|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Разработка высокоадгезивных связующих на основе гуминовых веществ для связывания и закрепления пыли в целях уменьшения запыленности городского воздухаНИР
Development of highly adhesive binders based on humic substances for binding and fixing dust in order to reduce dustiness in urban air
- Руководитель НИР: Воликов А.Б.
- Ответственный исполнитель: Карпухина Е.А.
- Подразделение: НИЛ природных гуминовых систем
- Срок исполнения: 2 апреля 2021 г. - 31 декабря 2022 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 21-33-70130\21
- Номер ЦИТИС: 121041500272-9
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Экология и рациональное природопользование
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: противодействие техногенным угрозам, терроризму и киберугрозам
- ПН России: Рациональное природопользование
- Критическая технология России: Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации ее загрязнения
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.19.29 Анализ органических веществ
- 31.21.29 Элементоорганические соединения
-
Ключевые слова:
пыль, pm10, сорбция, размеры частиц, pm2.5, органосиланы, ик-спектроскопия, загрязнение воздуха, гуминовые вещества
dust particles, pm10, air pollution, humic substances, organosilanes, pm2.5, sorption, dust -
Описание:
Цель проекта – получение высокадгезивных субстратов на основе силанольных производных гуминовых веществ, способных эффективно связывать и удерживать пылевые микрочастицы в рамках борьбы с запыленностью городского воздуха.
-
Abstract:
Air pollution by dust is an urgent problem for large metropolitan areas. The microparticles contained in the dust, when weathered, pose a serious danger to the health of citizens and to ecology of city. The project proposes to distribute an active method for dealing with dust using silanol derivatives of humic substances. Humic substances are complex supramolecular systems formed by the products of oxidative degradation of biomass components: lignins, tannins, peptides, carbohydrates, lipids, etc. Modification of humic substances with silanol derivatives leads to the possibility of their immobilization on various mineral particles, which can be used to bind dust and wind erosion control. Due to their lack of toxicity and resistance to biodegradation, they can be safely applied on city streets using sprinklers. In the course of the project, the preparation of suspensions based on silanol derivatives of humic substances with specified physical and mechanical properties will be produced, the properties of the surfaces treated by them and the interaction with dusty microparticles will be investigated. The use of various physicochemical methods (SEM, AFM, IR) will allow studying the ongoing processes at a high fundamental level. Within the framework of the project, the influence of various reagents on the containment of dust erosion will be studied, the reagents will be optimized and recommendations for the practical application of the development for the purpose of green urban planning in Moscow will be developed.
-
Планируемые результаты:
1. Синтез силанольных прозиводных гуминовых веществ с контролируемыми физико-механическими свойствами. 2. Иммобилизация силанольных производных гуминовых веществ на стекле. Изучение морфологии и физико-химических свойств образующихся пленок. Создание модели, описывающей взаимодействие гуминовых связующих с поверхностью. 3. Исследование взаимодействия гуминовых связующих с пылеватыми частицами с использованием физико-химических методов. Изучение фракционного состава образцов пыли после обработки различными реагентами с использованием метода мокрого просеивания. 4. Подготовка публикации по синтезу и иммобилизации силанольных производных гуминовых веществ на поверхности стекла (Environmental Research, IF = 5.7, Q1). 5. Представление результатов работы на международной онлайн-конференции «20th Conference of the International Humic Substances Society» (August 15-20, 2021) и на 6-ой Международной конференции «Гуминовые инновационные технологии» HIT-2021 (МГУ, Москва) (все участники проекта)
-
Научный задел:
Члены коллектива неоднократно были участниками проектов РФФИ и РНФ по близким научно-техническим темам. Также за последние 3 года опубликовано 6 работ в высокорейтинговых журналах (Q1, Q2), связанных с модификацией гуминовых веществ, в том числе органосиланами, что позволило исполнителям накопить достаточно опыта для выполнения проекта
-
Основные результаты:
1. Создание экспериментальной установки для изучения процесса ветровой эрозии пылеватых частиц. 2. Оптимизация синтеза гуминовых связующих с точки зрения эффективности связывания пылеватых частиц и противодействия ветровой эрозии. 3. Публикация полученных в ходе проекта результатов (Environmental Chemistry Letters, IF = 5.9, Q1, ACS Applied Materials & Interfaces, IF = 8.7, Q1).
- Добавил в систему: Воликов Александр Борисович
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 апреля 2021 г.-15 октября 2021 г. | Разработка высокоадгезивных связующих на основе гуминовых веществ для связывания и закрепления пыли в целях уменьшения запыленности городского воздуха |
| Результаты этапа: В результате выполнения первой части проекта получены следующие результаты: 1. Выполнены синтезы силанольных производных гуминовых веществ в присутствии карбоксиметилцеллулозы с контролируемой вязкостью итоговых композиций, установлена взаимосвязь между соотношением исходных компонентов и итоговыми физико-механическими характеристиками продукта. Показано, что оптимальным с точки зрения применения являются композиции с дополнительным содержанием 0.1% карбоксиметиллцеллулозы. Исследование формирования гелей с помощью ИК-спектроскопии показало, что в процессе формирования геля происходит уменьшение содержания свободных силанольных групп с образованием силоксановой связи. 2. Установлены особенности формирования пленок силанольных производных гуминовых веществ на минеральной поверхности. Для этого силанольные производные гуминовых вещество иммобилизовывали на атомарно-гладком стекле, гидрофобность полученных покрытий исследована с помощью метода краевого угла смачивания, показано, что с увеличением доли гуминовых веществ в композиции, гидрофобность повышается. Исследована морфология получаемых пленок с помощью метода атомно-силовой микроскопии, показано, что в результате сорбции образуются агрегаты размером 15-50 нм. Полученные результаты позволили создать модель, описывающую процесс иммобилизации гуминовых связующих. 3. Изучено взаимодействие силанольных производных гуминовых веществ с частицами пыли. Установлено, что обработка модельной пыли с помощью гуминовых веществ значимо снижает образование взвешенных частиц PM2.5 и PM10 в процессе ветровой эрозии более чем в 4 раза по сравнению с контролем. 4. Полученные результаты представлены докладами на двух междуанродных конференциях: онлайн конференции международного гуминового общества (IHSS-20, США, 10-15 августа) и шестой международной конференции по гуминовым инновационным технологиями (Россия, Долгопрудный, 25-29 сентября). Результаты исследований в данный момент готовятся к рецензии в журнал Polymers (Q1). | ||
| 2 | 16 октября 2021 г.-31 декабря 2022 г. | Разработка высокоадгезивных связующих на основе гуминовых веществ для связывания и закрепления пыли в целях уменьшения запыленности городского воздуха |
| Результаты этапа: 1. В ходе выполнения работ по второму этапу проекта модернезирован испытательный стенд с целью варьирования процессов ветровой эрозии. Изучены теоретические аспекты эрозии, построена модель пылевой эрозии в зависимости от факторов среды, а также свойств субстрата, его морфологии, которая была изучена методами электронной микроскопии. 2. Исследовано влияние природы гуминовых веществ на формирование полиэлектролитных комплексов силанольных производных и их иммобилизацию. Также выполнено исследование возможности использования полиакриловых кислот вместо гуминовых веществ, которые могу выполнять схожую роль в силанольных производных. Показана перспективность их использования в случае нежалательности применения окрашенных реагентов. Данные исследования выполнены с использованием физико-химических методов (ИК, ЯМР и другие). Помимо этого, выполнены исследования, направленные на изучение пылеватых частиц после взаимодействия с силанольными производными - их токсичность, поведение в окружающей среде, взаимодействие с почвой и органическим веществом природных вод. Показано, что данные препараты можно безопасно применять для подавления пыли в условиях города. 3. По результатам проекта опубликована статья из списка Web of Science - Separation Science & Technology, Q2, также результаты были представлены на 7-ой международной конференции CIS IHSS “HIT-2022” (18-21 ноября 2021). | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".