Наукові вісті НТУУ "КПІ". № 6. 2015

Короткострокове прогнозування макроекономічних процесів за допомогою регресійних і ймовірнісних моделей /П.І. Бідюк, О.М. Трофимчук, І.В. Караюз – К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. На сьогодні існує проблема побудови високоякісних математичних моделей для короткострокового прогнозування макроекономічних процесів. Найчастіше для розв’язання цієї задачі застосовують регресійні моделі, але разом із тим створюються альтернативні ймовірнісні моделі, які демонструють високу якість прогнозування в умовах наявності невизначеностей різної природи і типів.

Мета дослідження. Виконати аналіз поточної економічної ситуації в Україні з використанням статистичних даних; побудувати регресійні моделі для короткострокового прогнозування вибраних макроекономічних процесів; розробити узагальнену методику побудови ймовірнісних моделей у формі байєсівських мереж і побудувати мережеві моделі для прогнозування макроекономічних процесів; виконати обчислювальні експерименти з метою оцінювання структури і параметрів моделей та порівняти отримані результати прогнозування.

Методика реалізації. Для розв’язання поставлених задач використано регресійний аналіз і методику побудови ймовірнісних моделей у формі байєсівських мереж із застосуванням статистичних даних і експертних оцінок. Запропоновано узагальнену багатокрокову методику побудови байєсівських мереж на основі статистичних даних і апріорної інформації.

Результати дослідження. Побудовані регресійні моделі для індексу споживчих цін та валового внутрішнього продукту на основі фактичних даних в окремих випадках не забезпечують бажаної якості оцінок прогнозів. Для прогнозування напряму розвитку ВВП також побудовано моделі у формі байєсівських мереж. Такі моделі виявились кращими, ніж множинна регресія, вони забезпечують прийнятні оцінки ймовірностей для визначення напряму розвитку ВВП.

Висновки. Показано, що застосування регресійних моделей для опису макроекономічних процесів перехідної економіки не завжди забезпечує результати прогнозування необхідної якості. Це можна пояснити численними неринковими факторами, які впливають на розвиток економіки. Створені ймовірнісні моделі у формі байєсівських мереж дають можливість обчислити обґрунтовані високоякісні оцінки прогнозів напряму руху ВВП в Україні.

Ключові слова: макроекономічні процеси; прогнозування; регресійний аналіз; байєсівські мережі.

ЗАДАЧА ОПТИМАЛЬНОГО КЕРУВАННЯ ЛІНІЙНОЮ ДИНАМІЧНОЮ СИСТЕМОЮ ДРУГОГО ПОРЯДКУ/М.М. Копець – К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. Для керованого об’єкта, поведінка якого описується системою двох лінійних диференціальних рівнянь та критерієм якості у вигляді квадратичного функціонала, розглядається задача знаходження оптимального керування. На противагу загальновживаним методам дослідження цієї задачі (принцип максимуму Понтрягіна, метод динамічного програмування Беллмана) автором запропоновано метод множників Лагранжа. Такий підхід дав можливість більш ефективно отримати розв’язок досліджуваної задачі оптимізації порівняно із зазначеними вище методами.

Мета дослідження. Мета роботи – отримати формули для обчислення оптимального керування та мінімального значення функціонала якості.

Методика реалізації. У роботі використано методи варіаційного числення.

Результати дослідження. Отримано необхідні умови оптимальності та доведено єдиність оптимального керування. На основі цих умов виведено систему диференціальних рівнянь Ріккаті.

Висновки. Розв’язок отриманої системи дає змогу виписати явну формулу для оптимального керування та формулу для обчислення мінімального значення функціонала якості. Результати, отримані в роботі, можна використати для дослідження процесу посадки літака.

Ключові слова: квадратичний функціонал; метод множників Лагранжа; необхідні умови оптимальності; оптимальне керування; система диференціальних рівнянь Ріккаті.

РЕГУЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ВИДАЛЕННЯ НЕМЕТАЛЕВИХ ВКЛЮЧЕНЬ ПІД ЧАС ПОЗАПІЧНОЇ ОБРОБКИ РОЗПЛАВУ/В.С. Богушевський, М.В. Горбачова – К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. При позапічній обробці інертними газами інтенсивність продування металу зазвичай підтримується постійною й обмежується рівнем металу в ковші. Сучасні дослідження показують, що інтенсивність продування впливає на видалення домішок різного розміру, тому постає задача регулювання цього процесу.

Мета дослідження. Робота спрямована на вивчення процесу видалення неметалевих включень із металу продуванням у ковші інертним газом з метою підвищення ефективності видалення включень та запобігання викидів металу з ковша при продуванні.

Методика реалізації. Розглянуто регулювання процесу видалення неметалевих включень зі сталі завдяки зміні інтенсивності продувки в ковші. Розроблено структурну схему контуру регулювання для керування процесом продувки металу в ковші. Наведено приклад регулювання процесу видалення неметалевих включень зі сталі в 160-тонному ковші.

Результати дослідження. Встановлено, що змінюючи інтенсивність продувки, надаючи їй пульсаційного характеру, при якому максимальна інтенсивність визначається мінімальним розміром неметалевих включень, що підлягають видаленню, мінімальна – максимально можливим розміром включень, а частота – вільним об’ємом ковша, можна підвищити ефективність видалення включень.

Висновки. Показано, що визначення ймовірнісних розмірів включень і вільного об’єму ковша дає змогу регулювати інтенсивність продування металу, покращити перемішування металу в ковші з попередженням викидів металу та забезпечити повне видалення неметалевих включень різного розміру.

Ключові слова: інтенсивність продування; ківш; неметалеві включення.

ПРЕЦИЗІЙНА МАШИННА ДОВОДКА ПЛОСКИХ ПОВЕРХОНЬ ЗНОСОСТІЙКИХ ДЕТАЛЕЙ ТЕРТЯ З КОМПОЗИТІВ НА ОСНОВІ ВИСОКОЛЕГОВАНИХ СТАЛЕЙ ДЛЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ КОМПЛЕКСІВ /А.П. Гавриш , Т.А. Роїк, С.М. Зигуля, Ю.Ю. Віцюк – К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. Дослідження процесів прецизійної машинної доводки плоских поверхонь деталей тертя з нових композит-них матеріалів на основі відходів штампових та інструментальних сталей для технологічних комплексів підприємств поліграфічного машинобудування, а також для верстатних систем легкої та харчової галузей промисловості народного господарства України.

Мета дослідження. Метою роботи є дослідження параметрів якості поверхонь при прецизійній машинній доводці деталей тертя з нових композитних матеріалів 85Х6НФТ, 11Р3АМ3Ф, Р6М5К5, Р6М5Ф3, 4ХМФТС, 4Х2В5МФ та встановлення впливу технологічних параметрів обробки на показники якості оброблених поверхонь.

Методика реалізації. Прецизійна механічна доводка плоских поверхонь деталей виконувалась із використанням верстатів С-15. Матеріал дисків для доводки – чавун. Як абразивні довідні мікропорошки використовувались зерна електрокорунду білого хромистого із вмістом оксиду хрому 1,0–2,0 % (33А), електрокорунду титанового із вмістом титану 1,5–2 % (37А), ельбору (ЛО) та синтетичного алмазу (АС). Зернистість абразивних мікропорошків – 1–14 мкм. Змащувально-охолоджувальна рідина: гас (70 %) + індустріальне мастило U16 (30 %).

Результати дослідження. Доведено, що на параметри якості поверхні оброблення суттєво впливають технологічні фактори процесів прецизійної механічної доводки – режими різання, матеріал та зернистість абразивних порошків для фінішного оброблення, а також склад змащувально-охолоджувальної рідини для оброблення. Найкращі результати отримані при застосуванні для фінішної прецизійної доводки чавунних дисків, зерен синтетичного алмазу (АС), ельбору (ЛО) та білого електрокорунду хромистого із вмістом оксиду хрому 1,0–2,0 % (33А) зернистістю 1–14 мкм та використанням як змащувально-охолоджувальної рідини суміші складу: гас (70 %) + індустріальне мастило U16 (30 %).

Висновки. Уперше показано, що основні закономірності прецизійної машинної доводки плоских поверхонь деталей із матеріалів на основі відходів штампових та інструментальних сталей збігаються з фундаментальними положеннями загальної теорії надтонкого абразивного оброблення. Розроблено рекомендації для прецизійної машинної доводки деталей різного технологічного призначення, що виготовляються з композитних сплавів на основі відходів штампових та інструментальних сталей.

Ключові слова: нові композитні матеріали; деталі тертя; прецизійна машинна доводка; дрібнозернисті абразивні порошки; технологічні процеси оброблення.

Будова і захисні властивості комплексних хромотитаноалітованих дифузійних покриттів на сталі У8А/ Т.В. Лоскутова – К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. Сучасні металеві вироби працюють в жорстких умовах одночасної дії високих виробничих швидкостей, підвищених температур, агресивних середовищ, і тому матеріали, з яких вони виготовлені, повинні мати комплексні захисні властивості: поєднувати опір зносу, високу тріщиностійкість, хімічну стабільність за підвищених температур, високу корозійну стійкість. Незважаючи на велику кількість відомих типів покриттів та методів їх отримання, наукові аспекти створення покриттів з широким комплексом захисних властивостей розроблені недостатньо.

Мета досліджень. Дослідження фазових, хімічних складів, структури і захисних властивостей покриттів на сталі У8А, отриманих поєднанням дифузійного хромування з подальшим титаноалітуванням.

Методика реалізації. Покриття наносили на поверхню сталі У8А. На першому етапі проводили газове хромування за температури 1050 °С упродовж 4 год; на другому – титаноалітування порошковим методом за температури 1050 °С протягом 4 год. Рентгеноструктурні, мікрорентгеноспектральні, металографічні, дюраметричні дослідження були виконані з використанням відомих методів фізичного матеріалознавства. Корозійні випробування проводили масометричним методом.

Результати досліджень. Показано, що в результаті насичення на поверхні сталі формуються багатошарові покриття, що складаються з карбідів хрому, титану, інтерметалідів титану, алюмінію, хрому. Встановлено, що мікротвердість багатошарових покриттів на основі карбідів хрому, карбідів титану, інтерметалідів становить 5,8–34,0 ГПа. Показано, що нанесення комплексних хромотитаноалітованих покриттів підвищує стійкість сталі У8А у багатьох агресивних середовищах.

Висновки. Комплексне хромотитаноалітування сталі У8А дає змогу отримати на її поверхні покриття загальною товщиною 27,5–30,5 мкм, яке забезпечує високу корозійну стійкість у різних промислово важливих водних агресивних розчинах.

Ключові слова: сталь У8А; дифузійні покриття; хромування; титаноалітування; корозійна стійкість; мікротвердість.

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ КОМПАКТУВАННЯ ПОРОШКОВИХ МАТЕРІАЛІВ ТРИБОТЕХНІЧНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ НА ОСНОВІ ДИСПЕРСНОЗМІЦНЕНОЇ МІДІ/А.М. Степанчук, О.С. Богатов, Л.О. Бірюкович – К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. Створення теоретичних і технологічних засад отримання порошкових матеріалів антифрикційного призначення з використанням порошків дисперснозміцненої міді є актуальною задачею, розв’язання якої потребує установлення залежностей властивостей кінцевого виробу від умов його одержання.

Мета досліджень. У роботі поставлено за мету вивчення процесів отримання виробів із порошкових матеріалів на основі дисперсної міді методом гарячого штампування для виготовлення з них струмознімачів рухомого електротранспорту, а також встановлення впливу параметрів штампування на формування щільності структури та деяких властивостей виробів – твердості, границі міцності на згин і питомого електроопору.

Методика реалізації. Розроблено методику дослідження процесу компактування порошкових виробів методом гарячого штампування. Вивчення щільності, структури та властивостей проводилось із використанням сучасних методик і обладнання для визначення механічних характеристик, оптичної та електронної мікроскопії, комп’ютерних технологій.

Результати дослідження. Проведено дослідження процесів компактування матеріалів антифрикційного призначення на основі дисперснозміцненої міді. Встановлено залежність властивостей матеріалів від умов їх отримання – енергії штампування, температури та часу нагрівання вихідних заготівок перед штампуванням. Показано, що за певних умов штампування щільність матеріалів істотно зростає зі збільшенням енергії штампування до 200 Н×м/см3 і у подальшому змінюється неістотно. Відносна щільність матеріалу, нагрітого до температури 950 °С протягом 20–25 хв, найвища і становить 99-100 %. Подальше збільшення часу нагрівання призводить до зменшення щільності після штамповки. Значення твердості матеріалу корелюють зі значеннями щільності. Максимальні значення твердості становлять 550–600 МПа. Значення границі міцності на згин та питомого електроопору теж корелюють зі значеннями щільності матеріалу, але також є залежними від структури матеріалу. Максимальні значення границі міцності становлять 180–200 МПа, а мінімальні значення питомого електроопору – 3,8–4,0 мОм×см. Отримані результати пояснені з використанням сучасних уявлень про формування властивостей порошкових матеріалів при їх компактуванні, що дає можливість отримувати їх із наперед заданими властивостями.

Висновки. Встановлено залежність властивостей матеріалів антифрикційного призначення для виготовлення з них струмознімачів рухомого електротранспорту від умов їх виготовлення через компактування пористих заготівок гарячим штампуванням. Оптимальними умовами отримання матеріалів з максимальною щільністю, твердістю, границею міцності на згин та мінімальним питомим електроопором є нагрівання вихідних заготівок за температур 900–950 °С протягом 15–20 хв і подальше їх штампування за питомої енергії 200–250 Н×м/см3.

Ключові слова: дисперснозміцнена мідь; струмознімачі; щільність; твердість; границя міцності на згин; питомий електроопір; нагрівання; штампування; структура.

ПАСИВНІ МЕТОДИ КЕРУВАННЯ КОГЕРЕНТНИМИ ВИХРОВИМИ СТРУКТУРАМИ У ВИХРОВИХ КАМЕРАХ. ЧАСТИНА 1. СПЕКТРАЛЬНІ ОЦІНКИ ЕФЕКТИВНОСТІ/В.М. Турик, В.О. Кочін – К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. Дослідження тонкої структури обмеженої течії та можливостей керування нею у вихрових камерах як елементах енергетичних та технологічних машин і апаратів для оптимальної організації їх робочих процесів.

Мета дослідження. Пошук більш досконалих методів керування енергоємними когерентними вихровими структурами (ЕКВС), які значною мірою впливають на процеси переносу маси, імпульсу та енергії в закручених потоках і, таким чином, визначають ефективність роботи устаткування.

Методика реалізації. З використанням візуалізації та термоанемометричних вимірювань кінематичних характеристик пристінної течіїудосліднійвихровій камері визначено просторово-частотні області ЕКВС, придатні для коректного статистичного аналізу ефекту спрямованій дії на неї штучними збурювальними вихровими утвореннями. Вони генеруються прямокутною канавкою або трьома напівсферичними лунками певних розмірів, що вмонтовані безпосередньо у впускне сопло камери при витримуванні необхідних умов концепції взаємної сприйнятливості вихрових структур. Числова обробка виміряних сигналів здійснена на основі алгоритму швидкого перетворення Фур’є.

Результати дослідження. Енергетичнонезначні керувальні дії на вхідний потік викликають істотне збільшення спектраль-ної щільності потужності пульсацій швидкості на найбільш енергоємних частотах — приблизно у 2–11,5 разу залежно від виду вихорогенератора та частотного діапазону, включаючи “перекачування” енергетичної щільності до найбільш великомасштабних вихрових складових ЕКВС. Це виявляє в ній всі ознаки типової відкритої нелінійної динамічної системи: наявність режимів із загостренням, у яких підживлення енергією від керувальних вихорів та її синфазне сприйняття вихровими утвореннями гьортлер-людвігівської природи відбуваються не по всьому спектру мод, а селективно, лише для певних гармонік.

Висновки. Експериментально доведено можливість ефективного і малозатратного керування структурою закручених течій на макро- та мікрорівнях, що відкриває перспективу розробки новітніх засобів інтенсифікації процесів переносу транспортабельних субстанцій у циліндрах двигунів внутрішнього згоряння, у вихрових пальниках, камерах згоряння, камерах ракетних двигунів, топкових пристроїв, плазмотронів, змішувачів, хімічних реакторів, ядерних енергоустановок тощо.

Ключові слова: когерентні вихрові структури; керування; вихрова камера; термоанемометричні вимірювання; щільність розподілу ймовірності; взаємна сприйнятливість вихорів; спектральна щільність потужності пульсацій швидкості.

ПРОЕКТУВАННЯ ОБ’ЄКТИВА тепловізійної системи за критерієм максимальної дальності спостереження /В.Г. Колобродов, В.І. Гордієнко, В.І. Микитенко, С.І. Черняк – К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. Створення методів аналізу і синтезу тепловізійних систем спостереження (ТПСС) та їх вхідних блоків.

Мета дослідження. Мета роботи – розробити розрахунковий метод проектування вхідного блока ТПСС виходячи із заданої максимальної дальності спостереження.

Методика реалізації. Застосування теорії лінійних систем до базової математичної моделі ТПСС, яка враховує основні складові процесу перетворення сигналів при проходженні від об’єкта до спостерігача.

Результати дослідження. Розроблено спрощений метод синтезу об’єктива ТПСС виходячи з критерію забезпечення максимальної дальності спостереження при заданій ймовірності виконання зорової задачі. В методі використано підходи, які лежать в основі стандарту НАТО 4347 з визначення дальності спостереження з допомогою ТПСС. На прикладі розрахунку вхідного блока французької тепловізійної камери Catherine-FC підтверджено достовірність розрахункових алгоритмів.

Висновки. Запропонований метод є сумісним зі стандартом НАТО 4347 і дає змогу здійснювати аналіз ТПСС та узгодження характеристик об’єктива і приймача випромінювання.

Ключові слова: синтез тепловізійної системи; дальність спостереження; інфрачервоний об’єктив.

ЗАСТОСУВАННЯ БіспектральнОГО аналізУ віброакустичних сигналів для діагностування тріщин У лопатках авіаційних ДВИГУНІВ/Ю.В. Сопілка – К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. Робота присвячена віброакустичній діагностиці тріщиноподібних пошкоджень лопаток газотурбінних двигунів на стаціонарному режимі.

Мета дослідження.Досліджується ефективність застосування біспектрального аналізу для обробки віброакустичних сигналів у задачах діагностики тріщин у лопатках авіаційних газотурбінних двигунів.

Методика реалізації.Для обробки діагностичної інформації використовується біспектральний аналіз. Біспектр визначається з використанням перетворення Фур’є потрійної автокореляційної функції:

Результати дослідження.Проведено моделювання і біспектральний аналіз віброакустичних сигналів, що є реакціями на виході моделей лопаток робочих коліс без пошкодження і з тріщиноподібним пошкодженням на стаціонарному режимі. Встановлено, що зародження та початковий розвиток пошкодження призводить до зростання амплітуди біспектра.

Висновки.Застосування сучасних методів обробки сигналів дало змогу виявляти діагностичні ознаки, які чутливі до малих тріщиноподібних пошкоджень. Отримані результати доцільно використовувати для створення віброакустичної системи моніторингу елементів робочих коліс авіаційних двигунів.

Ключові слова: цифрова обробка сигналів; віброакустична діагностика; газотурбінний двигун; тріщиноподібне пошкодження.

ОДЕРЖАННЯ СОЛОМ’ЯНОЇ ЦЕЛЮЛОЗИ В СЕРЕДОВИЩІ ІЗОБУТАНОЛУ/ В.А. Барбаш, О.В. Ященко– К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. Зменшення витрат деревини та викидів шкідливих речовин у довкілля за рахунок екологічно безпечних способів делігніфікації рослинної сировини.

Мета дослідження. Визначення впливу технологічних параметрів процесу одержання органосольвентної солом’яної пшеничної целюлози та дії каталізаторів (антрахінону і гідразину) на процес делігніфікації та основні показники якості целюлози, кінетичні показники.

Методика реалізації. Варіння органосольвентної солом’яної целюлози з використанням каталізаторів проводили в стальних автоклавах об’ємом 0,25 дм3, занурених у гліцеринову баню за температури 140–180 °С упродовж 30–150 хв.

Результати дослідження. Отримана органосольвентна солом’яна целюлоза з використанням як каталізатора антрахінону і гідразину характеризуються відповідно такими фізико-механічними показниками: розривна довжина – 7900–6900 м; індекс продавлювання – 4,33–4,52 кН/г; опір згину – 128–600 подвійних перегинів. Встановлено, що використання гідразину порівняно з антрахіноном дає змогу отримати целюлозу з меншим вмістом лігніну, золи та пентозанів. Визначено, що процес делігніфікації в системі ізобутанол–КОН–вода–каталізатор описується кінетичним рівнянням другого порядку. Розраховано кінетичні характеристики (константи швидкості та енергії активації) процесу делігніфікації пшеничної соломи і показники вилучення лігніну із рослинної сировини.

Висновки. Одержана органосольвентна солом’яна целюлоза придатна для виготовлення масових видів картонно-паперової продукції, а після проведення процесів вибілювання та облагороджування – для подальшої хімічної переробки на різні похідні целюлози.

Ключові слова: пшенична солома; целюлоза; ізобутанол; антрахінон; гідразин; кінетичні характеристики; показники вибірковості.

Вплив властивостей наповнювачів оксидів металів на динаміко-механічні характеристики мезокомпозитів, сформованих у постійних фізичних полях/В.О. Віленський, Ю.В. Бардадим, М.Г. Ткаліч – К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. Останнім досягненням у галузі матеріалознавства для поліпшення фізико-хімічних властивостей стало використання фізичної модифікації полімерних матеріалів. Особливу увагу дослідників привертає обробка зовнішнім постійним магнітним або електричним полем полімерних матеріалів під час тверднення.

мета дослідження. Визначити вплив властивостей різних за природою оксидів металів на динаміко-механічні характеристики мезокомпозитів.

Методика реалізації. Методом динаміко-механічного аналізу було проведено дослідження зразків мезокомпозитів наповнених оксидами металів, які піддані твердненню при дії фізичних полів.

Результати дослідження. Орієнтаційний вплив фізичних полів змінює континуум молекул, що беруть участь у реакції поліприєднання та при формуванні певної структури епоксидного полімеру, і зумовлює зростання його вільного об’єму. Набута відмінність модулів еластичності зберігається в інтервалі температур 293–340 К, а при збільшенні температури, внаслідок переходу епоксидного полімеру до високоеластичного стану, орієнтаційні впливи фізичних полів втрачаються. Зразки, сформовані під впливом фізичних полів, характеризуються значно більшими величинами модуля еластичності порівняно зі зразками, сформованими за нормальних умов. Температурні залежності модулів втрат епоксидного полімеру та композитів наповнених оксидами металів, що піддані твердненню за різних умов, збігаються.

Висновки. Показано раціональність залучення кислотно-основних властивостей до спрямованої модифікації кристалічної структури, теплофізичних, діелектричних та динаміко-механічних властивостей мезокомпозитів.

Ключові слова: оксид металу; поліепоксид; фізичні поля; мезокомпозит.

ЕФЕКТИВНІСТЬ КОАГУЛЯЦІЙНОЇ ОБРОБКИ СТІЧНИХ ВОД РЕАГЕНТОМ, ОТРИМАНИМ З ВІДХОДІВ ГЛИНОЗЕМНОГО ВИРОБНИЦТВА/С.О. Кирій, І.В. Косогіна, І.М. Астрелін, О.Ю. Кирієнко – К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. Накопичення промислових відходів – одна із найактуальніших проблем сьогодення. Розвиток комплексної технології використання відходів “червоний шлам” – найбільш економічно й екологічно привабливий спосіб вирішення проблеми накопичення червоного шламу та отримання високоефективних реагентів водоочищення із вторинної сировини.

Мета дослідження. Синтез коагуляційних реагентів водоочищення кислотною активацією відходів глиноземних виробництв та перевірка можливості використання отриманих реагентів у технології очищення стічних вод від органічної складової.

Методика реалізації. Фотометричні методи аналізу вихідних компонентів та продуктів коагуляційного очищення.

Результати дослідження. Встановлено умови активації відходів глиноземних виробництв “червоний шлам”: температура кислотної активації – від 150 до 250 °С; масове співвідношення кислоти та червоного шламу – від 0,5 до 2; тривалість процесу – від 30 до 60 хв. Виявлено високі коагуляційні властивості реагентів, синтезованих із відходів, та підтверджено високу ефективність очищення (82–96 %) стічних вод, забруднених органічними барвниками та поверхнево-активними речовинами.

Висновки. Встановлено, що всі синтезовані з промислових відходів (червоного шламу і гідролізної сульфатної кислоти) зразки коагуляційних реагентів є ефективними коагулянтами і можуть бути використані в технології водоочищення. Так, при концентрації у воді барвника “Активний яскраво-блакитний КХ” 10 мг/дм3 ефективність очищення становила 96 % при дозі коагуляційного реагенту 200 мг/дм3.

Ключові слова: червоний шлам; кислотна активація; коагуляція; барвники; поверхнево-активні речовини; коагуляційний реагент; стічні води.

МОДИФІКАЦІЯ ВУГЛЕЦЕВИХ НАНОСФЕР КИСНЕВМІСНИМИ ГРУПАМИ ОКИСНЕННЯМ У НІТРАТНІЙ КИСЛОТІ/К.О. Кирпач, Є.В. Полункін – К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. Очистка та функціоналізація вуглецевих наноматеріалів є важливою задачею для одержання наночастинок з вузьким розподіленням за розмірами, які будуть розчинні в органічних субстратах, що дасть змогу ефективно знаходити практичне застосування цим нанооб’єктам.

Мета дослідження. Виявлення впливу окиснення нітратною кислотою вуглецевих наносфер на їх структуру та хімічний склад.

Методика реалізації. З метою оцінки структурних змін було проведено окиснення вихідних зразків за температури 120 °С у розчинах нітратної кислоти різної концентрації. Структурні зміни та хімічний склад було оцінено за даними спектроскопії комбінаційного розсіяння (КР) та інфрачервоної спектроскопії.

Результати дослідження. У роботі вперше представлено зміни структури та хімічного складу окиснених нітратною кислотою, вибраною як відносно м’який окисник, зразків вуглецевих наносфер, що були одержані високочастотним електродуговим синтезом з циклогексану або суміші пропан-бутану. Розміри вуглецевих наносфер становлять 5–50 нм, сфери мають полішарувату структуру. Встановлено, що зі збільшенням масової концентрації кислоти від 15 до 60 % зменшується вихід окисненого продукту та зростає процентний вміст кисню в зразках.

Висновки. Функціоналізація вуглецевих наносфер окисненням дає в результаті наночастинки зі значною кількістю кисневмісних груп: СООН, С=О, С–О–С, С–ОН. Виявлено, що окиснення вуглецевих наносфер нітратною кислотою веде до зміни їх мікроструктури з посиленням взаємодії між графеновими шарами та утворенням “ідеально” вкладених шарів, про що свідчать зміщення смуг у спектрах КР.

Ключові слова: вуглецеві наносфери; окиснення; нітратна кислота; спектроскопія комбінаційного розсіяння; інфрачервона спектроскопія.

МАГНІТОКЕРОВАНИЙ СОРБЕНТ НА ОСНОВІ ГЛИНИ ДЛЯ ВИДАЛЕННЯ БАРВНИКІВ ІЗ ВОДНИХ РОЗЧИНІВ/О.В. Макарчук, Т.А. Донцова, І.М. Астрелін – К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. Сорбенти на основі сапонітової глини є дешевими і водночас ефективними відноcно органічних забруднювачів, барвників, іонів важких металів. Проте сапонітова глина як сорбент широко не використовується через складність її видалення з води після процесу сорбції. Для подолання цієї трудності частинки глини можуть бути модифіковані магнетитом, що дасть змогу легко видалити їх із води магнітною сепарацією.

Мета дослідження. Метою дослідження є створення магнітокерованих сорбентів на основі сапоніту і магнетиту за різними схемами, їх характеризація та вибір конструкції магнітного модуля.

Методика реалізації. Було використано сучасні фізико-хімічні та експериментальні методи дослідження: рентгенівську флуоресценцію, рентгеноструктурний аналіз, фізичну адсорбцію/десорбцію азоту, експериментальні дослідження з адсорбції та магнітної сепарації.

Результати досліджень. Встановлено, що модифікація сапоніту магнетитом (2 % від маси) методом просочування дає змогу отримати мезопористі сорбенти з високими сорбційними та магнітними властивостями. Виявлена адсорбційна ємність магнітокерованих сорбентів для всіх типів барвників (аніонних, катіонних і неіоногенних) становила в 1,5–2,5 разу більше, ніж для нативного сапоніту.

Висновки. Показано, що модифікація сапоніту магнетитом не тільки збільшує його магнітні властивості, але й покращує сорбційно-структурні характеристики. Магнітокерований сорбент, отриманий способом просочування, є більш ефективним при видаленні барвників із низькоконцентрованих розчинів барвників. Найбільш ефективно магнітокерований сорбент видаляється в пірамідальному магнітному модулі.

Ключові слова: сапоніт; магнетит; барвники; магнітокеровані сорбенти; адсорбція; магнітна сепарація.

Інгібування гетероциклічними амінами і композиціями на їх основі мікробної корозії сталeй, індукованої сульфатвідновлювальними бактеріями /І.С. Погребова, І.О. Козлова, Л.М. Пуріш, М.В. Соколовська – К.: Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2015. – № 6. – С.
Проблематика. Мікробна корозія за участю сульфатвідновлювальних бактерій (СВБ) є одним із небезпечних видів руйнування заліза та сталей. Однак на сьогодні відома лише незначна кількість сполук, які використовують як інгібітори мікробної корозії.

Мета дослідження. Вивчення впливу нітрогенвмісних гетероциклічних сполук та їх комбінації із солями металів на корозію вуглецевих сталей у сольових розчинах, що містять СВБ, та визначення механізму їх захисної дії.

Методика реалізації. Дослідження проводили масометричним, електрохімічним та мікробіологічним методами з вуглецевими сталями в сольових хлоридних електролітах з культурою “Київ 10” та органічними і неорганічними сполуками.

Результати дослідження. В 3 %-ному розчині NaCl найбільшу ефективність проявляють композиції бензотриазолу із солями кальцію та магнію, а четвертинні солі піридину майже не впливають на корозію сталей. При переході до розчинів, інокульованих СВБ, захисна дія четвертинних солей піридинію істотно підвищується, і ступінь захисту сталей в анаеробних умовах досягає 97 %. Збільшення ефективності дії таких сполук зумовлене зміною характеру катодної реакції корозійного процесу, високими бактерицидними властивостями інгібіторів та підвищенням їх захисної дії за рахунок синергетичного впливу продуктів життєдіяльності СВБ.

Висновки. Четвертинні солі піридинію та композиції бензотриазолу із солями кальцію або магнію проявляють високі захисні властивості при корозії сталі у сольових розчинах, що містять СВБ. Ступінь захисту за їх наявності становить 90–98 %.

Ключові слова: мікробіологічна корозія; сульфатвідновлювальні бактерії; поляризаційний опір; вуглецева сталь; четвертинні солі піридинію; бензотріазол; солі кальцію; солі магнію