ОСОБЕННОСТИ ОКИСЛЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ (С10-С15) В КОНТАКТЕ С ДИСПЕРСНОЙ МЕДЬЮ, ВЗАИМОСВЯЗЬ ПРОЦЕССА С ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ
Аннотация
Проведен эксперимент по термоокислению предельных углеводородов (С10-С15), время термовоздействия 16 ч, температура 150 ºС; часть проб углеводородов дополнительно содержала дисперсную медь. В течение эксперимента поэтапно осуществлялся структурно-групповой анализ ИК спектров окисляемых углеводородов, производился контроль физико-химических показателей (кислотное число, показатель преломления). В работе рассмотрены данные по содержанию гидропероксидных, спиртовых, карбонильных, карбоксильных групп в предельных углеводородах при термоокислении. В окисляющихся углеводородах при контактировании с медью в течение процесса термовоздействия существенно изменяются количества и соотношения кислородсодержащих продуктов окисления. На основании данных структурно-группового анализа сделаны выводы, что дисперсная медь каталитически ускоряет процесс окисления предельных углеводородов, но при длительном термоокислении катализ процесса окисления сменяется ингибированием. В итоге пробы углеводородов, окисленные в контакте с медью, к окончанию эксперимента содержали меньшее количества кислородсодержащих продуктов. Установлено, что кислотное число проб углеводородов, окисляемых в контакте с медью, резко возрастает на начальном этапе окисления, но остается относительно низким на протяжении дальнейшего процесса окисления. Предложены схемы химических превращений, позволяющие объяснить низкую кислотность смеси углеводородов, окисляющихся в контакте с медью. По данным эксперимента показатель преломления смеси углеводородов, окисляющихся в контакте с медью, достигает относительно высоких значений уже на начальной стадии окисления, в статье указаны причины полученного результата. В заключение высказаны рекомендации по использованию физико-химических показателей «кислотное число» и «показатель преломления» в качестве характеристик степени окисления вязких углеводородных материалов.
Для цитирования:
Воробьева Е.В., Борисов И.М. Особенности окисления предельных углеводородов (С10-С15) в контакте с дисперсной медью, взаимосвязь процесса с физико-химическими показателями. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 7. С. 79-87. DOI: 10.6060/ivkkt.20226507.6577.
Литература
Jia T., Zhang X., Liu Y., Gong S., Deng C., Pan L., Zou J.J. A comprehensive review of the thermal oxidation stability of jet fuels. Chem. Eng. Sci. 2021. V. 229. ID 116157. DOI: 10.1016/j.ces.2020.116157.
Ma J., Sun Y.B., Jiang X.F., Fei Y.W., Ruan S.J., Li L.B. Comparative oxidation study of aviation lubrication oil. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. and Eng. 2020. V. 770. N 1. Р. 012098. DOI: 10.1088/1757-899X/770/1/012098.
Thampi A. D., Prasanth M.A., Anandu A.P., Sneha E., Baiju Sasidharan, Rani S. The effect of nanoparticle ad-ditives on the tribological properties of various lubricating oils (Review). Mater. Today: Proceed. 2021. V. 47. N 15. P. 4919-4924. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.03.664.
Damdinov B.B., Mitypov Ch.M. The effect of additives of fine metal particles on the characteristics of lubricants. Vestn. Buryat. Gos. Un-ta. Khimiya. Fizika. 2021. N 1. P. 28-42 (in Russian). DOI: 10.18101/2306-2363-2021-1-28-42.
Padgurskas J., Rukuiza R., Prosycˇevas I., Kreivaitis R. Tribological properties of lubricant additives of Fe, Cu and Co nanoparticles. Tribology Internat. 2013. V. 60. Р. 224 – 232. DOI: 10.1016/j.triboint.2012.10.024.
Singh A. P., Dwivedi R. K., Suhane A. Influence of nano particles on the performance parameters of lube oil – a review. Mater. Res. Express. 2021. V. 8. Р. 1-28. DOI: 10.1088/2053-1591/ac2add.
Yao T., Zhang N., Zhang M., She X., Liao X., Shen Y., Gan Z. Effect of iron and copper on the thermal oxida-tion stability of synthetic hydrocarbon aviation lubricating oil. Catal. Commun. 2021. V. 161. 106363. DOI: 10.1016/j.catcom.2021.106363
Melnik Z.P., Vasilenko I.V., Ishchuk L.P., Popova I.B. Influence of copper-containing additives on the proper-ties of greases. Khim. Tekhnol. Topliv Masel. 1989. N 10. P. 16-18 (in Russian). DOI: 10.1007/BF00726005.
Matsumoto N., Maeda M., Kajita K., Omiya Y., Kinoshita H. Wood-Powder-Template-Based Syntheses and Tribology of Copper Oxide Particles as Lubricating Oil Additives. Tribology Online. 2020. V. 15. N 2. P. 68-77. DOI: 10.2474/trol.15.68.
Grishin N.N., Fuks I.G., Viktorova Y.S., Ryabov D.V., Kaminskii S.É. Tribological characteristics of greases with copper-containing additives. Chem. Technol. Fuels Oils. 1990. V. 26. P. 272-274. DOI: 10.1007/BF01163897.
Jatti V.S., Singh T.P. Copper oxide nano-particles as friction-reduction and anti-wear additives in lubricating oil. J. of Mech. Sci. Technol. 2015. V. 29. N 2. P. 793-798. DOI: 10.1007/s12206-015-0141-y.
Jia T., Zhang X., Liu Y., Gong S., Deng C., Pan L., Zou J.J. A comprehensive review of the thermal oxidation stability of jet fuels. Chem. Eng. Sci. 2021. V. 229. ID 116157. DOI: 10.1016/j.ces.2020.116157.
Stark M.S., Wilkinson J.J., Smith J.R.L., Alfadhl A., Pochopien B.A. Autoxidation of branched alkanes in the liquid phase. Indust. Eng. Chem. Res. 2011. V. 50. N 2. P. 817-823. DOI: 10.1021/ie101695g.
Emanuel N.M., Denisov E.T., Maizus Z.K. Chain reactions of oxidation of hydrocarbons in the liquid phase. M.: Nauka. 1965. 373 p. (in Russian).
Denisov E.T., Sarkisov O.M., Likhtenstein G.I. Chemical kinetics. M.: Khimiya. 2000. 389 p. (in Russian).
Denisov E.T., Mitskevich N.M., Agabekov V.E. The mechanism of liquid-phase oxidation of oxygen-containing compounds. Minsk: Nauka i tekhnika. 1975. 334 p. (in Russian).
Fedotov V.Kh., Kol’tsov N.I., Kosianov P.M. Influence of the autocatalytic stages on the dynamics of conjugated chemical reactions, ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Kliim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 2. P. 14-20 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206302.6053.
Rahimi B., Semnani A., Nezamzadeh-Ejhieh A., Shakoori Langeroodi H., Hakim Davood M. Monitoring of the physical and chemical properties of a gasoline en-gine oil during its usage. J. Analyt. Methods Chem. 2012. V. 2012. ID 819524. DOI: 10.1155/2012/819524.
Jacques K., Joy T., Shirani A., Berman D. Effect of water incorporation on the lubrication characteristics of synthetic oils. Tribology Lett. 2019. V.67. N 4. P. 1-8. DOI: 10.1007/s11249-019-1217-0.
Cafolla C., Voïtchovsky K. Impact of water on the lubricating properties of hexadecane at the nanoscale. Na-noscale. 2020. V. 12. N 27. P. 14504-14513. DOI: 10.1039/D0NR03642K.
Payri R., Salvador F.J., Gimeno J., Venegas O. A technique to match the refractive index of different diesel fuels with the refractive index of transparent materials to improve the experimental visualization. Experimental Techn. 2016. V. 40. N 1. P. 261-269. DOI: 10.1007/s40799-016-0031-y.
Kanyathare B., Peiponen K.E. Hand-Held Refractome-ter-Based Measurement and Excess Permittivity Analysis Method for Detection of Diesel Oils Adulterated by Kerosene in Field Conditions. Sensors. 2018. V. 18. N 5. P.1551-1544. DOI: 10.3390/s18051551.
Masimov E.A., Abbasov H.F. Refractometry determina-tion of the hydration number of ions in diluted aqueous solutions of magnesium sulfate. Russ. J. Phys. Chem. A. 2012. V. 86. N 3. P. 399-401 (in Russian). DOI: 10.1134/S003602441203020X.
