Колориметрический полимерный сенсор для определения хлорорганических соединений в нефти

Ильина, Анжелика Михайловна Отделение химической инженерии (ОХИ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объект исследования – полимерная матрица из полиметакрилата, модифицированная хромогенными к хлоридам реагентами. Цель работы – разработка простого и надежного спектрофотометрического и визуального метода определения хлорид аниона после разложения хлорорганических соединений, оптического сенсорного материала на основе полиметакрилатной матрицы. В результате исследования созданы и предложены к внедрению твердофазно-спектрофотометрические методики определения хлоридов с использованием модифицированной ПМММ.

Состав нефтяного сырья, поступающего на нефтеперерабатывающие
заводы (НПЗ) претерпел в течение последних десятилетий значительные
изменения. Это связано с расширением сырьевой базы, главным образом за
счет вовлечения в нефтепереработку больших объемов трудноизвлекаемой
нефти. В настоящее время наблюдается увеличение объема нежелательных
фракций и вредных примесей, в частности хлорорганических соединений.
Опасность содержания в нефти химических соединений, относящихся к данной
группе, заключается в их способности к гидрированию в реакторах
гидроочистки при котором происходит образование хлористого водорода (НCl).
При взаимодействии данного газа с водой образуется соляная кислота,
являющаяся агрессивной средой по отношению к технологическому
оборудованию.
С начала 2000-х годов на некоторых нефтеперерабатывающих заводах
были зафиксированы аномально высокая коррозионная активность, а также
появление отложений хлористого аммония преимущественно на блоках
предварительной гидроочистки сырья установок каталитического риформинга
[1, 2]. Скорость хлороводородной коррозии технологического оборудования,
согласно измерениям, составляла 2-4 мм в год, что существенно превышает
допустимые значения. В дальнейшем была выявлена причина повышения
коррозионной активности – наличие в нефти, поступающей на переработку,
летучих хлорорганических соединений [3-8]. Данные соединения добавляют в
нефть на этапе добычи в составе реагентов, используемых главным образом для
увеличения нефтеотдачи пласта.
Основная форма нахождения хлора в пластовой нефти – это хлористые
неорганические соли. Кроме того в нефти могут содержаться и
хлорорганические соединения (ХОС), в том числе летучие, но в значительно
меньших концентрациях (от 1 до 200 млн-1). Неорганические хлористые соли
относительно просто удаляются при помощи стандартных технологий на этапе
подготовки нефти. Обычно их концентрация после подготовки нефти
снижается до 3-5 мг/дм3 [9]. В свою очередь удаление хлорорганических
соединений сопряжено с рядом трудностей ввиду того, что ХОС не могут быть
удалены совместно с неорганическими хлоридами при обработке нефти в
электрообессоливающих установках (ЭЛОУ), так как не растворяются в воде
[10]. Проблема защиты промышленного оборудования от вредоносного
воздействия хлорорганических соединений все так же остро стоит в масштабах
нефтяной промышленности. Причина этого в том, что по настоящее время в
условия производства не внедрены достаточно эффективные технологические
решения, позволяющие нейтрализовать хлорорганические соединения,
несмотря на существующие разработки в данном направлении [11].
На сегодняшний день в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51858-2002
«Нефть. Технические условия» [12] содержание ХОС в нефти не нормируется,
но подлежит обязательному определению по показателю массовая доля
органических хлоридов (органического хлора) во фракции, выкипающей до
204 °С (нафта). Температура конца кипения в 204 °С получена конвертацией и
округлением значения 400 К из американского стандарта. Необходимость
такого контроля связана с прямой зависимостью коррозионной активности
нефти и нефтепродуктов от содержания в нефти хлорорганических соединений.
Разработка и внедрение новых методик определения содержания ХОС в нефти
является крайне нетривиальной задачей, вследствие сложного углеводородного
состава нефти и крайне малого содержания в ней ХОС.
Актуальность работы связана с распространением простых и
практичных способов решения ряда промышленных задач аналитической
химии. Накоплена обширная база знаний о теоретических аспектах
спектрофотометрии и цветометрии, что в сочетании с экспрессностью и
простотой интерпретации результатов позволяют легко реализовать новые
аналитические методики на их основе. Это делает их ценным средством при
выполнении рутинных анализов и реализации мониторинга во
внелабораторных условиях. В сочетании этих методов с применением
химических оптических сенсоров, которые обладают малым временем отклика
и достаточной чувствительностью, возможно обеспечение эффективного
решения задач качественного и количественного определения содержания
хлорорганических соединений в сырой нефти и нефтепродуктах в условиях,
когда использование сложных инструментальных методов анализа затруднено
вследствие длительной пробоподготовки, необходимости использования
токсичных реагентов или привлечения квалифицированного персонала.
Объект исследования: полиметилметакрилатная матрица,
модифицированная хромогенными к хлоридам реагентами.
Предмет исследования: зависимость аналитического отклика в виде
спектрофотометрического или цветометрического сигнала от количественного
состава хлорорганических соединений в нефти и нефтепродуктах.
Цель работы: разработка простого и надежного
спектрофотометрического и визуального метода определения
хлорорганических соединений, оптического сенсорного материала на основе
полиметакрилатной матрицы.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
1. Исследовать возможные варианты визуального и
спектрофотометрического определения ХОС с использованием комплекса
дифенилкарбазона с Hg(II) и наночастиц Ag0 в среде прозрачного
полиметилметакрилата.
2. Исследовать оптические и физико-химические закономерности
поведения модифицированного полиметилметакрилата при твердофазной
экстракции комплекса дифенилкарбазона с Hg(II).
3. Разработать способ модифицирования полиметакрилатной матрицы
наночастицами Ag0 с сохранением способности реагировать с анионами хлора.
4. Разработать методики определения ХОС в нефти и нефтепродуктах с
использованием полиметилметакрилатного оптода и оценить их
метрологические характеристики.

1. Предложен способ включения наночастиц серебра в
полиметакрилатную матрицу. Метод отличается малыми затратами времени,
которые составляют 20-25 минут и основан на методике термического
восстановления ионов серебра до частиц Ag0 при Т=140-150 °С. Ионы серебра
предварительно сорбируются из водного раствора нитрата серебра с
концентрацией от 20 мг/дм3. Доказано, что наночастицы серебра в ПММ
сохраняют способность к поверхностному плазмонному резонансу,
проявляющимся в виде полосы поглощения при λ=420 нм. Созданный с
помощью описанного выше способа вариант сенсора апробирован на
модельных водно-нефтяных эмульсиях и при определении Cl– в нефти и смеси
пластовой воды и нефти месторождения Тобеарал (Атырауская область,
Казахстан), диапазон определяемых содержаний составил 0,03-25,0 мг/дм3,
предел обнаружения – 0,01 мг/дм3.
2. Методом твердофазной спектрофотометрии установлено, что
происходит разрушение иммобилизованного в ПММ комплекса Hg(II) с
дифенилкарбазоном под действием хлорид-ионов в интервале значений
рН=2,5–3,5; которое сопровождается уменьшением оптической плотности в
максимуме полосы поглощения λ=550 нм. Установлено, что после
иммобилизации в ПММ комплекс ДФК-Hg(II) сохраняет свои оптические и
аналитические свойства. Максимумы поглощения реагентов и образующих
комплексов Hg(II) с дифенилкарбазоном в ПММ и в растворе совпадают. Этот
вариант сенсора может быть использован для определения хлоридов в
поверхностных, буровых или пластовых водах, но не обладает достаточной
чувствительностью для определения ХОС в нефтепродуктах и сырой нефти.
Список публикаций

1. «Цветометрические характеристики полиметилметакрилатной матрицы
при модифицировании индикаторами хлорорганических веществ» // Химия и
химическая технология в XXI веке: материалы XXI Международной научно-
практической конференции студентов и молодых ученых имени выдающихся
химиков Л.П. Кулёва и Н.М. Кижнера, посвященной 110-летию со дня
рождения профессора А.Г. Стромберга (г. Томск, 21–24 сентября 2020 г.) /
Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского
политехнического университета. – 2020. – 690 с. – ISBN 978-5-4387-0949-7.
2. Saranchina N.V. Smartphone-based colorimetric determination of fluoride
anions using polymethacrylate optode / N.V. Saranchina, Y.G. Slizhov, Y.M.
Vodova, N.S. Murzakasymova, A.M. Ilyina, N.A. Gavrilenko, M.A. Gavrilenko //
Talanta, 226. – 2001. – DOI: 10.1016/j.talanta.2021.122103.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Математическое моделирование процесса производства автомобильных бензинов
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Модификация атактического полипропилена
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Исследование золы Северской ТЭЦ как наполнителя в серные композиционные материалы
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)