Результаты экспериментов опубликованы в журнале Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer (Q1, IF: 2.3).
Данные экспериментов ученых лягут в основу создания опытного образца спектрометра и воссоздания экспериментальных данных в лабораторных условиях. Конечная цель ученых — разработать анализатор для отслеживания уровня хлорсодержащих соединений. Он сможет продлить срок эксплуатации оборудования и сэкономить средства на ремонте.
Хлорорганические соединения присутствуют в нефти, нефтепродуктах и химических реагентах. Они вызывают коррозию оборудования и «отравляют» катализаторы. Это приводит к сбою в работе оборудования и пагубно сказывается на работе производств в целом, а в случае трубопроводной транспортировки нефти это может привести к экологической катастрофе при его прорыве и колоссальным убыткам по устранению результатов происшествия. Ранее ученые Томского политеха разработали модели и программы для анализа спектров.
«В прошлом году мы провели эксперименты в инфракрасном и субмиллиметровом диапазоне для получения высокоточных параметров спектральных линий. Нами было получено больше 10 тысяч линий. Из них мы выбрали наиболее перспективные, на которых можно будет «поймать» и зафиксировать сигнал хлорорганических соединений, даже от небольшого количества. Для продолжения исследования и перехода к опытно-промышленному образцу нам необходимо было экспериментально подтвердить выдвинутую гипотезу», — поясняет профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Олег Уленеков.
Для проведения исследований ученые отделения химической инженерии ТПУ изготовили семь образцов раствора дихлорметана разной концентрации от 5 до 1 000 ppm (миллионная доля соединения – ред.). Эксперименты по моделированию проводились совместно с коллегами в Институте физики микроструктур РАН. Там раствор с концентрацией дихлорметана помещался между приемником и источником излучения в субмиллиметровом диапазоне. Количество зарегистрированных частиц отображалось в реальном времени на спектрограмме. По результатам исследования ученым удалось зафиксировать хлорорганические соединения в выбранном диапазоне с концентрацией в пять частиц на миллион.
«По заранее обозначенным параметрам мощности излучения, стабильности и частоте перестройки оборудования, которые мы просчитали с помощью математического моделирования, нам удалось в лабораторных условиях подтвердить результаты. Величина сигнала оказалась пропорциональна концентрации. Эти результаты позволяют нам приступить к следующему этапу опытных работ», — добавляет Олег Уленеков.
Параллельно с работой над лабораторным макетом анализатора ученые ТПУ приступили к исследованиям следующих хлорорганических соединений – винилхлорида и дихлорэтилена.