автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Моделирование процессов пенообразования в растворах

004615793

На правах рукописи

КОТЕЛЬНИКОВА МАРИЯ НИКОЛАЕВНА

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕНООБРАЗОВАНИЯ В РАСТВОРАХ

Специальность 05.13.18 — Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 9 ДЕК 2010

АСТРАХАНЬ-2010

004615793

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Астраханский государственный университет»

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Алыков Нариман Мирзаевич

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Бугенко Л.Н.

доктор технических наук, доцент Лихтер А.М.

Ведущая организация: Астраханский государственный

технический университет

Защита диссертации состоится 17 декабря 2010 г. в 10 часов 00 минут на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.03 при Астраханском государственном университете по адресу: 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 20 А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета. Автореферат диссертации размещен на сайте университета: www.aspu.ru.

Автореферат разослан 15 ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета ДМ 212.009.03, к.т.н.

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Явления пенообразования играют важную роль в ряде технологических процессов, например, флотационных, пожаротушения. Формирование пен играет значительную роль в строительстве, в нефтехимической промышленности, особенно при организации буровых работ. Пены с твердыми тонкими стенками (аэрогели) широко используются для изготовления теплоизоляционных и звукоизоляционных материалов, пенопластов, спасательных средств.

В литературе представлены различные модели структуры пенной ячейки, математический аппарат для расчета характеристик получившейся пены. Однако в литературных источниках нет теоретического обоснования причин формирования пены и не описаны сведения о возможности возникновения пен на уровне структуры молекул и их взаимодействия.

Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в разработке математической модели и комплекса программ, позволяющих оценить пенообразующую способность растворов.

Реализация поставленной цели включала в себя решение следующих

задач:

- анализ математических моделей возникновения пены;

- анализ комплексов программ для достижения поставленной цели;

- изучение возможностей существующего математического аппарата для описания процессов взаимодействия молекул при формировании структур, способствующих ценообразованию;

- построение новой математической модели процесса пенообразования на основе численных методов квантовой и физической химии;

- анализ основных энергетических характеристик и геометрических структур, полученных в результате квантово-химических расчетов, для молекул алканоламинов, ингибиторов кислотной коррозии и продуктов их разрушения;

- разработка программного комплекса для оценки пенообразующей способности многокомпонентных систем;

- оценка пенообразующей способности аминовых растворов с помощью разработанного программного комплекса.

Методы исследования. При построении математической модели использован аппарат квантовой и физической химии. Для решения задачи моделирования был выбран полуэмпирический метод РМЗ, для корректировки результатов использовался неэмпирический метод в базисе STO-3G.

При выполнении работы применялись программные комплексы МОРАС и Chem Office, а также программа визуализации ChemCraft, которые обеспечивали надежность и корректность квантово-химических расчетов.

Научная новизна. Разработана математическая модель, основой которой служат закономерности, связывающие фундаментальные физические характеристики структуры и свойств компонентов растворов со способностью раствора к пенообразованию.

Впервые в качестве критерия оценки возникновения пены предложена физико-химическая характеристика - потенциал Леннарда-Джонса.

Разработан алгоритм оценки пенообразующей способности раствора. На основе разработанной математической модели и алгоритма оценки вспенивания растворов впервые определены причины пенообразования растворов алканоламинов, ингибиторов кислотной коррозии, продуктов их деструкции и взаимодействия.

На защиту выносятся следующие основные положения:

• математическая модель пенообразования в растворах, основой которой является зависимость пенообразования от потенциала Леннарда-Джонса;

• алгоритм расчета для оценки пенообразующей способности раствора;

• программный комплекс для оценки пенообразующей способности растворов.

Практическая значимость. На основании математической модели и алгоритма предложен программный комплекс ChemSoñ (№ 2010613559 от 31 мая 2010 г.), позволяющий рассчитывать основные физико-химические характеристики соединений для оценки пенообразующей способности раствора.

Совокупность результатов, полученных в данной работе, является научной основой для поиска и создания эффективных пенообразователей и пеногасителей, которые могут быть применены в различных технологических процессах.

Разработанный программный комплекс ChemSoft используется на предприятиях «Астрасорб», «Аквапласт», «Позитрон».

Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются при чтении лекций и при проведении лабораторно -практических занятий в курсах «Нефтехимия», «Коллоидная химия» и «Квантово-химические исследования структуры и взаимодействий в химии» у студентов химического факультета Астраханского государственного университета.

Апробация работы. Основные результаты работы представлены и доложены на различных Международных и Российских конференциях, среди которых: Международная научная конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии в исследованиях молодых ученых» (Астрахань, 2006), II Международный симпозиум «Разделение и концентрирование в аналитической химии и радиохимии» (Краснодар, 2005), Международная научно-практическая конференция «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования» (Астрахань, 2007 г),

Международная конференция «Средства и методы экологической безопасности» (Астрахань, 2005), II Международная конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии» (Астрахань, 2008), III Международная конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии» (Астрахань, 2009), Международная научная конференция «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2009», IV Международная конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии» (Астрахань, 2010), Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2010».

Публикации. По материалам диссертации опубликована 21 статья в журналах и материалах Международных научных конференций, из них 5 статей в периодических и научно-технических изданиях, выпускаемых Российской Федерацией, в которых ВАК рекомендует публикацию основных научных результатов диссертации. Создана программа для ЭВМ «Автоматизированный комплекс для расчета основных характеристик пенообразования» (№2010613559), зарегистрированная в Федеральном институте промышленной собственности.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и приложений. Общий объем диссертационной работы: 148 страниц. К диссертации прилагаются акты о внедрении результатов исследований в учебный процесс и аналитические лаборатории, свидетельство о регистрации интеллектуальной собственности.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, определена практическая значимость. Показано, что на современном этапе нет обоснованной теории причин возникновения пен, в которой обсуждались бы вопросы взаимодействия воды и растворенных в ней веществ. Отсутствуют теоретические и экспериментальные исследования, в которых обсуждается функциональная зависимость возможности пенообразования от характеристик водных растворов.

В первой главе обобщены основные положения процессов пенообразования, основные характеристики пены. Пены -высококонцентрированные дисперсные системы, в которых дисперсная фаза - газ, а дисперсионная среда — жидкость или твердое тело (пенобетон, пенополимеры, пеногипс и т. д.).

Так как пена является сложным объектом капиллярной гидродинамики, то наиболее перспективным направлением в описании процессов истечения жидкости является «модельный подход». В существующих теоретических моделях процессы истечения жидкости из пен рассматриваются на уровне отдельных каналов и пленок, а затем полученными уравнениями описывается

вытекание жидкости, происходящее во всем объеме пены. Реальные пены имеют сложную нерегулярную структуру, их строгое математическое описание представляет значительные трудности. Поэтому для анализа процессов вытекания жидкости из пен используются различные модельные структуры: пленочная модель, капиллярная модель, полиэдрическая модель, фрактально-перколяционная модель.

Во второй главе проанализированы особенности современных квантово-химических методов определения свойств молекул и природы химической связи на основе свойств частиц, входящих в состав молекул. Построена математическая модель процесса ценообразования растворов.

Для построения математической модели пенообразования растворов необходимо изучить методы и модели расчета как электронной системы молекул, так и количественных характеристик самого межмолекулярного взаимодействия для более точного его описания. Расчет электронной системы молекул ведется квантово-химическими методами. Межмолекулярные взаимодействия представляют собой частный случай невалентных взаимодействий, когда взаимодействуют группы валентно несвязанных атомов, принадлежащих различным молекулам. С точки зрения квантовой механики, между валентными и невалентными взаимодействиями нет принципиальной разницы. Природа сил, действующих между атомами, и в том и в другом случае одна и та же - электрическая, а, соответственно, и способы описания межмолекулярных взаимодействий соответствуют описанию свойств изолированных молекул

Для решения задачи моделирования процесса взаимодействия алканоаминов, ингибиторов кислотной коррозии и продуктов их разрушения был выбран полуэмпиричсекий метод РМЗ, для корректировки результатов использовался неэмпирический метод в базисе БТО-ЗО. Все расчеты осуществлялись с использованием программного комплекса МОРАС. Визуализация и обработка результатов проводилась с помощью программы СЬетСгай. Для формы записи структуры молекулы применялась г-матрица внутренних координат.

При построении математической модели, оценивающей пенообразование растворов использован аппарат квантовой, физической и коллоидной химии.

Вероятность формирования пены в водном растворе мы представили общей формулой:

<р = (р{с,а,р,Е,рН,Т,ц,еп,ег,г+,2_,ц1,Кх), (1)

где (р - вероятность формирования пены; с - концентрации отдельных веществ в водном растворе; а - поляризуемость молекул; р - дипольные моменты молекул, составляющих раствор; Е - потенциал Леннарда-Джонса; рН - водородный показатель раствора; Т - температура; /( - ионная сила раствора; ег - диэлектрическая проницаемость; Ео - диэлектрическая постоянная; г+ , г. - заряды катиона и аниона у солей в водном растворе; <7, -

заряды частиц; Кх - сумма координационных чисел сольватации аниона и катиона.

Заряды молекул в целом или отдельных их составляющих рассчитывали квантово-химическими методами:

<?,.= 1,ООО(2)

где Ы- число электронов в соответствующей занятой молекулярной орбитали у/,-, с,- - коэффициент при атомной орбитали ср,.

Константу дисперсионного притяжения С для многоэлектронных систем рассчитывают с использованием различных приближенных квантово-химических формул, однако лучшие результаты дает её выражение через электрические и магнитные свойства взаимодействующих частиц (атомов, простейших молекул или групп атомов в структуре сложных молекул) по формуле Кирквуда-Мюллера:

С = _6тс2-^-, (3)

а,/*, +аг! хГ2

где т - масса электрона, с-скорость света, а/, а.2 - поляризуемости,хь 7.2 -диамагнитные восприимчивости взаимодействующих частиц. Таким образом, константа С рассчитывается из свойств отдельных частиц.

Дипольные моменты молекул вычисляли по методу молекулярных орбиталей.

Поляризуемость а находили из формулы:

Р,= 4х^аео£г. (4)

Мг

Диамагнитную восприимчивость хо молекулы принимали равной сумме атомных восприимчивостей, так что:

Хо (5)

где и,- - число атомов; - атомная восприимчивость; X - инкремент группы.

Наиболее распространенными видами взаимодействий в растворе, которые происходят между любыми частицами, являются ван-дер-ваальсовые взаимодействия.

Количественной характеристикой энергии ван-дер-ваальсовых взаимодействий является потенциал Леннарда-Джонса:

где В - константа отталкивания, г - расстояние между центрами взаимодействующих групп.

Наличие пространственной сетки водородных связей обуславливает большое поверхностное натяжение растворителя. Поверхностное натяжение тем выше, чем сильнее взаимодействие между молекулами или другими частицами, формирующими фазу. Процесс формирования пен идет при низких значениях поверхностного натяжения, следовательно, и при низких значения потенциала Леннарда-Джонса.

Потенциал Леннарда-Джонса имеет минимум для значений г, при которых производная обращается в нуль:

с1Е_ 6С_Ш?

Л _ 7 13 _ ' V'/

аг г г

откуда равновесное расстояние:

г,-Щ. т

Подставляя (7) в (6) и заменяя в полученном выражении В через С и г0, получаем для энергии в точке минимума

Е = ~~(9)

2 г06

Структура алгоритма оценки пенообразующей способности раствора представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Структура алгоритма оценки пенообразующей способности раствора.

Таким образом, с использованием формул (1) - (9) может быть рассчитан потенциал Леннарда - Джонса и произведена оценка способности к пенообразованию компонентов раствора.

В третьей главе проведено моделирование процессов ценообразования аминовых растворов, характеризующихся интенсивным вспениванием. Рассмотрена реализация предлагаемой математической модели на ЭВМ в виде программного комплекса ChemSoft. Проведена оценка пенообразующей способности системы, включающей моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, ингибиторы кислотной коррозии, продукты их деструкции, а также продукты их взаимодействия.

Комплекс МОР АС использует только численные методы оптимизации геометрии молекул, а разработанная автоматизированная система ChemSoft позволяет производить расчеты остальных физико-химических характеристик молекул для оценки пенообразования раствора. Пользовательский интерфейс программы реализован в среде Microsoft Visual Studio 2008 на языке программирования С#.

После оптимизации молекул, из выходного текстового файла МОРАС проводилась выборка данных и внесение их в базу данных. Для построения использовалась система управления базами данных Р1гсВ1гс1, версии 2.1.

Входными данными автоматизированной системы СЬетБой являются: название соединений; вычисленные зарядовые характеристики системы в программе МОРАС; вычисленные длины связей между атомами взаимодействующих молекул в программе МОРАС; плотность растворов; суммарные дипольные моменты молекул, вычисленные в программе МОРАС.

Выходными данными системы являются: поляризуемость каждой молекулы системы; суммарный дипольный момент каждой молекулы рассматриваемой системы; константа дисперсионного притяжения каждой молекулы; потенциал Леннарда Джонса.

На рисунке 2 приведена блок-схема алгоритма разработанного программного комплекса СЬетпЯоП.

Рис. 2. Блок-схема алгоритма программного комплекса СЬешБой.

Работу основного алгоритма программы можно разделить на три основных этапа: получение и проверка данных, обработка данных, сохранение результатов расчетов в базе данных.

Первоначально программа получала от пользователя названия и пути OUT-файлов для двух исследуемых соединений. Затем, из OUT-файла извлекалось произведение Рэ'Мп необходимое для расчета а. Затем, с использованием МОР АС, происходила обработка файла. Из файла output, созданного МОР АС, извлекалась информация об атомах структуры, их зарядах и связях между ними (Z-матрица). Далее программа производила вычисление диэлектрической проницаемости е„ диамагнитной восприимчивости х (строился граф, представляющий собой исследуемую структуру, затем анализировались отдельные узлы и связи между ними), межмолекулярного расстояния г (максимальная длина маршрута на графе, рассчитывалась с помощью алгоритма Дейкстры) и поляризуемости вещества а. Аналогичные операции были выполнены и для второй структуры (её out-файла). После того, как были рассчитаны необходимые данные для каждой структуры, производился подсчет константы Кирквуда-Мюллера С и, на его основе, потенциала Леннарда-Джонса Е. Далее полученные результаты сохранялись в базу данных.

С помощью системы ChemSoft была произведена оценка вспениваемости аминового раствора, используемого в качестве абсорбента кислых газов.

В процессе аминовой очистки кислого газа от H2S и СО2 происходит взаимодействие молекул моноэтаноламина (1) (МЭА), диэтаноламина (2) (ДЭА), и триэтаноламина (3) (ТЭА) с ингибиторами кислотной коррозии, как в исходном состоянии, так и в виде продуктов их деструкции. В результате чего формируются следующие полярные вещества, которые были выделены нами методом тонкослойной хроматографии и идентифицированы с использованием ЯМР-спектроскопии (соединения 4-10): N-оксиэтил - а -азолизон (4), N - оксиэтилпиперазин (5), N,N - бис - оксиэтилимидазолин (6), триоксиэтилэтилендиамин (7), N,N; - бис (2 - оксиэтил) - пиперазин (8), N - оксиэтилимидазолидон (9), бисоксиэтиламиноэтиловый эфир (10).

С помощью программных комплексов МОР АС и Chem Office были рассчитаны некоторые энергетические характеристики соединений (1-10), которые свидетельствуют о способности соединений (6), (7), (8), (10) вступать друг с другом в реакции электрофильного замещения (А), а соединений (5), (9), (4), (7) в реакции нуклеофильного замещения (В) с образованием азотсодержащих окрашенных соединений:

А)

^ но

N-С^ 4

^ V

Молекулы: (7), (10) + (6), (8) Возможный продукт

К:-",-.

В)

+ |

о'; I / н-

—- 14

- н,о —

Исходные составляющие

Возможный продукт

В результате подобного взаимодействия возможно образование следующих соединений:

С2Н4ОН

но, I н2

НОС2Н4 \ „

\ -С С N

м"^ \ н3 I

,С2Н4ОН

I /—С2Н4ОН I

н2с.__/

■с "2

С2Н4ОН

I

N ^С2ЩОН

^С С N

\ н2 |

Н2С^ /

с Н,

(11) продукт реакции между (7) и (6) (12) продукт реакции между (7) и (8)

С,Н40Н

«Л«.

I н2 I нос2н4 \С/ЧС/С\0/С1-

ГЛ н>

N-С2Н4ОН

Н2С\ /

Н2

С2Н4ОН

н

н2с С2Н,ОН

Н,

__с с о

\ Н2 N-С2Н4ОН

/

Н2

(13) продукт реакции между (10) и (6) (14) продукт реакции между (10) и (8)

с^ сн2

Н2С N

Н2 I I ____----

Н;С N ХН2

сн

V

\

/

нк С2Щ-N С

С С2Н,-N С ОН

н, н н.

(15) продукт реакции между (5) и (4) (16) продукт реакции между (5) и (7)

^ он он

н2 | /С од Н2С

1 I £ н0\ ^'Ч Р

но^ ^ Ч | \н СЛ »' С2Н,_» Н2 он

н2с^о/

(17) продукт реакции между (9) и (4) (18> продукт реакции между (9) и (7)

В таблице 1 приведены стандартные энтальпии химических реакций при формировании соединений (11-18) при 298 К. Необходимо отметить, что для образовавшихся продуктов (12) и (14) возможно протекание реакции дегидратации по связи -С(ОН)->Ш- с образованием -С=1Ч-, при этом, соответственно, изменяется и теплота химической реакции.

Таблица 1

Энтальпии образования соединений 11-18 в результате взаимодействия ___ соединений 1-10 _

Продукты 11 12 13 14 15 16 17 18

ЛН298К, кДж/моль 22.68 24.60 / 53.26 47.76 27.30 / 51.32 -21.53 -2.72 -17.10 -19.93

Приведенные значения ДН (11-18) свидетельствуют о том, что подобные реакции протекают с поглощением тепла. Так как температура исходной среды достигает 343 К, то не исключается факт протекания всех вышеперечисленных реакций.

Были рассмотрены системы, которые способны реализовываться в результате взаимодействия с сероводородом (заряд на водороде -0,0161, на атоме серы 0,0323). Среди молекул активной среды набольшую вероятность к взаимодействию будут проявлять структуры 6 и 8, в реакции участвуют карбонильные, а не гидроксогруппы (формируются соединения 19 и 20).

I г Г

о I

\ Ь^ Л.

нгс-/

-сн.

\

(19) (20)

При воздействии диоксидом серы (заряд на атоме кислорода составляет -0.6474, а на атоме серы 1.2949) атакующими оказываются протоны гидроксогруппы структур 4, 6, 7 и 8. Ниже приведены структуры образующихся соединений (21-24)

нгс—он

\ НГ—'-сн2 н Ги—™2

! Н3 / о о' й2 «

Нч /С / &

чсГ с н о

н, нг

(21) (22)

-снг

и <—' \

7 ? ,н

/ Нг \-'Ч '

-СН, Й

Ш

(23) V—' (24)

В таблице 2 приведены геометрические и энергетические составляющие систем (19-24), где г - расстояние между взаимодействующими атомами, А; -ДНсистемы- энтальпия образования соедиений, кДж/моль.

Таблица 2

Геометрические и энергетические характеристики систем 19-24

№ системы 19 20 21 22 23 24

г, А 1.86 1.86 1.82 1.82 1.83 1.82

-АДсистемы) кДж/моль 4.07 2.13 5.29 13.6 4.18 13.9

Как видно из таблицы 2, соединения 19-24 представляют собой достаточно прочные образования, т.е. они реально могут присутствовать в аминовых технологических растворах.

Для предполагаемых продуктов взаимодействия (соединения 11-24) с помощью программных комплексов СЬеш ОШсе-2004, МОРАС и СЬетБоА была произведена оценка вспениваемости растворов. Расчет потенциала Леннарда-Джонса проводили по энергетическим индексам, полученным с использованием квантово-химических расчетов, которые были проведены в нескольких программных пакетах. В СИет ОШсе-2004 проводилось построение молекул, а последующая оптимизация и минимизация энергии, а также уточнение геометрических составляющих и тепловых характеристик проведены в МОРАС. Основным методом расчета был полуэмпирический РМЗ в приближении Хартри-Фока. В таблицах 3-4 приведены рассчитанные физико-химические характеристики.

Таблица 3

Рассчитанные физико-химические характеристики соединений 1-10

№ Энтальпия образования, -ДН°, кДж/моль Р„ суммарный дипольный момент молекулы, БЬ Поляризуемость, а-10 , Дж/м6

1 215.17 1,334 1,169

2 418.65 1,140 0,353

3 623.65 2,387 5,413

4 374.03 1,477 94,490

5 216.98 2,403 9,790

6 580.27 1,749 1,719

7 622.43 2,100 423,530

8 379.88 2,019 0,128

9 416.43 2,986 0,920

10 601.96 2,244 0,006

Таблица 4

Рассчитанные физико-химические характеристики систем 11-24

Анализируемая система Константа дисперсионного притяжения, -С-1076 Потенциал Леннарда-Джонса, Е-10м,Дж Потенциал Леннарда-Джонса, Е, эВ

11. Триоксиэтилендиамин + ЬШ - бис -оксиэтилимидазолин 2,577 2,164 0,135

12. Триоксиэтилендиамин + М,М - бис (2 -оксиэтил) - пиперазш 1,609 3,866 0,242

13. НК-бис-оксиэтилимидазолин + бисоксиэтиламиноэтиловый эфир 2,490 52,111 3,252

14. бисоксштиламиноэтиловый эфир + Г^Ы' -бис (2 - оксиэтил) - пиперазин 1,817 38,026 2,373

15. N - оксиэтилпиперазин + Ы-оксиэтил - о - азолизон 1,428 5,087 0,318

16, N - оксиэтилпиперазин + триоксиэтилэтилендиамин 1,305 3,135 0,196

17. И - оксиэтилимидазолидон + К-оксиэтил - а - азолизон 1,890 92,26 5,758

18. И - оксиэтилимидазолидон + триоксиэтилэтилендиамин 1,912 88,99 5,600

19. Ы,»-бис-оксиэтилимидазолин + сероводород 2,578 2,165 0,134

20. НЫ'-бис(2-оксиэтил)- пиперазин + сероводород 4,695 0,194 0,012

21. Ы-оксиэтил - а - азолизон + оксид серы (IV) 2,633 0,017 0,001

22. N,N-6^- оксиэтилимидазолин + оксид серы (IV) 2,293 1,926 0,012

23. триоксиэтилэтилендиамин + оксид серы (I 1,029 2,217 0,014

24. Ы-оксиэтилимидазолидон + оксид серы (IV) 4,670 0,214 0,133

Расчеты показали, что в аминовых растворах формируются гидрофильные структуры различной степени полярности, которые могут быть причиной интенсивного ценообразования. Значения потенциалов Леннарда-Джонса свидетельствуют и о том, что одной из причин ценообразования является образование соединений изучаемых веществ с сероводородом и другими кислыми газами. Из таблицы 4 видно, что системы 19-24 обладают наименьшими значениями потенциалов, следовательно, их пенообразующая способность наиболее высокая.

Поскольку в системах аминовой очистки газа присутствуют углекислый газ и сероводород, которые в водных растворах находятся в виде Н2СО3 и Н23, следовательно в растворе образуются и ионные пары.

Для моделирования пенообразования нами были использованы реакции образования ионного ассоциата с метиловым оранжевым. Поскольку соединения 4-10 относятся к классу спиртов, но эти вещества не являются общедоступными, то было решено исследовать следующие системы, в состав которых входят наиболее распространенные и доступные вещества:

1) ДЭА - вода - метиловый оранжевый - метанол;

2) ДЭА - вода - метиловый оранжевый - этанол;

3) ДЭА - вода - метиловый оранжевый - пропанол;

4) ДЭА - вода - метиловый оранжевый - бутанол;

5) ДЭА - вода - метиловый оранжевый -пентанол.

Для оценки возможности формирования пены в системах «вода -диэтаноламин - метиловый оранжевый - спирты» были рассчитаны, с использованием уравнений (1) - (9), такие характеристики, как поляризуемость и потенциал Леннарда-Джонса. Расчет потенциала Леннарда-Джонса проводили по энергетическим индексам, полученным с использованием квантово-химических расчетов, которые были проведены в нескольких программных пакетах. В СЬет 0йюе-2004 проводилось построение молекул, а последующая оптимизация и минимизация энергии, а также уточнение геометрических составляющих и тепловых характеристик проведены в МОР АС. Основным методом расчета был полуэмпирический РМЗ в приближении Хартри-Фока. Все рассчитанные физико-химические характеристики приведены в таблицах 5-6.

Таблица 5

Рассчитанный потенциал Леннарда-Джонса для систем «ДЭА - вода -метиловый оранжевый - спирт»

Ре, Поляри- Потенциал Потенциал

суммарный дипольный зуемость молекулы спирта, (т1045, Леннарда-Джонса для Леннарда-Джонса для

момент системы системы «ДЭА -

г Спирт молекулы Дж/м6 «ДЭА - вода - вода

Н и спирта метиловый метиловыи

<J оранжевый - оранжевый -

S? спирт», Е-1017,Дж спирт», Е, эВ

I метанол 1,946 2,90 13,77 860,63

п этанол 2,182 3,60 8,20 512,50

ш пропанол 1,538 4,60 4,10 256,25

IV бутанол 2,000 5,44 2,61 163,13

V пентанол 1,979 7,02 1,32 82,50

BIO см3 воды вносили по 0,5 см3 ДЭА, по 4 см3 10'3 М метилового оранжевого и по 1 см3 одного из растворителей. Раствор помещали в лабораторную установку. Пропускали воздух при скорости 2 дм3/мин в течение 1 мин. Фиксировали высоту пены.

В таблице 6 приведены характеристики изучаемых систем и значения высот образования пены.

Таблица 6

_Значения высот образования пены в системах I-V_

Система Высота столба пены, см

ДЭА - вода - метиловый оранжевый - метанол 2

ДЭА - вода - метиловый оранжевый - этанол 7,5-8

ДЭА - вода - метиловый оранжевый - пропанол 8-10

ДЭА - вода - метиловый оранжевый - буганол 20-25

ДЭА - вода - метиловый оранжевый - пентанол 25-40

Экспериментальные значения хорошо подтверждают теоретически найденную зависимость пенообразующей способности раствора от величины потенциала Леннарда-Джонса.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

• Разработана математическая модель, основой которой служат закономерности, связывающие фундаментальные физические характеристики структуры и свойств компонентов растворов со способностью раствора к пенообразованию.

• Впервые в качестве критерия оценки пенообразующей способности растворов предложена физико-химическая характеристика - величина

потенциала Леннарда-Джонса, которая может быть определена из величин дипольных моментов молекул веществ, составляющих раствор, рассчитываемых квантово-механическими методами.

• На основе предлагаемой математической модели разработан алгоритм оценки пенообразующей способности раствора.

• Предложен программный комплекс для оценки пенообразующей способности растворов.

• На основе разработанной математической модели и алгоритма оценки вспенивания растворов определена причина пенообразования систем, содержащих алканоламины, ингибиторы кислотной коррозии и продукты их деструкции: при взаимодействии веществ 1-10 между собой и с кислыми газами, присутствующими в системе, формируются гидрофильные структуры различной степени полярности.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, включенных в список ВАК РФ

1. Алыков, Н.М. Математическая модель пенообразования растворов, основанная на поляризационных представлениях [Текст] / Н.М. Алыков, М.Н. Котельникова // Экологические системы и приборы. - 2010. - №10. -С.28-32.

2. Куранова, М.Н. (Котельникова) Методика определения диэтаноламина [Текст] / М.Н. Куранова, Н.М. Алыков //Экологические системы и приборы. - 2005. - № 9. - С.16-17.

3. Котельникова, М.Н. Поиск и испытание пеногасителей для систем очистки газового конденсата от кислых газов [Текст] / М.Н. Котельникова, Н.М. Алыков //Технологии нефти и газа. - 2009. - №4,- С.23-29.

4. Алыков, Н.М. Изучение соединений, содержащих диэтаноламин, ингибиторы кислотной коррозии и продукты их разрушения [Текст] / Н.М. Алыков, М.Н. Котельникова, Н.В.Золотарева, С.Н. Фидурова // Технологии нефти и газа. - 2008. - №1. - С. 34-40.

5. Алыков, Н.М. Методика определения диэтаноламина в воде [Текст] / Н.М. Алыков, М.Н. Куранова (Котельникова) И Технологии нефти и газа. -2006. - №2,- С.24-25.

Статьи в материалах международных и всероссийских конференций, в

журналах

6. Котельникова, М.Н. Математическое моделирование процессов пенообразования [Текст] / М.Н. Котельникова, Н.М. Алыков // Инженерная физика. - 2010. - № 11. - С.43-46.

7. Котельникова, М.Н. Новые эффективные пеногасители для аминовых растворов [Текст] / М.Н. Котельникова // Геология, география и глобальная энергия. - 2008. - №3. - С. 131-134.

8. Куранова, М.Н. (Котельникова) Методика определения диэтаноламина в воде [Текст] / Разделение и концентрирование в аналитической химии и радиохимии: Материалы II международного симпозиума. 25-30 сентября 2005. - Краснодар: Издательский дом «Биотех-Юг». - 2005. - С.302-303.

9. Котельникова, М.Н. Определение диэтаноламина в технических жидкостях и товарных образцах [Текст] / М.Н. Котельникова, Н.М. Алыков // Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии в исследованиях молодых ученых: Материалы Международной науч. конф. 1012 сентября 2006г. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет». - 2006. - С. 197-199.

10. Котельникова, М.Н. Создание систем для удаления пены из технологических растворов нефтегазового производства с целью создания благоприятной экологической обстановки [Текст] / М.Н. Котельникова, Н.М. Алыков // Экология биосистем, проблемы изучения, индикации и прогнозирования: Материалы Международной науч. конф. 20-25 августа 2007 г. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет». - 2007. -С.102.

11. Котельникова, М.Н. Формирование и гашение пен в технологических аминовых растворах [Текст] / М.Н. Котельникова // Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии: Материалы II Международной науч. конф. 15-17 апреля 2008г. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет». - 2008. - С. 35-42.

12. Котельникова, М.Н. Математическое моделирование взаимодействия соединений, содержащих диэтаноламин, ингибиторы кислотной коррозии и продукты их разрушения [Текст] / М.Н. Котельникова // Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии: Материалы II Международной науч. конф. 15-17 апреля 2008г. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет». - 2008. - С. 43-52.

13.Котельникова, М.Н. Математическое модели ценообразования [Текст] / М.Н. Котельникова // Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии: Материалы II Международной науч. конф. 15-17 апреля 2008г. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет». - 2008. -С. 53-59.

14. Котельникова, М.Н. Математическое моделирование при поиске новых пеногасителей аминовых растворов [Текст] / М.Н. Котельникова, Н.М. Алыков // Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии: Материалы III Международной науч. конф. 22-24 апреля 2009г. -Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет». - 2009. - С. 99105.

15.Котельникова, М.Н. Экспериментальное изучение новых пеногасителей для аминовых растворов [Текст] / М.Н. Котельникова // Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии: Материалы III Международной науч. конф. 22-24 апреля 2009г. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет». - 2009. - С. 99-105.

16. Котельникова, М.Н. Создание нового эффективного пеногасителя [Текст] / М.Н. Котельникова // Каспийский инновационный форум «Инно-Каспий»: Материалы выступлений. 8-10 февраля 2009 г. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет». - 2009. - С. 111-112.

17. Котельникова, М.Н. Математическое моделирование процессов пеногашения при участии новых соединений [Текст] / М.Н. Котельникова // Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «Астинтех-2009»: Материалы Международной науч. конф. 11-13 мая 2009 г.

- Астрахань: Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет». -

2009.-С. 129-131.

18. Котельникова, М.Н. Математическое моделирование оценки влияния сольвофобных процессов на пенообразование [Текст] / М.Н. Котельникова // Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии: Материалы IV Международной науч. конф. 21-23 апреля 2010 г. -Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет». - 2010. - С. 150156.

19. Котельникова, М.Н. Моделирование влияния межмолекулярного взаимодействия на пенообразование растворов [Текст] / М.Н. Котельникова // Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «Астинтех-2010»: Материалы Международной науч. конф. 11-14 мая 2010 г.

- Астрахань: Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет». -

2010.-С. 82-87.

20. Котельникова, М.Н. Оценка вклада физико-химических свойств компонентов в процесс ценообразования аминовых растворов [Текст] / М.Н. Котельникова // Научное творчество XXI века: Материалы II Всероссийской науч. конф. март 2010 г. - Красноярск: «В мире научных открытий». - 2010. - №4. - С.84-87.

Регистрация интеллектуальной собственности

21. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. № 2010613559 Автоматизированный комплекс для расчета основных характеристик ценообразования [Текст] / М.Н. Котельникова, А.Ю. Макаренко: заявитель и патентообладатель Астраханский государственный университет. - № 2010613559; заяв. 8.04.2008 г; зарег. 31.05.2010.

Уч.-изд. л. 1,2. Усл. печ. л. 1,1. Заказ № 2257. Тираж 100 экз.

Оттиражировано в Издательском доме «Астраханский университет» 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 20 Тел. (8512) 48-53-47 (отдел маркетинга), 48-53-45 (магазин); тел. 48-53-44, тел./факс (8512) 48-53-46 E-mail: asupress@yandex.ru

ВВЕДЕНИЕ.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ОСНОВНЫХ ВЕЛИЧИН.

ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЦЕССА ПЕНООБРАЗОВАНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕН.

1.1. Структура пен.

1.2. Физико-химические модели пен.

1.3. Методы исследования пенообразования.

1.4. Условия пенообразования.

1.5. Силы, действующие на пену.

1.6. Стабилизация пен частицами и белками.

1.7. Основные положения процессов разрушения пен.

Выводы к первой главе.

ГЛАВА II. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА

ПЕНООБРАЗОВАНИЯ В РАСТВОРАХ.

Введение.

II. 1. Математическое описание молекулярных моделей.

II. 1.1. Анализ неэмпирических методов.

II. 1.2. Анализ полуэмпирических методов.

И. 1.3. Анализ точности квантово-химических методов.

П.2. Методы геометрической оптимизации.

П.З. Математическое описание модели взаимодействия.

П.4. Компьютерная реализация квантово-химических методов.

П.4. Предлагаемая математическая модель.

Выводы второй главы.

ГЛАВА III. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЦЕНООБРАЗОВАНИЯ В

РАСТВОРАХ.

Введение.

III. 1. Программный комплекс СЬешБой.

Ш.2. Оценка вспениваемости аминовых растворов.

Выводы третьей главы.

Актуальность темы исследования

Явления пенообразования играют важную роль в ряде технологических процессов, например, флотационных, пожаротушения, особенно при возгорании емкостей с легко воспламеняющимися жидкостями, при тушении пожаров в закрытых помещениях - в подвалах, на судах и в самолетах. Формирование пен играет значительную роль в строительстве, а также при организации буровых работ. Пены с твердыми тонкими стенками (аэрогели) широко используются для изготовления теплоизоляционных и звукоизоляционных материалов, пенопластов, спасательных средств и др.; к твердым пенам относятся также кондитерские пены, торты и др.

Таким образом, пенообразование во многих случаях является основным содержанием и средством решения технологической задачи, но большей частью пенообразование проявляет себя как побочное явление, не связанное с целями основного процесса и даже оказывающее на него весьма вредное влияние.

Например, вспенивание растворов алканоламинов - абсорбентов кислых газов — одна из главных проблем эксплуатации установок очистки углеводородов и технологических жидкостей от кислых газов. Следствием этого является повышенный унос абсорбента с газом, который в дальнейшем попадает на установку осушки газа и отрицательно влияет на свойства адсорбента (цеолита №А), и, следовательно, снижает производительность установки по газу.

Основной причиной вспенивания, по мнению исследователей [1], является действие примесей, попадающих с газом в абсорбер, таких как углеводородный конденсат, пластовая вода, песок, окалина, сульфиды железа, некоторые ингибиторы коррозии, различные поверхностно -активные вещества (ПАВ). В основном, такое заключение не находит экспериментальной поддержки и не имеет какого-либо теоретического обоснования.

В литературе представлены различные модели структуры пенной ячейки, математический аппарат для расчета характеристик получившейся пены. Однако в литературных источниках не дано теоретическое обоснование причин формирования пены, не описаны сведения о возможности возникновения пен на уровне структуры молекул и их взаимодействия.

Цель и задачи исследования

Цель работы состояла в разработке математической модели и комплекса программ, позволяющих оценить пенообразующую способность растворов.

Реализация поставленной цели включала в себя решение следующих задач: анализ математических моделей возникновения пены; анализ комплексов программ для достижения поставленной цели; изучение возможностей существующего математического аппарата для описания процессов взаимодействия молекул при формировании структур, способствующих пенообразованию; построение новой математической модели процесса пенообразования на основе численных методов квантовой и физической химии; анализ основных энергетических характеристик и геометрических структур, полученных в результате квантово-химических расчетов, для молекул алканоламинов, ингибиторов кислотной коррозии и продуктов их разрушения; разработка программного комплекса для оценки пенообразующей способности многокомпонентных систем; оценка пенообразующей способности аминовых растворов с помощью разработанного программного комплекса.

Методы исследования

При построении математической модели использован аппарат квантовой и физической химии. Для решения задачи моделирования был выбран полуэмпирический метод РМЗ, для корректировки результатов использовался неэмпирический метод в базисе STO-3G.

При выполнении работы применялись программные комплексы МОР АС и Chem Office, а также программа визуализации ChemCraft, которые обеспечивали надежность и корректность квантово-химических расчетов.

Научная новизна

Разработана математическая модель, основой которой служат закономерности, связывающие фундаментальные физические характеристики структуры и свойств компонентов растворов со способностью раствора к пенообразованию.

Впервые в качестве критерия оценки возникновения пены предложена физико-химическая характеристика - потенциал Леннарда-Джонса.

Разработан алгоритм оценки пенообразующей способности раствора.

На основе разработанной математической модели и алгоритма оценки вспенивания растворов впервые определены причины пенообразования растворов алканоламинов, ингибиторов кислотной коррозии, продуктов их деструкции и взаимодействия.

На защиту выносятся следующие основные положения:

• математическая модель пенообразования в растворах, основой которой является зависимость пенообразования от потенциала Леннарда-Джонса;

• алгоритм расчета для оценки пенообразующей способности раствора;

• программный комплекс для оценки пенообразующей способности растворов.

Практическая значимость

На основании математической модели и алгоритма предложен программный комплекс СЬетБой (№ 2010613559 от 31 мая 2010 г.), позволяющий рассчитывать основные физико-химические характеристики соединений для оценки пенообразующей способности раствора.

Совокупность результатов, полученных в данной работе, является научной основой для поиска и создания эффективных пенообразователей и пеногасителей, которые могут быть применены в различных технологических процессах.

Разработанный программный комплекс СЬет8ой используется на предприятиях «Астрасорб», «Аквапласт», «Позитрон».

Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются при чтении лекций и при проведении лабораторно — практических занятий в курсах «Нефтехимия», «Коллоидная химия» и «Квантово-химические исследования структуры и взаимодействий в химии» у студентов химического факультета Астраханского государственного университета.

Апробация работы

Основные результаты работы представлены и доложены на различных Международных и Российских конференциях, среди которых: Международная научная конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии в исследованиях молодых ученых» (Астрахань, 2006), II Международный симпозиум «Разделение и концентрирование в аналитической химии и радиохимии» (Краснодар, 2005), Международная научно-практическая конференция «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования» (Астрахань, 2007 г), Международная конференция «Средства и методы экологической безопасности» (Астрахань, 2005), II Международная конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии» (Астрахань, 2008), III Международная конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии» (Астрахань, 2009), Международная научная конференция «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2009», IV Международная конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии» (Астрахань, 2010), Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2010».

Публикации

По материалам диссертации опубликована 21 статья в журналах и материалах Международных научных конференций, из них 5 статей в периодических и научно-технических изданиях, выпускаемых Российской Федерацией, в которых ВАК рекомендует публикацию основных научных результатов диссертации. Создана программа для ЭВМ «Программный комплекс для расчета основных характеристик пенообразования» (№2010613559), зарегистрированная в Федеральном институте промышленной собственности.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ОСНОВНЫХ ВЕЛИЧИН п - число ячеек в единице объема пены; Ур - объем пенного пузырька; V/— объем жидкости в пленках; Уь — объем жидкости в каналах; а - размер ребра полиэдра; к - толщина пленки; ра — капиллярное давление в канале Гиббса- Плато; г - средний эквивалентный радиус ячейки;

ГК — радиус кривизны поверхности канала Гиббса-Плато; ф — вероятность формирования пены; Ар— избыточное давление в пене; с - концентрация отдельных веществ в водном растворе; а - поляризуемость молекул; р - дипольные моменты молекул;

Е - потенциал Леннарда-Джонса;

Т— температура; ц - ионная сила раствора; ег - диэлектрическая проницаемость; о - диэлектрическая постоянная; г. - заряды катиона и аниона у солей в водном растворе; Цг — заряды частиц;

Кх — сумма координационных чисел сольватации аниона и катиона; - результирующая волновая функция;

Г - оператор кинетической энергии; и - потенциальная энергия;

Н2 — постоянная Планка;

V2 - оператор Лапласа; с{ — коэффициент при волновой функции <рг;

Ж— общая энергия;

Н— гамильтониан молекулы; с1т — элементарный объем; а, ап - индексы атомных ядер;

Р, Д, - индексы электронов;

Нщ — энергия электрона в поле ядерного остова; диамагнитная восприимчивость; р1 — индекс свободной валентности; ра, я — порядок связей аил;

М-число электронов в соответствующей занятой орбитали С - постоянная Кирквуда-Мюллера; Рэ - суммарный дипольный момент; р - плотность раствора; ИА - число Авагадро;

Мг — молекулярная масса вещества; В - постоянная отталкивания; К - средняя кратность пены; Нг — высота столба пены; £> - дисперсность пены;

- среднее время жизни единичной пленки; б - удельная поверхность пены;

Ар,а - избыточное давление после полного разрушения пены;

В[ - удельная поверхность в момент времени V, гк - радиус кривизны поверхности канала; ра — каппилярное давление; рв - давление в пузырьке;

Р1 - давление в канале;

- коэффициент для пленок пены;

Ъ - коэффициент для каналов пены; п - коэффициент для узла пены; ь - число каналов; п - число узлов;

Епов - поверхностная упругость пены; V - скорость течения жидкости; А - площадь поперечного сечения пены; №эфф — число параллельных каналов в пене; Яг - электрическое сопротивление раствора;

- электрическое сопротивление пены; Нп - высота увеличения фрактального дерева; 0 - угол на стыке пленок (угол Плато) ; а — коэффициент поверхностного натяжения; уп+1- объемная плотность на (п+1)-м уровне; у - свободная поверхностная энергия; /7 - динамическая вязкость раствора; Нг - локальная гидропроводность пены; Нгь - гидропроводность каналов; Нг1 - гидропроводность пленок; дг (I) — произвольное сечение канала; эфф (г^) - эффективный потенциал многоэлектронной системы; - матрица Фока;

Есоге — энергия отталкивания остовов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

• Разработана математическая модель, основой которой служат закономерности, связывающие фундаментальные физические характеристики структуры и свойств компонентов растворов со способностью раствора к пенообразованию.

•Впервые в качестве критерия оценки пенообразующей способности растворов предложена физико-химическая характеристика - величина потенциала Леннарда-Джонса, которая может быть определена из величин дипольных моментов молекул веществ, составляющих раствор, рассчитываемых квантово-механическими методами.

• На основе предлагаемой математической модели разработан алгоритм оценки пенообразующей способности раствора.

•Предложен программный комплекс для оценки пенообразующей способности растворов.

• На основе разработанной математической модели и алгоритма оценки вспенивания растворов определена причина пенообразования систем, содержащих алканоламины, ингибиторы кислотной коррозии и продукты их деструкции: при взаимодействии веществ 1-10 между собой и с кислыми газами, присутствующими в системе, формируются гидрофильные структуры различной степени полярности.

1. Плечев, A.B. Пенообразование и пеногашение в процессах этаноламиновой очистки Текст. / Ф.Р. Исмагилов, Э.А. Абдюкова // Научные и технологичесие аспекты охраны окружающей среды.-2000.-№6.-С. 59-73.

2. Щукин, Е.Д. Коллоидная химия Текст. / Е.Д. Щукин, A.B. Перцов, Е.А. Амелина. М.: Высшая школа, 2004. - 444 с.

3. Кругляков, П.М. Физическая и коллоидная химия Текст. / П.М. Кругляков, Т.Н. Хаскова. М.: Высшая школа, 2005. - 319с.

4. Кругляков, П.М. Пена и пенные пленки / П.М. Кругляков, Д.Р. Ексерова. М.: Химия, 1990.- 427 с.

5. Шевнина, Т.Е. Фрактально-перколяционный механизм разрушения пены Текст. / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук // Тюмень, 2004. С.26.

6. Холмберг, К. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах Текст. / К. Холмберг, Б. И. Йёнссон, Б. Кронсберг, Б. Линдман. -М.: Бином. Лаборатория знаний, 2007. 528 с.

7. Тихомиров, В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения Текст. / В.К. Тихомиров.- М.: Химия, 1983. с.263.

8. Левинский, Б.В. К вопросу о стабилизации пенных масс Текст. / Б.В. Левинский, И.В. Татаринов // Коллоидная химия, 1997. № 1. - 15-21.

9. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа Текст. / Л.Г. Лойцянский. М.: Наука, 2003. - 848 с.

10. Корнев К.Г. Пены в пористых средах Текст. / К.Г. Корнев. М.: Физматлит, 2001. - 192 с.

11. Амелькин C.B. Некоторые особенности пенообразования в пористой среде Текст. / C.B. Амелькин, А.Т. Ахметов, A.A. Губайдуллин, A.B. Шнайдер. Нефтегазовое дело, 2006. - № 2.

12. Иванов Д.О. Имитационная модель процесса пенообразования в алюминиевых расплавах Текст. / Д.О. Иванов, A.A. Аксенов, A.B. Дуб // Металлы, 2005. №6. - С. 60-66.

13. Аксельруд, Г.А. Введение в капиллярно-химическую технологию Текст. / Г.А. Аксельруд, М.А. Альтшулер. М.: Химия, 2003 - 264 с.

14. Венстрем, Е.К. К физике пен и эмульсий Текст. / Е.К. Венстрем, П.А. Ребиндер //Журн. физ. Химии, 1931. № 6. - С. 754.

15. Восканян, О.С. Исследование структурно-реологических свойств эмульсионных продуктов нового поколения Текст. / О.С. Восканян, В.Х. Паронян, Т.В.-Шленская // Хранение и переработка сельхозсырья, 2004. № 10. - С. 17-21.

16. Гриффин, М. Химия поверхностно-активных веществ Текст. / М. Гриффин. М.: ГОЭТАР, 1998. - 516 с.

17. Духин, С. Коагуляция и динамика тонких плёнок Текст. / С.Духин, H.H. Гулёв, Д.С. Дмитров. Киев: Наукова думка, 2001. - 232 с.

18. Иоргачева Е.Г. Структурно-реологические свойства пенообразных масс Текст. / Е.Г. Иоргачева, A.B. Коркач, К.В. Аветисян // Харчова наука i технолопя, 2009. № 1(6).

19. Шароварников А.Ф. Пенообразование и пены для тушения пожара. Состав. Свойства. Применение Текст. / А.Ф. Шароварников, С.А. Шароварников. -М.: ГОЭТАР, 2005 г.

20. Соловьев, М.Е. Компьютерная химия Текст. / М.Е. Соловьев, М.М. Соловьев М.: СОЛОН - Пресс, 2005. - 536 с.

21. Алыков, Н.М. Метод молекулярных орбиталей в приближении Хюккеля Текст. / Н.М. Алыков. Астрахань: ЦНТИ, 1989. - 42 с.

22. Апостолова, Е.С. Квантово-химическое описание реакций / Е.С. Апостолова, А.И. Михайлюк, В.Г. Цирельсон. М.: РХТУ, 1999. - 61 с.

23. Атавин, Е.Г. Построение ЗБ-моделей нециклических молекул в естественных переменных Текст. / Е.Г. Атавин, В.О. Тихоненко // Вестник Омского университета, 1998. №2. - С.35-37.

24. Жидомиров, Г.М. Кластерное приближение в квантово-химических исследованиях хемосорбции и поверхностных структур Текст. / Г.М. Жидомиров, И.Д. Михейкин // Итоги науки. Строение молекул и хим. связь, 1984.-Т. 9.-С. 1-21.

25. Иванов, В.В. Расчетные методы прогноза биологической активности органических соединений Текст. / В.В, Иванов, JI.A. Слета. — Харьков: ХНУ, 2003. 71 с.

26. Каплан И. Г. Введение в теорию межмолекулярных взаимодействий Текст. /И.Г. Каплан. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982 — 312 с.

27. Цирельсон, В.Г. Многоэлектронный атом Текст. / В.Г. Цирельсон, М.Ф. Бобров. -М.: РХТУ, 1999. 51 с.

28. Фудзинага, С. Метод молекулярных орбиталей Текст. / С. Фудзинага.1. М.: Мир, 1983.- 129 с.

29. Кон, В. Электронная структура вещества волновые функции и функционалы плотности Текст. / В. Кон - УФН, 2002. - Т. 172, № 3.- С.336-348.

30. Майер, И. Избранные главы квантовой химии: Доказательства теорем и вывод формул Текст. / И. Майер. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006.-384 с.

31. Пиментел, Г. Как квантовая механика объясняет химическую связь Текст. / Г. Пиментел, Р. Спратли. М.: Мир, 1973 - 331 с.

32. Бейдер, Р. Атомы в молекулах: Квантовая теория Текст. / Р. Бейдер. — М.: Мир, 2001.-532с.

33. Хурсан, С. JI. Квантовая механика и квантовая химия. Конспекты лекций Текст. Уфа: ЧП Раянов, 2005. - 164 с.

34. Барановский, В.И. Квантовая механика и квантовая химия Текст. -М.: Академия, 2008. 384 с.

35. Степанов, Н.Ф. Квантовая механика и квантовая химия Текст. / Н.Ф. Степанов. -М.: Мир, 2001. 519 с.

36. Степанов Н.Ф. Квантовая механика молекул и квантовая химия Текст. / Н.Ф. Степанов, В.И. Пупышев. М.: Изд-во МГУ, 1991. -384 с.

37. Кларк, Т. Компьютерная химия: Пер. с англ. Текст. / Т. Кларк. М.: Мир, 1990.-383 с.

38. Фризен А.К., Хурсан C.JI. // Сб. трудов Всеросс. научн. конф. «Высокомолекулярные соединения. Наука и практика» Уфа, 22-24 сентября 2008. - С. 156-157.

39. Schlecht, М. F. Molecular modeling on the PC / M. F. Schlecht. Wiley-VCH, 1998.-p. 763.

40. Давтян, O.K. Квантовая химия Текст. / O.K, Давтян. М.: Высшая школа, 1962. — 784 с.

41. Фларри, Р. Квантовая химия Текст. / Р. Фларри. М.: Мир, 1985. -472 с.

42. Цюлике, JI. Квантовая химия Текст. / JT. Цюлике. М.: Мир, 1976. -297 с.

43. Компьютерный анализ структуры, функции и эволюции генетических макромолекул: Проблемы интеллектуализации. Сб. трудов — Новосибирск: 1989.

44. Дьюар, M. Теория молекулярных орбиталей в органической химии Текст. / М. Дьюар. М.: Мир, 1972. - 114 с.

45. Заградник, Р. Основы квантовой химии / Р. Заградник, Р. Полак. — М.: Мир, 1990.-412 с.

46. Extension of the РМЗ method on s, p, d basis: Test calculations on organochromium compounds / S. K. Ignatov, A. G. Razuvaev, V. N. Kokorev, and Yu. A. Alexandrov J. Phys. Chem. 1996. V.100. p.6354-6358.

47. Грибов, В.Д. Квантовая химия Текст. / В.Д. Грибов, С.П. Муштахова. М.: Гардарики, 1999. - 387 с.

48. Джонсон, К. Численные методы в химии Текст. / К. Джонсон. М.: Мир, 1983.-238 с.

49. Мелешина, A.M. Курс квантовой механики для химиков Текст. / А.М. Мелешина. -М.: Высш. шк., 1980. 381 с.

50. Минкин, В.И. Теория строения молекул Текст. / В.И. Минкин, Б.Я. Симкин, P.M. Миняев. Ростов-на-Дону: Феникс, 1997 - 560 с.

51. Donald W. Rogers. Computational chemistry using the PC, 3d ed. Wiley-Interscience, 2003. - p. 349.

52. Niketic S.R. Lecture Notes in Chemistry, V.3, The consistent force field. / S.R. Niketic, K. Rasmussen. Springer-Verlag Berlin, 1977.

53. P. von Schleyer. Encyclopedia of computational chemistry New York, John Wiley, Baffins Lane, chichester - 1998. - p. 3375.

54. Самарский, A.A. Численные методы Текст. / A.A. Самарский, A.B. Гулин M.: Наука, 1989. - 430 с.

55. Теория и практика компьютерного моделирования нанообъектов: Справ. Пособие Текст. / Т.А. Романова, П.О. Краснов, С.В. Качин и др. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. - 223 с.

56. Бэкингем, Э. Межмолекулярные взаимодействия: от двухатомных молекул до биополимеров Текст. / Э. Бэкингем. М.: Мир, 1981. -592 с.

57. Бурейко, С.Ф. Кучеров С.Ю. Строение и межмолекулярные взаимодействия в комплексах с водородной связью ряда / С.Ф. Бурейко, С.Ю. Кучеров // Журнал структурной химии, 2009. — №4.I1. Т. 50. — С.739-748.

58. Кафаров, В.В. Принципы математического моделирования химико-технологических систем /В.В. Кафаров, B.JI. Петров, В.Г. Мешалкин. М.: Химия, 1974. - 344 с.

59. Маррел, Дж. Химическая связь / Дж. Маррел, С. Кеттл, Дж. Теддер. -М.: Мир, 1980.-382 с.

60. Химические приложения топологии и теории графов Текст.: Пер. с англ. / Под ред. Р. Кинга. М.: Мир, 1987. - 560 с.

61. Форсайт, Дж. Машинные методы математических вычислений / Дж. Форсайт, М. Малькольм, К. Моулер. М.: Мир, 1980. - 280 с.

62. Stewart J.J. МОРАС: A semiempirical molecular orbital program // J. Computer-Aided Molecular Desing. 1990. V.4. №1. p. 1-105.

63. Аскадский, А.А. Компьютерное материаловедение полимеров, т.1. Атомно-молекулярный уровень Текст. / А.А. Аскадский, В.И. Кондращенко. М.: Научный мир, 1999. - 544 с.

64. Rasmussen К. Lecture notes in chemistry. V.37. Potential energy functions in conformational analysis, Springer-Verlag, Berlin, 1985.

65. Strategies and applications in quantum chemistry. From molecular astrophysics to molecular engineering. / Edit, by Y. Ellinger, M. Defranceschi Kluwer, 2002. p. 461.

66. Губанов, В.А. Полуэмпирические методы молекулярных орбиталей в квантовой химии Текст. / В.А. Губанов, В.П. Жуков, А.О. Литинский -М.: Наука, 1976.-124 с.

67. Попл, Дж. Квантово-химические модели Текст. — УФН, 2002. Т. 172, № 3. - С.349-356.

68. Бурштейн, К.Я. Квантово-химические расчеты в органической химии и молекулярной спектроскопии Текст. / К.Я. Бурштейн, П.П. Шорыгин. -М.: Наука, 1989. 104 с.

69. Молекулярные структуры: Прецизионные методы исследования: Пер. с англ. / Под ред. А. Доменикано, И. Харгиттаи // Симонетта М., Гавезотти А., Кучицу К. и др. М.: Мир, 1997. - 671 с.

70. Алыков, Н.М. Математическая модель пенообразования растворов, основанная на поляризационных представлениях Текст. / Н.М. Алыков, М.Н. Котельникова // Экологические системы и приборы. -2010.- №10.- С.28-32.

71. Котельникова, М.Н. Математическое моделирование процессов пенообразования Текст. / М.Н. Котельникова, Н.М. Алыков // Инженерная физика. — 2010. № 11. — С.43-46.

72. Кнорре Д.Г. Физическая химия / Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, B.C. Музыкантов. -М.: Высш.шк., 1990. 416 с.

73. Краткий справочник физико-химических величин / под ред. A.A. Равделя, A.M. Пономаревой. Л.: Химия, 1983 - 232 с.

74. Хобза, П. Межмолекулярные комплексы: Роль вандерваальсовых систем в физической химии и биодисциплинах Текст. / П. Хобза, Р. Заградник-М.: Мир, 1989. 376 с.

75. Межмолекулярные взаимодействия: от двухтомных молекул до биополимеров. Пер. с анг. / Под ред. Б. Пюльмана. — М.: Мир, 1981. 592 с.

76. Котельникова, М.Н. Формирование и гашение пен в технологических аминовых растворах Текст. / М.Н. Котельникова //

77. Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии: Материалы II Международной науч. конф. 15-17 апреля 2008г. — Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет». — 2008. — С. 35-42.

78. Кесслер Ю.М. Сольвофобные эффекты / Ю.М. Кесслер, A.JI. Зайцев. -Л.: Химия, 1989. 312 с.

79. Кесслер Ю.М. Экспериментальное и теоретическое исследование гидрофобных эффектов / Ю.М. Кесслер, H.A. Абакумова // Изв.ВУЗов. Химия и хим. техн., 1982. -Т.25. -№.2. С. 162-178.

80. Структурная самоорганизация в растворах на границе раздела фаз / отв. ред. А.Ю. Цивадзе. М.: Издательство ЛКИ, 2008. - 544 с.

81. Кобзев, Г. И. Применение неэмпирических и полуэмпирических методов в квантово-химических расчетах Текст. / Г.И. Кобзев. — Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. 150 с.

82. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010613559. Программный комплекс для расчета основных характеристик пенообразования № 2010613559, зарег. 31 мая 2010.

83. Котельникова, М.Н. Поиск и испытание пеногасителей для систем очистки газового конденсата от кислых газов Текст. / М.Н. Котельникова, Н.М. Алыков //Технологии нефти и газа. — 2009. №4.-С.23-29.

84. Алыков, Н.М. Изучение соединений, содержащих диэтаноламин, ингибиторы кислотной коррозии и продукты их разрушения Текст. / Н.М. Алыков, М.Н. Котельникова, Н.В.Золотарева, С.Н. Фидурова // Технологии нефти и газа. — 2008. №1. - С. 34-40.

85. Котельникова, М.Н. Новые эффективные пеногасители для аминовых растворов Текст. / М.Н. Котельникова // Геология, география и глобальная энергия. 2008. - №3. - С. 131-134.

86. Котельникова, М.Н. Создание нового эффективного пеногасителя Текст. / М.Н. Котельникова // Каспийский инновационный форум «Инно-Каспий»: Материалы выступлений. 8-10 февраля 2009 г.

87. Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет». — 2009. — С. 111-112.

88. Куранова, М.Н. (Котельникова) Методика определения диэтаноламина Текст. / М.Н. Куранова, Н.М. Алыков //Экологические системы и приборы. 2005. - № 9. — С. 16-17.

89. Алыков, Н.М. Методика определения диэтаноламина в воде Текст. / Н.М. Алыков, М.Н. Куранова (Котельникова) // Технологии нефти и газа. 2006. - №2.- С.24-25.

90. Старикова H.A. Парциальная мольная теплоемкость и гидрофобные взаимодействия в водных растворов спиртов Текст. / H.A. Старикова, З.Н. Медведь, H.A. Козлов // Изв.вузов. Химия и хим.техн., 1988. — Т.31. — №.6. С.27-30.

91. Ивлев Д.В. Сольвофобные эффекты в смеси метанол — гептан. Молекулярно динамическое моделирование / Д.В. Ивлев, М.Г. Киселев // Журн. физ. химии, 2001. - Т.75. - №.1. - С. 74-77.

92. Дероум, Э. Современные методы ЯМР для химических исследований Текст. / Э. Дероум. М.: Мир, 1992. - 403 с.

93. Исмагилов, Ф.Р. Экология и новые технологии очистки сероводородсодержащих газов / Ф. Р. Исмагилов. — Экология, 2000. -212 с.

94. Калашников, Ю. Я. Основы молекулярной биологической информатики Текст. / Ю.Я. Калашников. — М., 2004. — 66 с.

95. Полак, Б.Т. Введение в оптимизацию Текст. / Б.Т. Полак. М.: Наука, 1983.-384 с.

96. Иванов, В.В. Методы вычислений на ЭВМ Текст. / В.В. Иванов. -Киев: Нак. думка, 1986. -584 с.

97. Молекулярные структуры: Прецизионные методы исследования: Пер. с англ.Текст. / Под ред. А. Доменикано, И. Харгиттаи // Симонетта М., Гавезотти А., Кучицу К. и др. М.: Мир, 1997. - 671 с.

98. Comba, Р. Molecular modeling of inorganic compounds, 2nd ed. Comba P., Hambley T. W. Wiley-VCH, 2000. - p. 250.