ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ Л.Н. ГУМИЛЕВ АТЫНДАҒЫ ЕУРАЗИЯ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Студенттер мен жас ғалымдардың
«Ғылым және білім - 2014»
атты IX Халықаралық ғылыми конференциясының БАЯНДАМАЛАР ЖИНАҒЫ
СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ
IX Международной научной конференции студентов и молодых ученых
«Наука и образование - 2014»
PROCEEDINGS
of the IX International Scientific Conference for students and young scholars
«Science and education - 2014»
2014 жыл 11 сәуір
Астана
УДК 001(063) ББК 72
Ғ 96
Ғ 96
«Ғылым және білім – 2014» атты студенттер мен жас ғалымдардың ІХ Халықаралық ғылыми конференциясы = ІХ Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Наука и образование - 2014» = The IX International Scientific Conference for students and young scholars «Science and education - 2014».
– Астана: http://www.enu.kz/ru/nauka/nauka-i-obrazovanie/, 2014. – 5830 стр.
(қазақша, орысша, ағылшынша).
ISBN 978-9965-31-610-4
Жинаққа студенттердің, магистранттардың, докторанттардың және жас ғалымдардың жаратылыстану-техникалық және гуманитарлық ғылымдардың өзекті мәселелері бойынша баяндамалары енгізілген.
The proceedings are the papers of students, undergraduates, doctoral students and young researchers on topical issues of natural and technical sciences and humanities.
В сборник вошли доклады студентов, магистрантов, докторантов и молодых ученых по актуальным вопросам естественно-технических и гуманитарных наук.
УДК 001(063) ББК 72
ISBN 978-9965-31-610-4 © Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық
университеті, 2014
3942
Рисунок 4- Рисунок 7 - Графики распределения частиц в эмульсии, полученной при производительности 3,5 л/ч. Концентрация водной фазы 2(а);5(б); 7(в); 10(г)%.
В работе были опробованы растворы различных составов и процентных содержаний в зависимости от того, какая именно эмульсия отбиралась для анализа. Чаще всего использовался раствор следующего состава: асфальтены - 0,5 %, толуол - 4,5 %, вазелиновое масло - 95 %
Проведѐнные эксперименты убедительно показывают на смещение интервала пульве-ризации в область меньших размеров с увеличением напряжѐнности электрического поля. Однако максимум кривой распределения частиц в эмульсии по размерам находится в интервале 20…30 мкм, вместо ожидаемого 10…20 мкм. Это объясняется коалесценцией мелких капель. Для ограничения процессов коалесценции капель в ячейке было решено изолировать центральный высоковольтный электрод. На него был надет фторопластовый кожух (на рисунке 3).
Таким образом, удалось избежать нескольких недостатков: из-за ограничения соприкосновения капель непосредственно с центральным электродом появилась возмож-ность проводить процесс без коротких замыканий, которые имели место при повышенной обводнѐнности;
одновременно появилась возможность достижения более высоких напря-жений, подаваемых на установку, и изучения распределения частиц при них.
Из анализа вышепредставленных зависимостей (рисунок 4) вытекают следующие выводы:
− с созданием условий, ограничивающих процесс коалесценции, степень монодисперсности получаемой эмульсии увеличивается лишь до определѐнного значения напряжения, за пределами которого получаемая эмульсия имеет ярко выраженную полидисперсность;
−условия, ограничивающие процесс коалесценции, ограничивают так-же и процесс диспергирования;
−при напряжениях от 6 до 12 кВ наблюдается сдвиг максимума на графике влево (интервал размеров пульверизирования частиц), указывая на то, что размеры пульверизируемых частиц тем меньше, чем больше напряжѐнность электрического поля. Дальнейшее повышение напряжения до 16 кВ приводит к смещению максимума на графике в область больших размеров, указывая на преобладание процесса коалесценции с повышением напряжѐнности электрического поля.
Результаты проведѐнных комплексных исследований подтвердили возможность повышения степени обессоливания нефти и необходимого распределения капель промывочной воды по размерам. При этом максимальная эффективность обессоливания достигается при совпадении распределения по размерам капель солѐной и промывочной воды [5].
Таким образом, применение ЭПА благодаря малой энергоѐмкости, отсутствию
необходимости создания высокого давления позволит повысить эффективность процесса обессоливания нефти за счет изменения напряжѐнности электрического поля.
Список использованной литературы
1.Сериков Т.П Технология переработки нефти и газа.- Астана: Изд-во «Арман-ПВ».2007.-С.211-222.
2. Юнусов А.А., Хафизов Н.Н. Кинетика установления эффективной электрической проводимости системы нефть - вода в присутствии неионогенных поверхностно-активных веществ // Коллоидный журнал. - 2008. - ғ 4. - С. 572-576.
3. Хафизов Н.Н., Хамидуллин Р.Ф., Юнусов А.А. Разработка устройства для интенсифика-ции процесса обессоливания нефти // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2006. - ғ 3. - С. 82-83.
4.Коргин А.Ф. Модернизация электрообессоливающих установок. М.: Химия,1975.- С.117-147.
5. Иманов А.Н. Интенсификация обессоливания нефтей узеньского месторождения. // Материалы Республ. научно – практической конференции «Новый век – новые технологии».-Астана.2013, -125- 128.
УДК 631.416.8:504.53.06
ФИТОТОКСИЧНОСТЬ И ОЧИСТКА ПОЧВ ПРИ ХИМИЧЕСКОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ Анненков Алексей Иванович, Байжуманова Гаухар Айдыновна,
Оразбаева Дильда Дулатовна [email protected]
Студенты специальности 5В072000-Химическая технология неорганических веществ кафедры
3943
химии инженерно-технологического факультета
Государственного университета имени Шакарима г. Семей, г. Семей, Казахстан Научный руководитель – Ж. Касымова
Восточно-Казахстанская область является развитым индустриально-аграрным регионом страны. Доминирующей отраслью является цветная металлургия. Тяжелые металлы (ТМ) поступают в почву из атмосферы, насыщенной промышленными выбросами. Почва депонирует ТМ, поскольку они сорбируются почвенным гумусом с образованием труднорастворимых соединений. К одному из наиболее распространенных и токсичных для живых организмов металлов относится свинец (1 класс опасности).
Разрабатывая стратегии реабилитации загрязненных почв, путем извлечения из них избыточного количества ТМ, мы остановили свое внимание на фитоэкстракции.
Фитоэкстракция - технология непрерывного выращивания растений, способных извлекать и концентрировать в надземной биомассе значительное количество ТМ с последующей их переработкой, путем озоления собранной биомассы. Зола растений может служить источником цветных металлов или компостом.
Целью научного исследования является оценка эффективности технологии фитоэкстракции ТМ сельскохозяйственными культурами при антропогенном загрязнении почвы.
Впервые, в условиях лабораторного вегетационного опыта, на подверженной прямому техногенному воздействию темно-каштановой нормальной среднесуглинистой почве Восточного Казахстана, изучена фитоэкстракция свинца проростками растения амарант, а также рассчитан вынос элемента.
Лабораторные модельные опыты проводились в 2013 году на темно-каштановой нормальной среднесуглинистой почве сухостепной зоны Восточно-Казахстанской области Республики Казахстан, не подверженной техногенному воздействию. Для опытов отобраны почвы пахотных горизонтов возле с. Дмитриевка. Отбор и определение физико-химических свойств осуществлялись в соответствии с ГОСТами и общепринятыми методами [1-5]. Буферность фоновых почв по отношению к ТМ оценивали согласно градации, разработанной Ильиным [6].
Выбор вариантов для опыта проводили по шкале нормирования уровня загрязнения почв ТМ:
первый уровень < ПДК (Контроль) – допустимый; второй - 1 ПДК – низкий; третий - 3 ПДК – средний; четвертый - 5 ПДК и пятый – 10 ПДК - высокий. Имитация моноэлементного загрязнения фоновых почв создавалась внесением легко растворимой соли – химически чистого ацетата свинца Pb(CH3COO)2 в виде водного раствора при набивке вегетационных сосудов. Дозы металла в перерасчете на металл (мг/кг): Pb = 32, 96, 160, 320 [7]. Выравнивание фоновым удобрением по азоту не проводилось. Почву компостировали (загрязняли) в течение 7 суток при комнатной температуре в условиях полной полевой влагоемкости. Постановка вегетационных опытов проведена по методике Журбицкого [8]. Содержание свинца в почвенных и растительных образцах определяли фотоколориметрическим химическим дитизоновым методом Ринькиса [9] на спектрофотометре СФ- 2000.
В качестве тест - культуры использовали высокоурожайную и районированную в Казахстане кормовую культуру амарант (Amaranthus candatus). Выбор культуры основан на многочисленных данных литературы [10, 11], свидетельствующих о высокой аккумулирующей способности к ТМ данного вида растения.
Для оценки влияния уровня загрязнения почвы использовали количественные показатели:
фитотоксический эффект; фитотоксичность; коэффициент биологического поглощения;
транслокационный коэффициент; теоретически возможный вынос ТМ с 1 гектара.
Содержание валовых и подвижных форм ТМ в почве последовательно возрастало с увеличением дозы внесенного металла, однако строгого соответствия между внесенным и определенным количеством ТМ не наблюдалось, что можно объяснить неравномерным распределением металла в почве. По величине абсолютного и относительного содержания исследуемые формы соединений элемента располагаются в следующем убывающем порядке:
кислоторастворимые > обменные > водорастворимые.
В условиях усиления искусственного загрязнения темно-каштановой почвы практически во всех вариантах опыта концентрация подвижных форм свинца не превышала ПДК [12].
В сосудах с контрольным вариантом растения развивали надземную и подземную биомассу
3944
без внешних признаков токсичности. При среднем и высоком уровне загрязнения (в вариантах 3, 5 и 10 ПДК) растения развивали наибольшую надземную и подземную биомассу по сравнению с контролем. Наименьшая биомасса надземной части и корней проростков наблюдалась в варианте 1 ПДК.
Урожай биомассы надземной части и корней проростков при угнетающем воздействии 1 ПДК свинца уменьшился соответственно на 42 и 90 %. При этом наблюдается снижение биомассы в 2 раза. Стимулирующий эффект для надземной массы наблюдался в вариантах Pb-3, Pb-5 и Pb-10 ПДК (26, 38 и 30 % соответственно), для корней в вариантах Pb-3 и Pb-5 ПДК (19 и 19 % соответственно).
Задержка роста проростков амаранта наблюдалась в варианте Pb-1 ПДК на 33 % по сравнению с контролем. В вариантах опыта со средним и высоким содержанием элемента Pb-3, Pb-5 и Pb-10 ПДК наблюдается стимулирующий эффект для роста проростков 8 %, 12 % и 6 % соответственно.
Содержание свинца в корнях растений амаранта возрастает от 6,20 мг/кг в 1 ПДК до 18,20 мг/кг в 10 ПДК. Накопление свинца в надземной массе увеличивается от 2,70 мг/кг в 1 ПДК до 6,18 мг/кг в 10 ПДК. Во всех вариантах загрязнения растения амаранта проявили достаточно высокую удерживающую способность корней по отношению к данному элементу - свинец больше накапливается в корнях, чем в надземных частях (в 2,3 – 3,5 раза), наибольшая разница установлена в опыте Pb-3 ПДК.
Угнетающее воздействие на биомассу и рост проростков тест-культуры наблюдалось при увеличении уровня загрязнения почвы свинцом до 1 ПДК, токсический эффект составил соответственно 43,1 % и 33 % по сравнению с контролем. Установлено, что проростки амаранта толерантны к дозам загрязнения Pb-3, 5, 10 ПДК. Максимальный стимулирующий эффект для биомассы проростков составил 38 % и для роста - 12 % в варианте Pb-5 ПДК.
Способность исследуемой культуры к извлечению свинца из загрязненной почвы заметно различалась. Проростки амаранта характеризовались максимальным выносом свинца - 8,5-10,1 раз больше относительно контроля - при 10 ПДК свинцового загрязнения почвы.
Транслокационные коэффициенты и коэффициенты биологического поглощения, установленные для проростков амаранта по отношению к свинцу, практически во всех вариантах составляют меньше единицы. Данные показатели говорят о небольшой эффективности использования исследуемого растения для ремедиации темно-каштановой нормальной среднесуглинистой почвы, загрязненной данным металлом.
Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы и научно- практические рекомендации:
Полученные данные по содержанию свинца в биомассе проростков амаранта и в почве указывают, что данная культура не является гипераккумулятором в отношении изученного металла.
Однако амарант показал способность к накоплению и транслокации из почвы в корни, из корней в надземные органы при низком уровне загрязнения (1 ПДК) почвы, что свидетельствует об определенном фиторемедиационном потенциале изучаемого растения.
Учитывая аккумулирующую способность и показатели выноса свинца амарант можно рекомендовать для использования в целях фитоэкстракции на темно-каштановых почвах Восточного Казахстана с преимущественным загрязнением свинцом до 1 ПДК металла.
При внедрении фитоэкстракции на темно-каштановых почвах Восточного Казахстана перспективными могут явиться смешанные посадки амаранта с другими фиторемедиирующими культурами. Фиторемедиацию следует осуществлять дифференцировано степени загрязнения и подвижности ТМ в почве и видовых физиологических особенностей растений.
Список использованных источников
1. Степанок В.В. Влияние высоких доз свинца на элементный состав растений // Агрохимия, ғ7, 1998, С. 69-76.
2. Стрнад В. Влияние внесения водорастворимых солей свинца, кадмия и меди на их поступление в растения и урожайность некоторых сельскохозяйственных культур // Агрохимия, ғ4, 1991, С. 76-83.
3. Агрохимические методы исследования почв / Под ред. A.B. Соколова. - М.: Наука, 1975, 656 с.
4. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: Изд-во МГУ, 1970, 488 с.
5. ГОСТ 28168-89 Почвы. Отбор проб. - М.: Изд-во стандартов, 1989.
6. Ильин В.Б. Оценка буферности почв по отношению к тяжелым металлам // Агрохимия, ғ10, 1995, С. 109-113.
3945
7. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: гигиенические нормативы (ГН 2.1.7.2041-06). - М.: Информ.-издат. центр Госкомсанэпиднадзора России, 2006.
8. Журбицкий З.И. Теория и практика вегетационного метода. - М.: Наука, 1968, 263 с.
9. Ринькис Г.Я. Доступный колориметрический метод определения содержания свинца в почвах и растениях // Изв. Акад. Наук Латвийской ССР, ғ8 (505), 1989, С. 119-123.
10. Буравцев В. Н., Крылова Н. П. Современные технологические схемы фиторемедиации загрязненных почв // Сельскохозяйственная биология. Серия Биология растений, ғ5, 2005, С. 67 - 75.
11. Минеев В.Г., Валитова А. Р., Болышева Т. Н., Кижалкин П.П. Фиторемедиирующий эффект различных культур // Плодородие, ғ1 (28), 2006, С. 34-36.
12. Совместный приказ ғ 21–п. Министерства здравоохранения РК от 30.01.2004 г. ғ 99 и Министерства охраны окружающей среды РК: утв. 01.02.2004. – Астана, 2004, 17 с.
УДК 669.053:544.7
УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ДИСПЕРГИРОВАНИЕ КАК МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ НАНОЧАСТИЦ МЕТАЛЛОВ
Арипжанова Зухра Жумабековна [email protected]
Магистрант кафедры химии ГУ имени Шакарима, Семей, Казахстан Научный руководитель – К. Мурзагулова
В последние двадцать лет в научную лексику стремительно «ворвались» в ряд новых слов с префиксом «нано»: наноструктура, нанотехнология, наноматериал, нанокластер, нанохимия, наноразмерный материал, наноколлоиды, нанореактор и т.п [1]. Но есть объекты, которых по существу не было в арсенале исследователей еще 20 лет назад и без которых сегодня уже невозможно представить современное развитие науки – это наночастицы во всем их многообразии начиная от фуллеренов, нанотрубок, нанопроводов до квантовых точек и квантовых корралов.
Активный интерес к наноматериалам обусловлен тем, что при переходе в наноразмерное состояние происходит изменение ряда фундаментальных свойств вещества. Основным фактором, определяющим уникальные физико – химические характеристики наноразмерных объектов, является высокое отношение площади их поверхности к объѐму, что обеспечивает еѐ высокую реакционную способность [2, 3, 4].
В развитии нанотехнологий значимую роль играют исследования наночастиц (НЧ) металлов.
Повышенный интерес к НЧ обусловлен, прежде всего, широким спектром возможностей их практического применения, в которых используются специфические свойства как самих наночастиц, так и модифицированных ими материалов. Хорошие перспективы открываются для применения наночастиц металлов в различных областях техники, промышленности и в особенности медицине.
Как известно, наночастицы металлов используются для диагностики и лечения различных заболеваний, а также в иммунохимических методах исследования [5].
В настоящее время существуют различные методы синтеза наночастиц: физические, химические и микробиологические. Наиболее простым и доступным способом синтеза наночастиц металлов является метод химического восстановления в жидкой фазе, как в водных, так и неводных средах. В качестве соединений металлов обычно используют их соли, в качестве восстановителей- алюмогидриды, борогидриды, гипофосфиты, формальдегид, соли щавелевой и винной примесей в получаемой системе [6].
В литературе описаны примеры успешного использования экстрактов растительного происхождения в качестве реакционной среды для получения наночастиц. Алоин, экстрагируемый из листьев Aloe Vera, способен выполнять роль как восстановителя, так и стабилизатора при получении золотых и серебряных наночастиц [7]. Недавно разработан новый способ [8] получения стабильных металлических наночастиц - метод биохимического синтеза в обратных мицеллах. Большое отличие метода биохимического синтеза состоит в том, что в нем в качестве восстановителей используются не обычно применяемые для этой цели химические реагенты (гидразин, боргидрид натрия, водород и др.) а природные биологически активные соединения — растительные пигменты из группы флавоноидов. При этом значительно упрощается процесс синтеза стабильных на воздухе наночастиц,
