Дослідження міжмолекулярних взаємодій та структури в епоксиамінних композитах з дисперсними оксидами

With the help of the software package HyprChem, using a method of quantum-chemical modeling, research into intermolecular interactions between epoxyamine grid and oxides of different chemical nature Al2O3, Fe2O3, TiO2, СаО was carried out. To take into account hydroxyl-hydrate surface layer of oxides, molecular complexes of the fragment of epoxyamine grid and hydroxides of metals Al(OH)3, Fe(OH)3, Ti(OH)4, Ca(OH)2 were used as models. As a result of modeling, it was established that Ca(OH)2 molecule forms strong intermolecular bonds and has the greatest influence on the spatial conformation of the epoxyamine fragment. It was shown that a calcium atom is oriented to π-electron cloud of the benzene ring with formation of donor-acceptor bond, and OH-groups form hydrogen bonds with OH-groups of the residue of a molecule of epoxy oligomer in the grid. The studied intermolecular interactions of epoxyamine grid and hydroxides of amphoteric metals Al(OH)3, Fe(OH)3, Ti(OH)4 indicate the formation of low-energy inductive and dipole-dipole (orientation) bonds. It was established that existence of amphoteric hydroxides does not cause a change of the spatial conformation of the grid’s fragment. It was shown that the ability of hydroxides of metals to affect the spatial conformation of a fragment of the epoxyamine grid increases in the series: Ti(OH)3<Al(OH)3<Fe(OH)3<Ca(OH)2. The resulting series coincides with the series, in which basic properties of active Branstad centers (OH-groups) with the central elements Ti4+<Al3+<Fe3+<Ca2+ increase (acidic properties decrease). The influence of the oxide filler on the structure and spatial conformation of epoxyamine grid increases with an increase of basicity (alkalinity) of an oxide. Resistance of composites to aqueous aggressive media depends on the surface acidic-basic properties, dispersion and package density of fillers’ particles in the polymer matrix. When adding strongly basic calcite oxide (CL), chemical resistance of composites decreases by 5 times. In this case, composites with non-homogeneous structure and non-uniform distribution of compacted areas are formed. It was found that when adding amphoteric rutile oxides (RT), alumina (AL) and hematite (HM), the main factors that affect chemical resistance of filled composites include dispersion and package density of fillers’ particles. The calculated parameter a of composites, which describes package density of the filler in the polymer matrix, increases in the series of fillers HM<RT<AL. This series coincides with the series, in which resistance of filled composites in all aggressive media decreases. At an increase in package density of a filler, probability of pegridration of aggressive medium into the material decreases, which is associated with extension of the diffusion path.Методом квантово-химического моделирования исследованы межмолекулярные взаимодействия в композитах на основе эпоксиаминного сетчатого полимера и дисперсных оксидов разной химической природы Al2O3, Fe2O3, TiO2, СаО. Установлены закономерности влияния кислотно-основных характеристик наполнителей на межмолекулярные взаимодействия и пространственную конформацию полимеров. Определены зависимости структурных параметров и свойств композитов от дисперсности и плотности упаковки частиц наполнителей в полимерной матрицеМетодом квантово-хімічного моделювання досліджені міжмолекулярні взаємодії у композитах на основі епоксиамінного сітчастого полімеру і дисперсних оксидів різної хімічної природи Al2O3, Fe2O3, TiO2, СаО. Встановлені закономірності впливу кислотно-основних характеристик наповнювачів на міжмолекулярні взаємодії та просторову конформацію полімерів. Виявлені залежності структурних параметрів та властивостей композитів від дисперсності і щільності упаковки частинок наповнювачів у полімерній матриц

Експериментальне дослідження флуктуацій параметрів газового середовища як ранніх ознак пожежі

The results of the experimental study of fluctuations of dynamics of hazardous factors of gaseous medium at early ignition of combustible materials in the chamber, simulating pressurized premises, are presented. The authors considered a non-traditional approach to research into dynamics of hazardous factors, based on current window estimation of the Pearson lag correlations for fluctuations of the main parameters of gaseous medium as non-stationary processes. In contrast to the known approaches, a given approach makes it possible to perform reliable localization in time of an early ignition of materials in premises. It was established that early ignition of materials has a significant effect on correlations of temperature fluctuations, concentrations of carbon monoxide and smoke in gaseous medium. It was shown that correlations of fluctuations of carbon monoxide and smoke concentrations are most informative for localization of early ignitions. Temperature fluctuations are more informative at localization of early ignition of alcohol and paper. The results of current window evaluation of the Pearson lag correlations show that in the absence of ignitions, fluctuations can be considered uncorrelated. In this case, existence of ignition leads to occurrence of non-stationary fluctuations of correlations.It is indicated that fluctuations of parameters of gaseous medium in the general case are described by autoregression processes of higher order, depending both on the type of combustible material and the stage of ignition development. A sustainable sign of early ignition of combustible materials in the simulation chamber is a significant increase in the correlation interval of non-stationary temperature fluctuations, as well as concentrations of carbon monoxide and smoke in gaseous medium. In equilibrium of gas medium, fluctuations of its parameters have a much smaller correlation interval, characteristic for uncorrelated processesПредставлены результаты экспериментального исследования флуктуаций параметров газовой среды при возгорании в моделирующей камере. Предложен нетрадиционный подход к исследованию динамики опасных параметров среды на основе текущей оконной оценке лаговых корреляций Пирсона. Установлено, что устойчивым признаком раннего возгорания является значительное увеличение корреляции нестационарных флуктуаций температуры, концентрации угарного газа и дыма в газовой средеПредставлені результати експериментального дослідження флуктуацій параметрів газового середовища при займанні в моделюючої камері. Запропоновано нетрадиційний підхід щодо дослідження динаміки небезпечних параметрів середовища на основі поточної віконної оцінці лагових кореляцій Пірсона. Встановлено, що стійкою ознакою раннього займання є значне збільшення кореляції нестаціонарних флуктуацій температури, концентрації чадного газу та диму в газовому середовищ

Метод очищення сільскогосподарських стічних вод на мульдах та біосорбційному біореакторі

We proposed a method for sewage water purification of nitrogen and phosphorus compounds on a disk bioreactor of full displacement. The developed method of sewage water purification on a bioreactor of full displacement is very promising and we can use it for purification of sewage water, which contains a large amount of organic substances. The efficiency of purification of mineral nitrogen reaches 98.9 %, phosphates up to 40‒50 %. The total nitrogen content decreases by 4‒6 times and the total phosphorus content ‒ by 2‒2.5 times. We proposed combined purification of surface runoff from agricultural land and household or industrial sewage water on troughs with filtering nozzles and on a bioreactor of full displacement.The conducted microbiological studies showed that the process of purification removes nitrogen compounds complexly: as a result of nitrite-denitrification and of the process of anoxide oxidation. We observed transformation of nitrogen mineral compounds under nitrification on the surface of biodisks in presence of oxygen and inside structural elements of biodisks, which is characteristic of anoxide oxidation during ANAMMOX process. Efficiency of purification of sewage water from the territories for agricultural purposes makes up: for suspended substances ‒ 98 %; for mineral nitrogen ‒ 99 %; for CCO ‒ 99 %; for phosphates ‒ 50 %. We can use the scheme of purification on troughs and a bioreactor of full displacement for sewage water of dairy industry, livestock farms, communal services, and surface runoff. Application of the proposed methods of sewage water purification will contribute to improvement of aquatic ecosystemsПредложен метод очистки сточных вод от соединений азота и фосфора на дисковом биореакторе полного вытеснения. Разработанный метод очистки сточных вод на биореакторе полного вытеснения является очень перспективным и может применяться для очистки сточных вод, содержащих большое количество органических веществ. Эффективность очистки минерального азота достигает 98,9 %, фосфатов до 40–50 %, уменьшается содержание общего азота в 4–6 раз и общего фосфора в 2–2,5 раза. Предложена совместная очистка поверхностного стока с сельскохозяйственных угодий и бытовых или промышленных сточных вод на мульдах с фильтрующими насадками и на биореакторе полного вытеснения.Проведенные микробиологические исследования показали, что в процессе очистки соединения азота удаляются комплексно: в результате нитро-денитрификации и процесса аноксидного окисления. Трансформация минеральных соединений азота при нитрификации наблюдалась на поверхности биодискив в присутствии кислорода и внутри структурных элементов биодискив, что характерно для аноксидного окисления во время процесса ANAMMOX. Эффективность очистки сточных вод с территории сельскохозяйственного использования составляет: по взвешенным веществам – 98 %; по минеральному азоту – 99 %; по ХПК – 99 %; по фосфатам – 50 %. Схема очистки на мульдах и биореакторе полного вытеснения может использоваться для сточных вод молочной промышленности, животноводческих ферм, коммунального хозяйства и поверхностного стока. Применение предложенных методов очистки сточных вод будет способствовать оздоровлению водных экосистемЗапропоновано метод очищення стічних вод від сполук азоту і фосфору на дисковому біореакторі повного витіснення. Розроблений метод очищення стічних вод на біореакторі повного витіснення є дуже перспективним і може застосовуватися для очистки стічних вод, які містять велику кількість органічних речовин. Ефективність очищення мінерального азоту досягає 98,9 %, фосфатів до 40–50 %, зменшується вміст загального азоту в 4–6 разів і загального фосфору в 2–2,5 рази. Запропоновано сумісне очищення поверхневого стоку з сільськогосподарських угідь і побутових або промислових стічних вод на мульдах з фільтруючими насадками і на біореакторі повного витіснення.Проведені мікробіологічні дослідження показали, що в процесі очищення сполуки азоту видаляються комплексно: в результаті нітри-денітрифікації та процесу аноксидного окиснення. Трансформація мінеральних сполук азоту при нітрифікації спостерігалася на поверхні біодисків у присутності кисню і всередині структурних елементів біодисків, що характерне для аноксидного окиснення під час процесу ANAMMOX. Ефективність очищення стічних вод з території сільськогосподарського використання складає: за завислими речовинами – 98 %; за мінеральним азотом – 99 %; за ХСК – 99 %; за фосфатами – 50 %. Схема очистки на мульдах і біореакторі повного витіснення може використовуватися для стічних вод молочної промисловості, тваринницьких ферм, комунального господарства і поверхневого стоку. Застосування запропонованих методів очищення стічних вод сприятиме оздоровленню водних екосисте

Експериментальне дослідження флуктуацій параметрів газового середовища як ранніх ознак пожежі

The results of the experimental study of fluctuations of dynamics of hazardous factors of gaseous medium at early ignition of combustible materials in the chamber, simulating pressurized premises, are presented. The authors considered a non-traditional approach to research into dynamics of hazardous factors, based on current window estimation of the Pearson lag correlations for fluctuations of the main parameters of gaseous medium as non-stationary processes. In contrast to the known approaches, a given approach makes it possible to perform reliable localization in time of an early ignition of materials in premises. It was established that early ignition of materials has a significant effect on correlations of temperature fluctuations, concentrations of carbon monoxide and smoke in gaseous medium. It was shown that correlations of fluctuations of carbon monoxide and smoke concentrations are most informative for localization of early ignitions. Temperature fluctuations are more informative at localization of early ignition of alcohol and paper. The results of current window evaluation of the Pearson lag correlations show that in the absence of ignitions, fluctuations can be considered uncorrelated. In this case, existence of ignition leads to occurrence of non-stationary fluctuations of correlations.It is indicated that fluctuations of parameters of gaseous medium in the general case are described by autoregression processes of higher order, depending both on the type of combustible material and the stage of ignition development. A sustainable sign of early ignition of combustible materials in the simulation chamber is a significant increase in the correlation interval of non-stationary temperature fluctuations, as well as concentrations of carbon monoxide and smoke in gaseous medium. In equilibrium of gas medium, fluctuations of its parameters have a much smaller correlation interval, characteristic for uncorrelated processesПредставлены результаты экспериментального исследования флуктуаций параметров газовой среды при возгорании в моделирующей камере. Предложен нетрадиционный подход к исследованию динамики опасных параметров среды на основе текущей оконной оценке лаговых корреляций Пирсона. Установлено, что устойчивым признаком раннего возгорания является значительное увеличение корреляции нестационарных флуктуаций температуры, концентрации угарного газа и дыма в газовой средеПредставлені результати експериментального дослідження флуктуацій параметрів газового середовища при займанні в моделюючої камері. Запропоновано нетрадиційний підхід щодо дослідження динаміки небезпечних параметрів середовища на основі поточної віконної оцінці лагових кореляцій Пірсона. Встановлено, що стійкою ознакою раннього займання є значне збільшення кореляції нестаціонарних флуктуацій температури, концентрації чадного газу та диму в газовому середовищ

Метод очищення сільскогосподарських стічних вод на мульдах та біосорбційному біореакторі

We proposed a method for sewage water purification of nitrogen and phosphorus compounds on a disk bioreactor of full displacement. The developed method of sewage water purification on a bioreactor of full displacement is very promising and we can use it for purification of sewage water, which contains a large amount of organic substances. The efficiency of purification of mineral nitrogen reaches 98.9 %, phosphates up to 40‒50 %. The total nitrogen content decreases by 4‒6 times and the total phosphorus content ‒ by 2‒2.5 times. We proposed combined purification of surface runoff from agricultural land and household or industrial sewage water on troughs with filtering nozzles and on a bioreactor of full displacement.The conducted microbiological studies showed that the process of purification removes nitrogen compounds complexly: as a result of nitrite-denitrification and of the process of anoxide oxidation. We observed transformation of nitrogen mineral compounds under nitrification on the surface of biodisks in presence of oxygen and inside structural elements of biodisks, which is characteristic of anoxide oxidation during ANAMMOX process. Efficiency of purification of sewage water from the territories for agricultural purposes makes up: for suspended substances ‒ 98 %; for mineral nitrogen ‒ 99 %; for CCO ‒ 99 %; for phosphates ‒ 50 %. We can use the scheme of purification on troughs and a bioreactor of full displacement for sewage water of dairy industry, livestock farms, communal services, and surface runoff. Application of the proposed methods of sewage water purification will contribute to improvement of aquatic ecosystemsПредложен метод очистки сточных вод от соединений азота и фосфора на дисковом биореакторе полного вытеснения. Разработанный метод очистки сточных вод на биореакторе полного вытеснения является очень перспективным и может применяться для очистки сточных вод, содержащих большое количество органических веществ. Эффективность очистки минерального азота достигает 98,9 %, фосфатов до 40–50 %, уменьшается содержание общего азота в 4–6 раз и общего фосфора в 2–2,5 раза. Предложена совместная очистка поверхностного стока с сельскохозяйственных угодий и бытовых или промышленных сточных вод на мульдах с фильтрующими насадками и на биореакторе полного вытеснения.Проведенные микробиологические исследования показали, что в процессе очистки соединения азота удаляются комплексно: в результате нитро-денитрификации и процесса аноксидного окисления. Трансформация минеральных соединений азота при нитрификации наблюдалась на поверхности биодискив в присутствии кислорода и внутри структурных элементов биодискив, что характерно для аноксидного окисления во время процесса ANAMMOX. Эффективность очистки сточных вод с территории сельскохозяйственного использования составляет: по взвешенным веществам – 98 %; по минеральному азоту – 99 %; по ХПК – 99 %; по фосфатам – 50 %. Схема очистки на мульдах и биореакторе полного вытеснения может использоваться для сточных вод молочной промышленности, животноводческих ферм, коммунального хозяйства и поверхностного стока. Применение предложенных методов очистки сточных вод будет способствовать оздоровлению водных экосистемЗапропоновано метод очищення стічних вод від сполук азоту і фосфору на дисковому біореакторі повного витіснення. Розроблений метод очищення стічних вод на біореакторі повного витіснення є дуже перспективним і може застосовуватися для очистки стічних вод, які містять велику кількість органічних речовин. Ефективність очищення мінерального азоту досягає 98,9 %, фосфатів до 40–50 %, зменшується вміст загального азоту в 4–6 разів і загального фосфору в 2–2,5 рази. Запропоновано сумісне очищення поверхневого стоку з сільськогосподарських угідь і побутових або промислових стічних вод на мульдах з фільтруючими насадками і на біореакторі повного витіснення.Проведені мікробіологічні дослідження показали, що в процесі очищення сполуки азоту видаляються комплексно: в результаті нітри-денітрифікації та процесу аноксидного окиснення. Трансформація мінеральних сполук азоту при нітрифікації спостерігалася на поверхні біодисків у присутності кисню і всередині структурних елементів біодисків, що характерне для аноксидного окиснення під час процесу ANAMMOX. Ефективність очищення стічних вод з території сільськогосподарського використання складає: за завислими речовинами – 98 %; за мінеральним азотом – 99 %; за ХСК – 99 %; за фосфатами – 50 %. Схема очистки на мульдах і біореакторі повного витіснення може використовуватися для стічних вод молочної промисловості, тваринницьких ферм, комунального господарства і поверхневого стоку. Застосування запропонованих методів очищення стічних вод сприятиме оздоровленню водних екосисте

Method of Agricultural Sewage Water Purification at Troughs and a Biosorption Bioreactor

We proposed a method for sewage water purification of nitrogen and phosphorus compounds on a disk bioreactor of full displacement. The developed method of sewage water purification on a bioreactor of full displacement is very promising and we can use it for purification of sewage water, which contains a large amount of organic substances. The efficiency of purification of mineral nitrogen reaches 98.9 %, phosphates up to 40‒50 %. The total nitrogen content decreases by 4‒6 times and the total phosphorus content ‒ by 2‒2.5 times. We proposed combined purification of surface runoff from agricultural land and household or industrial sewage water on troughs with filtering nozzles and on a bioreactor of full displacement.The conducted microbiological studies showed that the process of purification removes nitrogen compounds complexly: as a result of nitrite-denitrification and of the process of anoxide oxidation. We observed transformation of nitrogen mineral compounds under nitrification on the surface of biodisks in presence of oxygen and inside structural elements of biodisks, which is characteristic of anoxide oxidation during ANAMMOX process. Efficiency of purification of sewage water from the territories for agricultural purposes makes up: for suspended substances ‒ 98 %; for mineral nitrogen ‒ 99 %; for CCO ‒ 99 %; for phosphates ‒ 50 %. We can use the scheme of purification on troughs and a bioreactor of full displacement for sewage water of dairy industry, livestock farms, communal services, and surface runoff. Application of the proposed methods of sewage water purification will contribute to improvement of aquatic ecosystem

Research of the Intramolecular Interactions and Structure in Epoxyamine Composites with Dispersed Oxides

With the help of the software package HyprChem, using a method of quantum-chemical modeling, research into intermolecular interactions between epoxyamine grid and oxides of different chemical nature Al2O3, Fe2O3, TiO2, СаО was carried out. To take into account hydroxyl-hydrate surface layer of oxides, molecular complexes of the fragment of epoxyamine grid and hydroxides of metals Al(OH)3, Fe(OH)3, Ti(OH)4, Ca(OH)2 were used as models. As a result of modeling, it was established that Ca(OH)2 molecule forms strong intermolecular bonds and has the greatest influence on the spatial conformation of the epoxyamine fragment. It was shown that a calcium atom is oriented to π-electron cloud of the benzene ring with formation of donor-acceptor bond, and OH-groups form hydrogen bonds with OH-groups of the residue of a molecule of epoxy oligomer in the grid. The studied intermolecular interactions of epoxyamine grid and hydroxides of amphoteric metals Al(OH)3, Fe(OH)3, Ti(OH)4 indicate the formation of low-energy inductive and dipole-dipole (orientation) bonds. It was established that existence of amphoteric hydroxides does not cause a change of the spatial conformation of the grid's fragment. It was shown that the ability of hydroxides of metals to affect the spatial conformation of a fragment of the epoxyamine grid increases in the series: Ti(OH)3<Al(OH)3<Fe(OH)3<Ca(OH)2. The resulting series coincides with the series, in which basic properties of active Branstad centers (OH-groups) with the central elements Ti4+<Al3+<Fe3+<Ca2+ increase (acidic properties decrease). The influence of the oxide filler on the structure and spatial conformation of epoxyamine grid increases with an increase of basicity (alkalinity) of an oxide. Resistance of composites to aqueous aggressive media depends on the surface acidic-basic properties, dispersion and package density of fillers' particles in the polymer matrix. When adding strongly basic calcite oxide (CL), chemical resistance of composites decreases by 5 times. In this case, composites with non-homogeneous structure and non-uniform distribution of compacted areas are formed. It was found that when adding amphoteric rutile oxides (RT), alumina (AL) and hematite (HM), the main factors that affect chemical resistance of filled composites include dispersion and package density of fillers' particles. The calculated parameter a of composites, which describes package density of the filler in the polymer matrix, increases in the series of fillers HM<RT<AL. This series coincides with the series, in which resistance of filled composites in all aggressive media decreases. At an increase in package density of a filler, probability of pegridration of aggressive medium into the material decreases, which is associated with extension of the diffusion path