Управление электростатическими свойствами жидких углеводородов, модифицированных углеродными наноструктурами

Представлены результаты исследований электрофизических свойств жидких углеводородов в условиях модификации углеродными наноструктурами, а также воздействия переменного частотно-модулированного потенциала (ПЧМП). Функционализация углеродных наноструктур с много-слойными углеродными нанотрубками (MWCNT) проводилась с помощью реагентной модификации. Методом рамановской спектроскопии установлено изменение структуры углеродных наноматериалов после их функционализации. Получены данные об изменении коэффициента поверхностного натя-жения, скорости истечения, времени испарения углеводородных жидкостей в условиях депониро-вания функционализированных MWСNT и воздействия ПЧМП. Установлено, что наножидкости с MWСNT имеют более высокие значения коэффициента поверхностного натяжения и времени каплепадения, а интенсивность испарения снижается. Показано, что в условиях электрофизического воздействия наблюдается дополнительное уменьшение коэффициента поверхностного натяжения, а также незначительное увеличение скорости истечения и уменьшение интенсивности испарения наножидкостей, что позволяет снизить вероятность возникновения взрывоопасных концентраций при аварийных ситуациях в технологических аппаратах с ЛВЖ и ГЖ. Проведены исследования процессов электризации жидкостей в условиях ультразвуковой гомогенизации. Сделан вывод о том, что процесс гомогенизации наножидкостей на основе жидких углеводородов характеризуется более низкой скоростью роста напряженности электрического поля, что способствует снижению вероятности образования искровых разрядов статического электричества.

наножидкость, статическое электричество, электростатическая искробезопасность, углеводородные жидкости, многослойные углеродные нанотрубки, переменный частотно-модулиро-ванный потенциал, nanofluids, static electricity, electrostatic intrinsic safety, hydrocarbon fluids, multilayered carbon nanotubes, variable frequency-modulated potential

1. Верёвкин В. Н. Стандарты и нормы электростатической искробезопасности (ЭСИБ) // Энергобезопасность и энергосбережение. -2008. -№ 4. -С. 41-48.

2. Попов Б. Г., Веревкин В. Н., Бондарь В. А., Горшков В. И. Статическое электричество в химической промышленности / Под ред. Б. И. Сажина.-Изд. 2-е, перераб. и доп.-Л. : Химия, 1977. -240 с.

3. Хайдаров А. Ф., Климентова Г. Ю. Компоненты антистатических присадок к дизельному топливу // Вестник Казанского технологического университета.-2014.-Т. 17,№ 1.-С. 266-267.

4. Бобровский С. А., Яковлев Е. И. Защита от статического электричества в нефтяной промышленности. -М. : Недра, 1983.-160 с.

5. Горовых О. Г., Оразбаев А. Р. Определение времени релаксации объемного электростатического заряда, вносимого в резервуары с поступающей диэлектрической углеводородной жидкостью // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия C. Фундаментальные науки. - 2015. -№ 4. -С. 66-70.

6. Foygel M., Morris R. D., Anez D., French S., Sobolev V. L. Theoretical and computational studies of carbon nanotube composites and suspensions: Electrical and thermal conductivity // Physical Review B. -2005. -Vol. 71, No. 10. -P. 104201. DOI: 10.1103/PhysRevB.71.104201.

7. Baby T. T., Ramaprabhu S. Investigation of thermal and electrical conductivity of graphene based nanofluids // Journal of Applied Physics.-2010.-Vol. 108, No. 12.-P. 124308. DOI: 10.1063/1.3516289.

8. Kole M., Dey T. K. Investigation of thermal conductivity, viscosity, and electrical conductivity of graphene based nanofluids // Journal of Applied Physics.-2013.-Vol. 113, No. 8.-P. 084307. DOI: 10.1063/1.4793581.

9. Панин Ю. В., Прилепо Ю. П., Торба Ж. Н., Чуйко А. Г. Исследование электрической проводимости в спиртовых суспензиях многослойных углеродных нанотрубок // Вестник Воронежского государственного технического университета. -2012. -Т. 8, № 2. -С. 70-72.

10. Иванов А. В., Ивахнюк Г. К., Медведева Л. В. Методы управления свойствами углеводородных жидкостей в задачах обеспечения пожарной безопасности // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. -2016.-Т. 25, № 9. -С. 30-37. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.09.30-37.

11. Бобринецкий И. И., Неволин В. К., Симунин М. М. Технология производства углеродных нанотрубок методом каталитического пиролиза этанола из газовой фазы // Химическая технология. -2007. -Т. 8, № 2. -С. 58-62.

12. Удовицкий В. Г. Методы оценки чистоты и характеризации свойств углеродных нанотрубок // Физическая инженерия поверхности. -Т. 7, № 4. -С. 351-373.

13. ТУ 2319-006-71371272-2006. Растворители нефтяные. Фасовка. Упаковка. Маркировка. Транспортирование и хранение. -СПб. : Нефтехим, 2006-1 с.

14. ТУ 38.401-67-108-92. Бензин-растворитель для резиновой промышленности. Технические условия. -Уфа : Нефтехим, 1992.-31 с.

15. ТУ 2319-004-71371272-2006. Керосин. Фасовка. Упаковка. Маркировка. Транспортирование и хранение. -СПб. : Нефтехим, 2006 -1 с.

16. Пат. 2479005 Российская Федерация. МПК G05B 24/02 (2006.01), H03B 28/00 (2006.01). Способ и устройство управления физико-химическими процессами в веществе и на границе раздела фаз / Ивахнюк Г. К., Матюхин В. Н., Клачков В. А., Шевченко А. О., Князев А. С., Ивахнюк К. Г., Иванов А. В., Родионов В. А.-№ 2011118347/08; заявл. 21.01.2010; опубл. 10.04.2013, Бюл.№ 10. URL: http://www.freepatent.ru/patents/2479005 (дата обращения: 10.04.2017).

17. Сизов Е. Г., Беховых Ю. В. Механика и молекулярная физика: лабораторный практикум : учебное пособие. -Барнаул : Изд-во АГАУ, 2011. -108 с.

18. Гарифулин Р. Р., Симонова М. А., Зыков А. В., Иванов А. В. Оценка воздействия электрофизической обработки на физико-химические свойства нефтепродуктов // Экология и развитие общества. -2013.-№ 1(7).-С. 29-31.

19. Симонова М. А. Электрофизический способ снижения пожарной опасности хранения и транспортировки углеводородных топлив : дис. …канд. техн. наук. -СПб., 2011. -123 с.