Галузь знань: 16 Хімічна та біоінженерія

Спеціальність: 161 Хімічні технології та інженерія

Спеціалізація: Хімічна технологія

Випускова кафедра: Електрохімічних та природоохоронних технологій

Підготовка фахівців здійснюється за ступенем бакалавра, освітньо-кваліфікаційним рівнем спеціаліста та ступенем магістра


Спеціальність «Природоохоронні хімічні технології» відкрита на кафедрі з 2014 року. В її навчальній програмі багато спільного з програмою технічної електрохімії, бо в основі багатьох технологій захисту навколишнього середовища, знешкодження шкідливих викидів різних виробництв лежать електрохімічні закони і сучасна електрохімічна техніка.

В промисловості сьогодні за даними ВООЗ використовують близько 0,5 млн. хімічних сполук з них 40 тисяч – токсичні. А потужність промислового впливу на природне середовище подвоюється кожні 12-15 років, і результати вже проявляються у планетарних масштабах як макрогеологічні явища.

Фахівці зі спеціальності ПХТ можуть працювати у двох напрямках – проектування та експлуатація технологій знешкодження викидів та вилучення цінних компонентів, з одного боку, і проектування екологічно безпечних технологічних виробництв з замкненими маловідходними циклами, замкненим водопостачанням – з другого, фактично спеціалізовані природоохоронні хімічні технології засновані на дії тих же самих загальних фізико-хімічних законів природи, що і в основних хіміко-технологічних виробництвах. Тому фахівці ПХТ можуть вільно адаптуватись до будь-якого виробництва. Розуміючи дію законів природи, вони можуть сформулювати технічні пропозиції – як краще організувати конкретний технологічний процес з точки зору екологічної безпеки.

У багатьох промислових технологічних процесах використовують воду – або як середовище, де здійснюються процеси, і вода є головний хімічний компонент, або як теплоносій, як розчинник, як миючий засіб, для поливу сільськогосподарських земель, тощо. Тому значна кількість природоохоронних технологій – це очищення води, її знезараження, знешкодження отруйних речовин, вилучення з неї цінних речовин, повернення очищеної води в технологічний цикл. Значну частину технологічної води, яка містить деяку кількість невилучених шкідливих речовин, скидають у водні об’єкти. Тому фахівці ПХТ зобов’язані узгоджувати свої проектні рішення з нормативними документами захисту навколишнього середовища.

 

Створення та вивчення об’єктів екологічно безпечної електрохімічної енергетики

Виробництва масових хімічних джерел струму – свинцево-кислотних, лужних нікель-кадмієвих та нікель-залізних акумуляторів пов’язане з використанням шкідливих хімічних матеріалів – кадмію, нікелю, свинцю, концентрованих кислот, лугів, тощо. Тому одне з найважливіших завдань полягає в створенні нових більш ефективних ресурсозберігаючих технологій виробництва, використанні нових екологічно безпечніших матеріалів.

Серію наукових досліджень було виконано по вивченню поведінки свинцю та його сплавів з метою підвищення його корозійної стійкості та ресурсу свинцево-кислотних акумуляторів, що дає змогу зменшити розсіювання свинцю в навколишньому середовищі.

Другою великою групою досліджень є роботи по оптимізації електродів на основі заліза, Fe/FeOOH. Це особливо перспективний матеріал лужних акумуляторів – екологічно чистий, повністю відновлюваний і дешевий. Але його висока енергетична ємність в лужних акумуляторах сьогодні реалізована лише на 30-40 %, і це дає надію на створення високоенергоємних джерел струму нового покоління для автономного електротранспорту. Перспективними для акумулювання енергії, яку виробляють екологічно чисті вторинні джерела (сонячна, вітрова) вважають і редокс-акумулятори на основі системи Fe(OH)2/Fe(OH)3.

Ще з давніх часів на кафедрі велись інтенсивні роботи по створенню паливних елементів різних систем спеціального призначення (гідразин-кисень, гідразин-пероксид водню, літій-пероксид водню, тощо). Останні роки ці роботи направлені на оптимізацію водневих електродно-мембранних блоків, які є основою низькотемпературних воднево-повітряних паливних елементів. Їх вважають як один з найкращих варіантів екологічно чистого міського автомобільного транспорту.

Ще один електроенергетичний аспект наукової роботи – модернізація оксидно-нікельового електрода лужних акумуляторів. Цей відомий об’єкт також ще не вичерпав можливості модернізації. Розроблені нові наукові принципи конструювання електродів і технологій синтезу гідроксиду нікелю, які дають можливість створювати акумулятори, здатні заряджатись протягом декількох десятків хвилин. Ця властивість є першочерговою перевагою для конструювання енергетичного блоку екологічно чистого автономного електротранспорту.

 Розробка нових технологій переробки відходів промисловості

Сучасна металообробна, радіоелектронна, машинобудівна промисловість використовують значну кількість води, в якій концентруються розчинні металеві сполуки. Особливо така форма забруднень характерна для машинобудування, де в рідинні стоки попадають цінні солі кольорових металів після гальванотехнічної обробки виробів. При традиційних методах очищення води всі домішки концентрують і відокремлюють як суміш, з якої економічно недоцільно виділяти цінні компоненти. Раціональним способом екологічно безпечної організації технологічних процесів є створення локальних систем очищення води, яка містить один вид забруднення. В рамках цього напрямку на кафедрі було розроблено новий спосіб обробки промивної води після гальванотехнічних операцій – виділення малорозчинних гідроксидів нікелю та цинку в компактному проточному щілинному електрокоагуляційному апараті. Ідея методу бере початок від конструктивного принципу щілинних електрохімічних генераторів енергії з високою питомою потужністю, які раніше були створені на кафедрі. Дослідження одержаного гідроксиду нікелю показали, що його властивості як активної речовини лужних акумуляторів легко регулюються в безперервному процесі синтезу і кращі, ніж у одержаного традиційними технологіями хімічного синтезу.

Металообробна, електротехнічна та електронна промисловість продукує твердофазні відходи численних багатокомпонентних сплавів. Їх ефективна утилізація з розкладанням на окремі компоненти можлива лише унікальними електрохімічними методами, специфічними для кожного сплаву, і фактично є окремим технологічним напрямком з комплексом спеціальних технологічних операцій.

Вивчення можливостей інтенсифікації роботи технологічних систем водоочищення методом іонного обміну

Регенерація іонообмінних смол в технічних системах деіонізації води є досить тривалим процесом, бо іонний обмін є асимптотично загасаючим процесом дифузійного переносу іонів. між фазами води та іоніту. Ще з 2006 р. нами було встановлено, що накладення слабого електричного поля на катіонообмінник в процесі регенерації на 30-40 % скорочує тривалість регенерації.

З 2016 р на кафедрі почались роботи з вивчення дії електричних полів на властивості аніонітів і ефективності дії полів в процесах регенерації . Перші досліди показали, що на аніоніти дія електричного поля складніша і залежить від типу аніоніту та умов процесу. Матеріали цих досліджень доповідались на наукових конференціях в м. Мінськ та м. Кишинів  у 2016 р.