Факультеты

Погода в Перми

Поиск

Мы в сети

Наша группа ВконтактеМы в ОдноклассникахНовости в ТвиттереВидео на ЮтубМы на ФейсбукеМы в ИнстаграмМы в Телеграм


 





 

Магистерская программа «Неорганическая химия»

Основное содержание магистерской программы

1. Введение в современную неорганическую химию.
В курсе обсуждаются цели и задачи современной неорга­ни­ческойхимии, направления и тенденции ее развития, описание строения, хи­ми­чес­кой связи и реакционной способности неорганических сое­ди­не­ний, рас­сма­триваются основные методы исследования неоргани­чес­ких объек­тов, теоретические закономерности и выбор стратегии синтеза.

2. Компьютеры в неорганической химии.
Рассматривается применение методов математического моделирования в физико-химическом анализе, использование пакетов программ статистической обработки данных для построения эмпирических моделей диаграмм состояния многокомпонентных систем, имитационное моделирование при решении проблем химической технологии и экологии производств неорганических веществ, использование компьютерных банков химических данных по неорганической химии; средства телекоммуникационного доступа к источникам научной информации и их применение для организации оперативного обмена информацией между исследовательскими группами.

3. Химия редких, рассеянных и редкоземельных элементов.
Соединения редких, рассеянных и редкоземельных элементов (РЗЭ) находят все более широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Однако, высокая стоимость их получения является одной из затрудняющих причин их массового применения. Разработка новых и усовершенствование существующих технологий извлечения и получения РЗЭ зависит от знания их химических свойств. В Уральском регионе сосредоточены крупные предприятия по переработке и получению редких и редкоземельных элементов. В предполагаемом спецкурсе рассматриваются особенности строения атомов РЗЭ, их химические свойства, способы разделения с помощью экстракционных, ионообменных и других процессов.

4. Фундаментальные основы синтеза неорганических соединений.
Рассматриваются теоретические основы традиционных и новых способов синтеза неорганических соединений. Лабораторный практикум предполагает применение различных способов синтеза (неводные растворители, твердофазные реакции, метод СВС и др.).

5. Физико-химический анализ.
Дается общая характеристика методов физико-химического анализа используемых для построения диаграмм состояния многокомпонентных систем. Подробно рассматриваются способы оптимизации научных исследований, теоретические основы моделирования диаграмм, использование экспериментальных данных для обоснования оптимальных способов синтеза неорганических веществ.

6. Инструментальные методы физико-химического анализа.
Обсуждается общая характеристика методов, их классификация. Подробно рассматриваются потенциометрическое, кондуктометрическое, высокочастотное титрование, вольтамперометрия, спектральные, термические и др.

7. Теоретические основы химической технологии неорганических веществ.
Рассматриваются теоретические основы, аппаратурное оформление, методы усовершенствования производства неорганических веществ и возможности создания малоотходных, энергосберегающих, экологически безопасных технологий.



Разработки кафедры неорганической химии ПГГТУ физико-химических основ новых энергосберегающих, безотходных технологий получения важнейших неорганических продуктов 

На кафедре неорганической химии Пермского госуниверситета найдены и разрабатываются физико-химические основы энергосберегающих, малоотходных технологий синтеза неорганических солей с использованием диэтиламина. Возможно проведение следующих гетерогенных реакций:
1) KCl(p-p+ CO2 + (C2H5)2NH(p-p) KHCO3(т) +(C2H5)2NH2Cl(p-p);
2) KCl(p-p)+(C2H5)2NH(p-p)+ H3PO4(p-p)  KH2PO4(т)+(C2H5)2NH2Cl(p-p);
3) 2KCl(p-p)+ 2(C2H5)2NH(p-p)+ H2SO4(p-p)®K2SO4(т)¯+2(C2H5)2NH2Cl(p-p);
4) 2NH4Cl(p-p)+ 2(C2H5)2NH(p-p)+ H2SO4(p-p)(NH4)2SO4(т)¯+ 2(C2H5)2NH2Cl(p-p);
5) NH4Cl(p-p)+ (C2H5)2NH(p-p)+ H3PO4(p-p)NH4H2PO4(т)¯+ (C2H5)2NH2Cl(p-p);
6) 2NH4Cl(p-p)+ 2(C2H5)2NH(p-p)+H3PO4(p-p)(NH4)2HPO4(т)¯+2(C2H5)2NH2Cl(p-p);
7) 3NH4Cl(p-p)+ 3(C2H5)2NH(p-p)+H3PO4(p-p)(NH4)3PO4(т)¯+ 3(C2H5)2NH2Cl(p-p);
8) NaCl(p-p) + CO2+ (C2H5)2NH(p-p)NaHCO3(т)+(C2H5)2NH2Cl(p-p).

Все получаемые соли крайне мало растворимы в концентрированных растворах хлорида диэтиламмония и могут быть выделены с высоким (90-97 % от теоретического) выходом в кристаллическом виде. Растворы хлорида диэтиламмония подвергаются процессам регенерации диэтиламина. При этом могут быть получены: безводный гранулированный хлорид кальция (при использовании Ca(OH)2) или газообразный хлор (при использовании растворов гидроксидов натрия или калия). Потери диэтиламина из-за растворения в маточных растворах хлоридов кальция, натрия и калия малы.Все эти факты позволяют разработать рентабельные, малоотходные и энергосберегающие технологии. Однотипность реакций позволяет использовать одно и тоже оборудование для получения различных солей.

Кроме того, аналогичными реакциями могут получаться удобрительные смеси: аммофос, диаммофос, смесь сульфата аммония и гидрофосфата аммония, сульфата аммония и дигидрофосфата аммония, дигидрофосфата и метафосфата калия. Удобрительные смеси в процессе синтеза могут получаться сразу в гранулированном виде. Возможно проведение поисковых работ по расширению ассортимента синтезируемых солей.

Физико-химической основой указанных выше процессов являются фазовые равновесия в четверных-, пятерных взаимных водно-солевых системах, в которых исследование, анализ и определение оптимальных концентрационных условий выделения интересующих фаз является кругом профессиональных интересов кафедры. Возможным объектом сотрудничества может быть обучение персонала Ваших предприятий овладению тонкостями, нюансами физико-химического анализа.

Анализ литературных и полученных нами экспериментальных данных показывает, что наиболее перспективным амином для синтеза неорганических соединений из их хлоридов, соответствующих кислот является диэтиламин.

Внедрение аминной технологии позволит получить дефицитные продукты с высоким (90-97%) выходом сразу в кристаллическом виде: реактивные карбонаты натрия и калия, или разнообразные соединения натрия и калия, из хлоридов натрия и калия; соду и содопоташную смесь из естественных растворов сильвинита; сульфат калия из хлорида калия и серной кислоты; дигидрофосфат и метафосфат калия из хлорида калия и фосфорной кислоты; сульфат аммония из хлорида аммония и серной кислоты; дигидрофосфат, гидрофосфат и ортофосфат аммония из хлорида аммония и фосфорной кислоты; различные удобрительные смеси из хлоридов калия и аммония с дополнительными полезными потребительскими и эксплуатационными свойствами совместно с гранулированным хлоридом кальция – использовать все компоненты сырья для получения продукции.

В настоящее время найдена возможность и ведутся разработки оптимальных способов выделения следующих солей сразу в кристаллическом виде без участия диэтиламина: KHCO3, K2CO3, KPO3, KH2PO4, K2SO4, (NH4)2SO4, NH4H2PO4, (NH4)2HPO4, NaHCO3, NaOOCCH3, NaOOCH, KOOCCH3, KOOCH и др.

Исследуются и разрабатываются высококонцентрированные комплексные жидкие сбалансированные NPK-удобрения.

Проблема энергоэффективности промышленности и ЖКХ наиболее остро проявилась в России после перехода к рыночной экономике. Попытки повышения энергоэффективности жилищных и промышленных объектов введением системы учета энергопотрнбления носят временный характер и не затрагивают сущности проблемы – низкого термического сопротивления зданий и конструкций. Задача не может быть решена без повсеместного использования эффективных теплоизоляционных материалов. В действительности проблема является крайне запущенной. Так объем выпуска теплоизоляционных материалов составляет (кубометров на 1000 жителей) в США – 500, Швеции – 600, Финляндии – 420, России только 90. Для достижения комфортных условий необходимо в России производить как минимум на 400-500 кубометров больше на каждую тысячу жителей.

Проблема усугубляется тем фактом, что наиболее широко используемые в настоящее время теплоизоляционные материалы (минераловатные плиты, керамзит и полимерные теплоизоляторы – пенополистирол, пенополиуретан и др.) не обладают всем набором необходимых характеристик, удовлетворяющих современным требованиям рынка. В первую очередь это их невысокая долговечность, усадочность, горючесть и экологическая небезопасность.

Одним из наиболее перспективных теплоизоляционных материалов, лишенным указанных недостатков, является пеностекло. Причем в российских климатических условиях, предполагающих значительные перепады температур и высокую влажность, пеностекло является наиболее долговечным материалом, практически не имеющим ограничений по срокам эксплуатации. Кроме того, материал может быть использован для реконструкции существующего жилья по простым и доступным технологиям. Вопросы энергосбережения в ЖКХ и промышленности могут быть кардинально решены при использовании пеностекла.

Основными задачами, решаемыми на кафедре, являются:
• разработка научных основ технологии пеностекла из несортового стеклобоя и природных силикатов;
• исследование поведения теплоизоляционных материалов при термических нагрузках;
• создание промышленных прототипов новых пеностеклянных материалов, как отсутствующих в мировой практике (облицовочное пеностекло), так и с ограниченными свойствами и получаемые по затратной технологии (пеностеклянные скорлупы для трубопроводов).

Уникальность исследований состоит в том, что впервые для направленного синтеза силикатного материала предложено использовать не объемные свойства сырья, а поверхностные. С практической точки зрения это позволяет не только использовать в качестве сырья не специальное стекло, а несортовой стеклобой, но и снижает себестоимость получаемых продуктов и даже позволяет получать совершенно новые с комплексом уникальных свойств.

Кроме того, использование в качестве сырья природных силикатов позволит уйти от энергоемкой стадии варки стекла, что не только экономит энергоресурсы, но и снижает нагрузку на окружающую среду за счет предотвращения газовых выбросов от варки стекла.

Поделиться информацией: