Лабораторія фізики і хімії сорбційних процесів
Завідуючий лабораторією к.т.н. В.В.Кутаров.
Лабораторія фізики і хімії сорбційних процесів була утворена у складі Науково-дослідного інституту фізики у вересні 1971 року. Завідувачем лабораторії був призначений к. х. н. Б.М. Кац, який виконував ці обов’язки до липня 2007 р. Після смерті Б.М.Каца завідувачем лабораторією є - д.ф.-м.н. В.В.Кутаров. В значній мірі організація лабораторії була обумовлена інтенсивним світовим розвитком досліджень, спрямованих на створення наукової бази для вирішення проблем охорони навколишнього середовища та захисту працюючих від дії шкідливих речовин, присутніх в атмосфері багатьох підприємств. Внаслідок цього вже с самого початку існування лабораторії фундаментальні дослідження були нерозривно пов’язані з вирішенням практичних питань в плані розробки нових технологій і пристроїв та речовин з новими функціональними властивостями.
В теоретичному плані дослідження проводились і продовжують проводитися у напрямку “Експериментальні і теоретичні дослідження поверхневих явищ та їх технологічне застосування”, у межах якого держбюджетні теми виконуються в лабораторії на протязі останніх 30 років. Дослідження в галузі поверхневих явищ завжди були пріоритетними в Україні і з початку ХХ сторіччя виконувались і продовжують виконуватись як в теоретичному, так і в практичному плані в різних наукових центрах Міносвіти і науки, НАН і галузевих міністерств України. На відміну від інших організацій, в лабораторії були започатковані дослідження адсорбції низькомолекулярних речовин такими поглиначами, що набухають в процесі адсорбції, а саме природними і синтетичними іонообмінниками та протеїнами. У результаті були одержані феноменологічні рівняння, за допомогою яких по-перше у світовій практиці стало можливим здійснити кількісний опис вказаних явищ, котрі визначають своєрідність поведінки іонообмінників в процесі сорбції.
В продовження цих досліджень на цей час основні зусилля лабораторії зосереджені на розробці універсальних залежностей для опису рівноважної адсорбції газів та парів низькомолекулярних речовин адсорбентами різних типів, а саме активованим вугіллям, цеолітами та синтетичними іонообмінниками. Такі залежності конче необхідні для створення загальної теорії сорбції низькомолекулярних речовин адсорбентами з неупорядкованою структурою, а застосування цих залежностей має велику практичну цінність завдяки скороченню дорогоцінного, а іноді й небезпечного адсорбційного експерименту.
Поряд з цим в останній час окрема увага поділялась вивченню впливу на адсорбційний процес рельєфу шорсткуватої поверхні, оскільки урахування нанорозмірних ефектів поверхні вкрай необхідне для з’ясування особливостей механізму адсорбції на таких поверхнях. У якості другого окремого напрямку сучасних досліджень слід виділити вивчення можливості застосування актуального на цей час методу QSAR (кількісна характеристика поверхні – реакційна активність) для розрахунку і прогнозування адсорбційних параметрів за допомогою обчислених характеристик їх інформаційного змісту. Одержані таким чином результати вже дали змогу установити роль окремих атомів і функціональних груп адсорбатов в процесі їх адсорбційного зв’язування, а також дозволили розрахувати адсорбційні параметри багатьох низькомолекулярних речовин без проведення яких-небудь додаткових експериментів.
Здобуті результати були частково узагальнені у докторській та трьох кандидатських дисертаціях, а також опубліковані у чисельних наукових статтях, надрукованих у фахових вітчизняних та міжнародних журналах. Окремі результати виконаних досліджень були предметом доповідей на багатьох вітчизняних та міжнародних симпозіумах і конференціях.
В практичному плані зусилля лабораторії були зосереджені на розробці нових засобів індивідуального захисту органів дихання та зору, а також створенню нових пристроїв та технологій у сфері охорони навколишнього середовища, а саме для очищення атмосфери та водних потоків від шкідливих речовин. Вказані технології та пристрої, захищені авторськими свідоцтвами СРСР та патентами України, були впроваджені на багатьох підприємствах колишнього СРСР і незалежної України. Серед інших розробок слід відзначити водоочисну установку “Мідія-05”, яка на протязі 1993-2006 років була впроваджена у чисельних організаціях та комерційних структурах Одеської та Миколаївської областей.
Водоочисна установка «Мідія – 05»
Подальші дослідження лабораторії в практичному плані були пов’язані з розробкою нового наукового направлення в технології нових матеріалів з заданими властивостями – створенню специфічних індикаторних адсорбентів, які змінюють свій колір внаслідок поглинання тієї чи іншої шкідливої речовини із газоповітряної суміші. В основу цієї технології були покладені одержані в лабораторії фундаментальні результати по встановленню механізму міжмолекулярної взаємодії окремих функціональних груп іонообмінних матеріалів з низькомолекулярними речовинами кислотного та основного типів. Створення індикаторних адсорбентів нового покоління послужило основою при розробці широкого кола нових приладів та пристроїв, насамперед нової індикаторної протигазної коробки марки МКП-К і МКП-Д та фізико-хімічних фільтрів марки ФХІ для чутливих газових сенсорів, які з успіхом демонструвались на декількох вітчизняних та міжнародних науково-технічних виставках.
Перелік основних публікацій за 1991 – 2009 рр.
- Кац Б.М., Кутовая Л.М., Кутаров В.В. Сорбция паров воды карбоксилсодержащим хемосорбционным волокном в различных ионных формах // Журнал прикладной химии. - 1991.- Т. 64, N 4. – С. 846-849.
- Кац Б.М., Кутовая Л.М., Кутаров В.В. Кинетика сорбции паров воды анионообменными волокнами на основе целлюлозы и полиакрилонитрила // Журнал прикладной химии. - 1991.- Т. 64, N 8. – С. 1713-1716.
- Кац Б.М., Кутовая Л.М., Кутаров В.В. Сорбция паров воды карбоксилсодержащим хемосорбционным волокном в формах двухзарядных катионов // Журнал прикладной химии. - 1992. - Т. 65, N 6. – С. 1303-1307.
- Kats B.M., Kutarov V.V. Adsorption of the vapour of low-molecular substances by swelling polymers // Adsorption Science & Technology. – 1993. – V. 10, N 1. – P. 30-35.
- Kats B.M., Kutarov V.V., Chagodar A.A. Applications of non-linear diffusion equations to the kinetics of water vapour adsorption by polymeric fibres // Adsorption Science & Technology. – 1993. – V. 10, N 4. – P. 269-275.
- Кутаров В.В., Кац Б.М. Определение фрактальной размерности ионообменных волокон по данным адсорбционного эксперимента // Журнал физической химии. – 1993. – Т. 67, N 9. – C. 1854-1856.
- Кутаров В.В., Кац Б.М. Применение теоретико-информационных индексов для описания теплот адсорбции галогенметанов на графитированной саже // Журнал физической химии – 1993. – Т. 67, N 6 – C. 1199-1200.
- Кутаров В.В., Кац Б.М. Корреляция между термодинамическими параметрами и теоретико-информационными индексами органических веществ при их адсорбции из водных растворов на неполярных сорбентах // Химия и технология воды. - 1993. – Т. 15, N 1. – C. 29-33.
- Кац Б.М., Стрикаленко Т.В., Длубовский Р.М., Попова Е.В., Гурская Н.В. Доочистка днестровской водопроводной воды с помощью бытового фильтра // Химия и технология воды. – 1993. – Т. 15, № 11-12. – С. 772-775.
- Кац Б.М., Кутаров В.В. Расчет и прогнозирование газохроматографических индексов удерживания низкокипящих галогенсодержащих соединений с помощью топологических моделей// Журнал физической химии – 1994. – Т. 68, № 11. – С. 2057-2061.
- Тарасевич Ю.И., Нечаев В.А., Руденко В.М., Иванова З.Г., Кац Б.М. Получение и свойства угольно-минеральных сорбентов // Коллоидный журнал. – 1995. - Т. 57, N 2. – C. 240-246.
- Kats B.M., Kutarov V.V. Fractal Dimension of Polymer Sorbents // Langmuir. – 1996. – V. 12, N 11. – P. 2762-2764.
- Кац Б.М., Стрикаленко Т.В., Попова Е.В., Длубовский Р.М., Нестеренко Н.П., Гурская Н.В. Оценка эффективности доочистки питьевой воды с помощью водоочистной установки средней производительности «Мидия-05» // Химия и технология воды. – 1996. – Т. 18, № 1. – С. 90-94.
- Kutarov V.V., Kats B.M. Prediction of adsorptional Henry constants using the Corresponding States Principle // Adsorption Science & Technology. – 1998. – V. 16, N 1. – P. 1-4.
- Kats B.M., Kutarov V.V. A modified BET equation for polylayer adsorption // Adsorption Science & Technology. – 1998. – V.16, N 4. – P. 257-262.
- Кац Б.М., Длубовский Р.М., Кутовая Л.М., Авасапова А.Н., Макаренко И.В. // Украинский химический журнал. – 1998. – Т. 64, N 1. – С. 30-34.
- Kats B.M., Kutarov V.V., Kutovaya L.M. Adsorption of water vapour by chemisorptive fibre with different counter-ions // Colloids and Surfaces. A: Physicochemical and Engineering Aspects. – 1999. V. 157, N1. – P. 95-99.
- Kutarov V.V., Kats B.M. Prediction of the Henry law constants for vapours organic molecules of the rigid pivot type // Adsorption Science & Technology. – 1999. – V. 17, N 4. – P. 295-301.
- Kutarov V.V., Kats B.M. Using of the lattice model for description of isotherms of organic substances adsorption from water solutions // Adsorption Science & Technology. – 2001 – V. 19, N 4. – P. 273-278.
- Czepirski L., Balus M.R., Kutarov V.V. Analysis of methane adsorption isotherms on active carbons // Annales UMSC, Sectio AA Chemia, 2001. - Vol. LVI. – P. 165-170.
- Кац Б.М., Малышко С.А. Проблемы и перспективы обеззараживания сточных вод станций биологической очистки с помощью ультрафиолетового облучения // Вода и водоочистные технологии - – 2001. - №1. – С. 34-36.
- Кац Б.М., Длубовский Р.М., Иоргов А.И. Особенности конструкции и опыт использования локальных водоочистных установок // Вода и водоочистные технологии - – 2002. - №1. – С. 37-45.
- Staszczuk P., Sternik D., Kutarov V.V. Analysis of Energetic Heterogeneity of HgBa2Ca2Cu3O8+δ Surfaces. Q-TG and Q-DTG data // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry – 2002. – V. 69. – P. 23-36.
- Staszczuk P., Kutarov V.V., Planda M. Total Heterogeneity of Al2O3 Surface. Programmed n-Octane Thermodesorption under Quasi-Isothermal Conditions // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry – 2003. – V. 71. – P. 445-458.
- Кутаров В.В. Модифицирование экспоненциальной изотермы для описания монослойной адсорбции на гетерогенной поверхности // Украинский химический журнал. - 2003. – Т. 69, № 10. – С. 87-90.
- Кутаров В.В. Прогнозирование константы Генри на основе термодинамической теории подобия // Вісник Одеського національного університету. Хімія. - 2003. – Вип. 8. – С. 211-218.
- Planda-Czyz M., Staszczuk P., Kutarov V.V. – Annals of Polish Chemical Society. – 2003. – V. 2. – P. 694.
- Staszczuk P., Sternik D., Chadzynski G.W., Kutarov V.V. Characterization of Physicochemical Properties of High-temperature Superconductor Surfaces Using Nitrogen Adsorption // J. Alloys & Compounds. – 2004. – V. 367. – P. 277-282.
- Kutarov V.V., Kats B.M. Prediction of Henry’s Law Constants Basing on the Corresponding States Theorem // Adsorption Science & Technology. – 2004. – V. 22, N 5. – P. 393-400.
- Robens E., Dąbrowski A., Kutarov V. V. Comments on Surface Structure Analysis by Water and Nitrogen Adsorption // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – V. 76. - 2004. – P. 647-657.
- Кутаров В.В., Кац Б.M. Определение фрактальной размерности ансамбля адсорбированных молекул // Теоретическая и экспериментальная химия. - 2004. – Т. 40, № 3. – С. 140-144.
- Кац Б.М., Пурич А.Н., Солдаткина Л.М. Адсорбция красителей и ПАВ на активном угле Фильтрасорб 300 // Украинский химический журнал. – 2005. - Т. 71, № 2. – С. 89-93
- Кутаров В.В., Витюк А.Н., Кац Б.М. Изотермы монослойной адсорбции и модель неупорядоченной среды // Теоретическая и экспериментальная химия. - 2006. – Т. 42, № 3. – С. 189-193.
- Кац Б.М., Длубовский Р.М., Шевченко В.Н. Индикаторные фильтры для газовых сенсоров // Сенсорна електроніка і мікросистемні технології. – 2006. - №.3 – C. – 101-112.
- Солдаткина Л.М., Пурич А.Н., Кац Б.М. Адсорбция эмульгированной нефти из морской воды // Химия и технология воды. – 2006. - Т. 28, № 2. - С. 117-124.
- Кац Б.М., Длубовский Р.М. Особенности пробоподготовки при сенсорном анализе топочных газов // Сенсорна електроніка і мікросистемні технології. – 2006. – № 4. – C. 61-66
- Kutarov V.V., Robens E., Kats B.M. Universal dependence for polylayer adsorption isotherms description // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2006. – Vol. 86, N 1. – P. 35-38.
- Кутаров В.В., Барышев В.П., Кац Б.М. Новое приближение для описания изотерм ленгмюровской адсорбции с помощью функции Грэхема // Украинский химический журнал. - 2007. – Т. 73, № 6. – С. 100-104.
- Information – theoretic indices usage for the prediction and calculation of octanol-water partition coefficient// Acta Polonial Parmacentica-Drug Rescarch. 2007. № 4. Р. 127-138.
- Селективная сорбция паров воды из газовых смесей содержащих Н2S, SO2, NO2, NO и CO, на сульфостирольном катионите КУ-23 в различных ионных формах. Журнал прикладной химии. 2007. Т. 80. Вып. 6. С. 938-942
- Кац Б.М., Длубовский Р.М..Иоргов А.И.Особенности сенсорного определения концентрации оксида углерода в атмосфере замкнутых обитаемых помещений// Сенсорна електроніка і мікросистемні технології. – 2008. – № 3. – C. 54-58.
- Кутаров В.В., Длубовский Р.М., Шевченко В.Н. Модифицированное уравнение изотермы полислойной адсорбции//Теорет. и экспериментальная химия.2009. Т.45.№3.С 176-179.
- Кутаров В.В. Універсальні залежності константи Генрі процесу адсорбції//Доповіді національної академії наук України.2009..№6.С 151-155.76-179.
- Kutarov V. Robens E., Adolphs J. , Bischoff A., Valdemar, Schreiber A., Skrzypiec K.Adsorption Measurements at Lunar regolith// The Seventh International Symposium Effects of Surface Heterogeneity in Adsorption and Catalysis on Solids, ISSHAC-7 ,5-11 July 2009, Kazimierz Dolny, Poland
