим. журнал. 2001. Т. XLV. №3. с. 20-30.  

2.Салдадзе К.М., Копылова-Валова В.Д. Комплексообразующие  иониты. М., 1980. 336 . 

3.Ергожин Е.Е., Таусарова Б.Р. Растворимые полиэлектролиты, Алматы, Гылым ,1991, 220 с. 

4.  Помогайло  А.  Д.,  Розенберг  А.  С.,  Уфлянд  У.  Е..  Наночастицы  металлов  в  полимерах.  М.: 

Химия, 2000. 

5.  Ергожин  Е.Е.  Таусарова    Б.Р.  Биримжанова    З.С. Тугельбаева  Л.М.  Новые  водорастворимые 

полифункциональные  полиэлектролиты  на  основе  некоторых  метакриламидов  карбоновых  кислот. 

Химический журнал Казахстана. МОН РК. ИХН им А.Б. Бектурова. Алматы.  2004.№4. с. 5-22.     

 

     


 

205


НОВЫЕ РЕАГЕНТЫ ДЛЯ  ИНГИБИТОРНОЙ  ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ 

 

Колотей В.Н.,  Любченко Н.П. 

КазНТУ имени  К.И. Сатпаева, г. Алматы, Республика Казахстан 

 

Коррозия  металлов  наносит  серьезный  ущерб,  как  промышленному  оборудованию,  так  и 



окружающей  среде.  В  результате  коррозионных  процессов  происходит  разрушение  материалов, 

изготовленных  из  металла,  что  приводит  к  авариям  на  различных  производствах.  Разрывы  нефте-, 

газопроводов приводят к утечке нефти, газа, конденсата, способных опасно воздействовать на воздух, 

почву, растительный и животный мир, человека. 

В настоящее время наиболее экономически выгодным и эффективным методом борьбы с коррозией 

является  применение  различных  классов  ингибиторов,  которые,  присутствуя  в  коррозионной  среде  в 

достаточной  концентрации,  уменьшают  скорость  коррозии  без  значительного  изменения  концентрации 

любого коррозионного реагента [1].  

Наиболее  широко  в  промышленности  применяют  ингибиторы  коррозии  при  кислотной 

обработке  призабойной  зоны  пласта  нефтегазовых  скважин,  при  очистках  теплоэнергетического, 

теплообменного,  химического  оборудования,  при кислотном  травлении  стали и  стальных  заготовок, 

кислотном преобразовании ржавчины [2]. 

В  данной  работе  проведена  оценка  антикоррозийной  способности  реагента  полученного 

каталитической  этерификацией  производных  непредельных  карбоновых  кислот  водорастворимыми 

спиртосодержащими  жирами  МА/ПОЭС20/.  Испытания  проводили  в  коррозионной  солевой  среде 

при  температуре  (20˚С)  для  0,2%  и  0,5%-ных  водных    растворов  хлорида  натрия    без  добавки 

ингибитора и в присутствии  реагента.  (Таблица 1) 

Время  экспозиции  образцов-свидетелей  -  6  суток.  Образцы-свидетели  были  изготовлены  из 

стали  марки  17ГС.  Сравнительную  оценку  защитной  способности  реагента  МА/ПОЭС/20

 

осуществляли  по  результатам  измерения  оптической  плотности  эталонных  растворов  с  заданной 



концентрацией  железа.  Измерение  оптической  плотности  проводилось  фотоколориметрическим 

методом  на  приборе  КФК-3.    Длина  волны  и    кювета  подбиралась  опытным  путем.  Использовали 

светофильтр с максимальной оптической плотностью раствора, толщина кюветы подбиралась таким 

образом,  чтобы  оптическая  плотность  на  выбраном  светофильтре    находилась  в  пределах  02-0,7%. 

Длина  волны  соответствовала  470 нм [3]. 

По  найденному  значению  концентрации  Fе

3+

  в  окрашенном  растворе  рассчитывали  общее 



количество железа, прокорродировавшего в образце [4-5]. 

Расчёт был произведен по формуле: 

 

M = Сx∙Vo∙Vt / Va, 



 

где M – общее количество железа, прокорродировавшего в образце арматуры, мг; Cx – концентрация железа 

в анализируемом окрашенном растворе, найденная по калибровочному графику, мг/мл; Vo – общий объём 

анализируемого  раствора,  равный  100  мл;  Vt –  общий  объём  окрашенного  раствора,  равный  50  мл;  Va – 

объём аликвоты анализируемого раствора, взятый для приготовления окрашенной формы, равный 1 мл.  

Степень  коррозии  (К)  выражали  как  общее  количество  прокорродировавшего  железа  (М), 

отнесенное к единице площади поверхности (S) образца-свидетеля [3]: 

 

К= M / S 



 

Таблица 1  

Зависимость степени коррозии от концентрации  хлорид- ионов 

в растворе без ингибитора и в присутствии реагента  МА/ПОЭС20/ 

 

Условия опыта 



Без ингибитора 

С реагентом 

МА/ПОЭС20/ 

Концентрация NaCl в водоагрессивной среде, % 

0,2 

0,5 


0,2 

0,5 


Площадь поверхности образца аппаратуры, мм 

287 


310 

287 


310 

Количество прокорродировавшего железа, мг 

2,25 

2,50 


3,50 

3,25 


Степень коррозии, мг/мм2 

0,0078 


0,0080 

0,0122 


0,010 

 

206 


На  основании  анализа  прведенных    в  таблице  данных  можно  сделать  вывод,  что  реагент 

МА/ПОЭС20/ не проявляет ингибиторующей коррозию  активности в солевых растворах.  

Поэтому  для  защиты  промыслового  оборудованипя  и  нефтетрубо-проводов  от  коррозии  нами  был 

разработан  новый  композиционный  состав,  содержащий  в  качестве  активных  компонентов  соединения 

кислорода и азота (реагент МП-11).  

Исследование  защитных  свойств  разработанного  ингибитора  марки  МП-11  осуществляли 

гравиметрическим  методом  в  статических  условиях,  гравиметрическим  методом  в  динамических 

условиях  на  установке  «Petrotest»  (при  движении  потока    коррозионной  среды  относительно 

поверхности металла).  

В  таблицах  2  и  3  приведена    скорость  коррозии  и  эффективность    ингибирования  от 

концентрации  реагента  марки  МП-11  и  промышленно  применяемого  реагента  CGW-85567  

гравиметрическим методом в динамических условиях в имитате пластовой воды.

 

 

Таблица 2  



Зависимость скорости коррозии и эффективности  ингибирования от концентрации реагента марки 

МП-11 гравиметрическим методом в динамических условиях в имитате пластовой воды 

 

Концентрация, ppm 



Скорость коррозии, г/м

2

час 



Эффективность, % 

Без ингибитора 

1.9878 



100 



0,8693 

56,1 


200 

0,7106 


64,1 

300 


0,6797 

65,6 


400 

0,5697 


71,2 

500 


0,5097 

74,2 


600 

0,4498 


77,2 

700 


0,3598 

81,0 


 

Таблица 3  

Зависимость скорости коррозии и эффективности  ингибирования от концентрации  

промышленного реагента марки CGW-85567 гравиметрическим методом в динамических  

условиях в имитате пластовой воды 

 

Концентрация, ppm 



Скорость коррозии, г/м

2

час 



Эффективность, % 

Без ингибитора 

1,9639 



100 



0,7463 

62,0 


200 

0,5997 


69,0 

300 


0,5097 

74,2 


400 

0,4498 


77,3 

500 


0,3298 

83,0 


600 

0,3298 


83,0 

700 


0,2999 

84,2 


 

Сравнительные исследоввания эффективности ингибиторной защиты от концентрации реагента 

МП-11  с  промышленно  при-меняемым  ингибитором  коррозии  CGW-85567    в  имитате  пластовой 

воды  [6]  гравиметрическим  методом,  показали,  что  эффективность  ингибиро-вания  коррозии  в 

присутствии реагента МП-11 незначительно уступает промышленному реагенту CGW-85567.  

 

Литература 

 

1. Семенова И.В.,  Флорианович  Г.М.,  Хорошилов  А.В.  Коррозия  и  защита  от  коррозии.  М.: 

Физматлит. 2002. 336 с. 

2. Миндюк А.И.  Ингибиторы  кислотной  коррозии  сталей  и  перспективы  их  применения. 

Препринт N 65. Львов: изд. ФМИ им. Г.В. Карпенко АН УССР. -49с. 

3.Фотоколориметрия.  Методические  указания  по  дисциплине  «Физико-химические  методы 

исследования»  /  Сост.  Л.Н.  Пименова.  –  Томск:  Издательство  Томского  государственного 

архитектурно-строительного университета, 2007. – 22 с. 



 

207


4. Аналитическая химия. Физические и физико-химические методы анализа: Учебник для Вузов 

/ А.Ф.Жуков, И.Ф.Колосова, В.В.Кузнецов и др.; Под ред. О.М.Петрухина. – М.: Химия», 2001. -496с. 

5.Харитонов  Ю.Я.  Аналитическая  химия  в  2  кн.Кн.2.  Количественный  анализ.  Физико-

химические методы анализа: учебник для Вузов. – М.: Высш. шк., 2001. -359 с. 

6.ГОСТ–17-03-02 Единая система защиты от коррозии и старения. Имитаты пластовых вод. 

 

 



ПРИМЕНЕНИЕ ДВУХЗВЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ В КАЧЕСТВЕ 

ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЭЛЕКТРОНАСОСА (ПЦЭН) 

 

Копжасарова А.Ж. 

КазНТУ имени К.И. Сатпаева, г. Алматы, Республика Казахстан 

 

Скорость вращения асинхронных двигателей определяется из выражении [1]. 







s

p

f

s

n

n







1



60

1

1



1

2

                                                     (1) 

где   

1

n

 - скорость вращения поля статора,  



s

 - скольжение,  



1

 - частота питающей сети, 

p

 - число пар полюсов. 

Из  этого  выражения  следует,  что  скорость  вращения  ротора  асинхронного  двигателя,  можно 

регулировать  изменением  какой  либо  из  трех  величин:  скольжения,  частоты  тока  в  статоре  и  числа 

пар полюсов в обмотке статора. 

Способ частотного регулирования основан на изменении синхронной скорости вращения:  



p

f

n

1

1



60

                                                                      (2)                                              



С  изменением  частоты 

π

ω



=

2

p

f

1

1

  питающего  напряжения  двигателя  будет  изменятся  и 

максимальный момент, т.е. перегрузочная способность 

M

M

max


 двигателя. Для того, чтобы сохранить 

перегрузочную  способность  двигателя  на  требуемом  уровне,  необходимо  одновременно  с 

изменением  частоты 

1

  менять  напряжение 

1

,  подводимое  к  обмотке  статора.  Для  повышения 

технико-экономических  показателей  двигателя  при  изменении  частоты  питающего  напряжения, 

необходимо  регулировать  амплитуду  напряжения 

1

  как  функцию  от  частоты 

1

  и  момента  

представляющей собой закон частотного регулирования. 



н

н

1

н

1

M

M

f

f

U

U

=

                                                                   (3) 

где 

н

н

н

M

,

f

,

U

 – соответственно номинальные напряжение, частота и момент двигателя. 

Если  величина  статического  момента 

с

  неизменна  и  скорость  вращения  двигателя 

регулируется при соблюдении условия постоянства момента: 



const

n

Р

55

,

9

М

=

=



, 

то подводимое к двигателю напряжение необходимо изменять пропорционально частоте 



н

1

н

1

U

U

f

f

=



жүктеу 8.29 Mb.

Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   30   31   32   33   34   35   36   37   ...   81




©emirb.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет