1. No 127 (2023)
Sciences of Europe
(Praha, Czech Republic)
ISSN 3162-2364
The journal is registered and published in Czech Republic.
Articles in all spheres of sciences are published in the journal.
Journal is published in Czech, English, Polish, Russian, Chinese, German and French, Ukrainian.
Articles are accepted each month.
Frequency: 24 issues per year.
Format - A4
All articles are reviewed
Free access to the electronic version of journal
Edition of journal does not carry responsibility for the materials published in a journal.
Sending the article to the editorial the author confirms it’s uniqueness and takes full responsibility for possible
consequences for breaking copyright laws.
Chief editor: Petr Bohacek
Managing editor: Michal Hudecek
• Jiří Pospíšil (Organic and Medicinal Chemistry) Zentiva
• Jaroslav Fähnrich (Organic Chemistry) Institute of Organic Chemistry and Biochemistry
Academy of Sciences of the Czech Republic
• Smirnova Oksana K., Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, Department of History
(Moscow, Russia);
• Rasa Boháček – Ph.D. člen Česká zemědělská univerzita v Praze
• Naumov Jaroslav S., MD, Ph.D., assistant professor of history of medicine and the social
sciences and humanities. (Kiev, Ukraine)
• Viktor Pour – Ph.D. člen Univerzita Pardubice
• Petrenko Svyatoslav, PhD in geography, lecturer in social and economic geography.
(Kharkov, Ukraine)
• Karel Schwaninger – Ph.D. člen Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava
• Kozachenko Artem Leonidovich, Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, Department
of History (Moscow, Russia);
• Václav Pittner -Ph.D. člen Technická univerzita v Liberci
• Dudnik Oleg Arturovich, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, De-
partment of Physical and Mathematical management methods. (Chernivtsi, Ukraine)
• Konovalov Artem Nikolaevich, Doctor of Psychology, Professor, Chair of General Psy-
chology and Pedagogy. (Minsk, Belarus)
«Sciences of Europe» -
Editorial office: Křižíkova 384/101 Karlín, 186 00 Praha
E-mail: info@european-science.org
Web: www.european-science.org
2. CONTENT
BIOLOGICAL SCIENCES
Aliyeva A.
ON THE TAXONOMIC COMPOSITION OF FAMILY
BRASSICACEAE BURNETT, DISTRIBUTED IN THE FLORA
OF NAKHCHIVAN AUTONOMOUS REPUBLIC OF
AZERBAİJAN.................................................................4
CHEMICAL SCIENCES
Ahmedova C.
INVESTIGATIONS OF CHEMICAL INTERACTION AND
GLASS FORMATION IN THE SYSTEM As2S3 – TlGaTe2 ..8
Artykova Zh., Beisenbayev O., Sakibayeva S.
POLYMER MATERIALS FOR IMPROVING THE
RHEOLOGICAL PROPERTIES OF DRILLING FLUIDS .....13
Akhalbedashvili L., Gagniashvili N.
DESORPTION OF LEAD (II), CADMIUM (II) AND ZINC
(II) ADSORBED BY GEORGIAN NATURAL MORDENITE
...................................................................................20
ECONOMIC SCIENCES
Fatenok-Tkachuk A., Asyutin A.
ANALYSIS TOOLS TO ASSESS THE SOCIAL
RESPONSIBILITY OF THE ENTERPRISE FOR
DEVELOPMENT MANAGEMENT NEEDS ....................24
Mehdiyev M.
RISK SUPERVISION IN THE BANKING SECTOR............30
HISTORICAL SCIENCES
Afanasyeva Z.
ESSAY ON THE HISTORY OF THE EDUCATIONAL AND
AUXILIARY UNITS LIBRARIES OF KYIV COMMERCIAL
INSTITUTE (1906-1920) .............................................34
MEDICAL SCIENCES
Izekenova A., Askarov D., Rakhmatullina A.,
Darisheva D., Baidildinova G., Izekenova A.
EXPLORING DIGITAL ISSUES IN ADDRESSING
POPULATION AGING IN THE REPUBLIC OF
KAZAKHSTAN.............................................................42
Ibrahimov M., Ibrahimova L., Huseynova R.
ENDOCRINE DISEASES IN PRACTICE OF A FAMILY
DOCTOR AND DENTIST..............................................49
Sattarov T.
OPTIMIZATION OF THE REHABILITATION OF PATIENTS
WITH PARANOID SCHIZOPHRENIA............................52
PEDAGOGICAL SCIENCES
Karipbayeva R., Haas M.,
Bakirova K., Kanayev A.
DEVELOPMENT OF CRITICAL THINKING SKILLS IN THE
CONTEXT OF DIGITALIZATION OF EDUCATION .........57
Kharytonova V.
DESIGNER ACTIVITIES OF STUDENTS IN THE PROCESS
OF TECHNOLOGICAL EDUCATION .............................61
Salmanov V.
INTEGRATION OF SCIENCE AND EDUCATION AS THE
BASIS OF THE MODERN EDUCATIONAL PROCESS.....65
Demchenko I., Bilan V.
COMPETENCE CHARACTERISTICS OF THE TEACHER OF
THE INCLUSIVE PRIMARY SCHOOL ............................68
Nahaichuk О.
FORMATION OF COMPETENCES IN LIFE SAFETY AND
LABOR PROTECTION OF FUTURE SCIENCE TEACHERS
IN THE PROCESS OF PROFESSIONAL TRAINING.........73
SOCIAL SCIENCES
Bolatkhan U., Haas M.,
Bakirova K., Kanayev A.
METHODS OF FORMATION OF FUNCTIONAL LITERACY
IN BIOLOGY LESSONS ................................................80
3. TECHNICAL SCIENCES
Frolov V., Nesterenko S.,
Baistruk O., Frolov O.
SCIENTIFICALLY BASED RECOMMENDATIONS FOR THE
FORMATION OF SPATIAL SUPPORT FOR
ENVIRONMENTAL MONITORING OF URBAN LAND
USE............................................................................85
Xankishiyeva T.
INVESTIGATION OF THE DEPENDENCE OF
DEFORMATION OF WELL SEAl OF A WIRE ROD PUMP
..................................................................................97
Xin Du, Tarelnyk V., Konoplianchenko Ie.
RESEARCH ON SKH51+WC+B83 COMPOSITE
GRADIENT COATING BY ESD METHOD....................102
Kliuiev O., Stupak B.
OPTIMIZATION OF THE REACTIVE POWER ROTOR
CIRCLE OF THE DOUBLY FED MACHINE...................111
Rossikhin N.
HEAT TRANSFER EQUATIONS IN FLOW-THROUGH
PHASE TRANSITION HEAT ACCUMULATORS WITH
DIFFERENT HEAT EXCHANGE SURFACES .................119
4. 4 Sciences of Europe # 127, (2023)
BIOLOGICAL SCIENCES
О ТАКСОНОМИЧЕСКОМ СОСТАВЕ СЕМЕЙСТВА BRASSICACEAE BURNETT,
РАСПРОСТРАНЕННЫХ ВО ФЛОРЕ НАХЧЫВАНСКОЙ АВТОНОМНОЙ РЕСПУБЛИКИ
АЗЕРБАЙДЖАНА
Алиева А.М.
Доктор философии по биологическим наукам
Преподаватель Нахчыванского Государственного Университета,
Азербайджан, Нахчыван
ON THE TAXONOMIC COMPOSITION OF FAMILY BRASSICACEAE BURNETT, DISTRIBUTED
IN THE FLORA OF NAKHCHIVAN AUTONOMOUS REPUBLIC OF AZERBAİJAN
Aliyeva A.
Doctor of philosophy in biological sciences
Teacher of Nakhchivan State University,
Azerbaijan, Nakhchivan
DOI: 10.5281/zenodo.10039317
АННОТАЦИЯ
В стате приведено количество родов и видов семейства Brassicaceae Burnett. - распространенных во
флоре в Мире, Азербайджанской Республике и Нахчыванской Автономной Республике. Роды и виды, при-
надлежащие к семейству Brassicaceae Burnett распространеных во флоре Нахчыванской Автономной Рес-
публики приведены в таблице. Название их записаны на латинском и русском языках. В таблице проана-
лизирована и дана информация о родах, представленных большим и меньшим количеством видов (обозна-
чено числом видов).
Виды рода Cymatocarpus O.E. Schultz - Cymatocarpus Grossheimii N.Busch семейства Крестоцветные и
виды рода Peltariopsis N.Busch - Peltariopsis Grossheimii N.Busch являются эндемичными растениями
флоры Азербайджана.
Aethionema edentulum N.Busch, Crambe Armena N.Busch, Erysimum crassipes Fisch. и К.А. Mey., Isatis
Karjaginii Schischk., Isatis nummularia Trautv., Isatis ornithorhynchus N. Busch., Isatis Steveniana Trautv. (I.
anceps N. Busch), Sameraria glastifolia (Fisch. & C.A. Mey.) Boiss., Sterigmostemum acanthocarpum Fisch. и
К.А. Мэй., (Malcolmia aict. p. p.), Strigosella intermedia (C.A. May.), Botsch. (Malcolmia taraxafolia Balb.) -
Стригозелла средняя, виды Zuvanda (Dvorak) Askerova Zuvanda Meyeri (Boiss.) Askerova (Malcolmia Meyeri
Boiss.) являются субэндемичными растениями.
Также упомянуты виды семейства, характерные для флоры Нахчыванской АР и Азербайджана. Ряд
видов семейства Крестоцветные занесены в «Красную книгу». В статье также приведены представители
семейства, занесенные в «Красную книгу» Азербайджанской Республики и Нахчыванской Автономной
Республики, и информация об их статусе.
ABSTRACT
The article shows the number of genera and species of the Brassicaceae Burnett family, widespread in the
flora of the world, the Republic of Azerbaijan, and the Nakhchivan Autonomous Republic. The genera and species
belonging to the family Brassicaceae Burnett common in the flora of the Nakhchivan Autonomous Republic are
given in the table. Their names are written in Latin and Russian. The table was analyzed and information was
given about the genera represented by more and fewer species (indicated by the number of species).
Species of the genus Cymatocarpus O.E. Schultz - Cymatocarpus Grossheimii N.Busch of the cruciferous
family and species of the genus Peltariopsis N.Busch - Peltariopsis Grossheimii N.Busch are endemic plants of
the flora of Azerbaijan. Aethionema edentulum N.Busch, Crambe Armena N.Busch, Erysimum crassipes Fisch. и
К.А. Mey., Isatis Karjaginii Schischk., Isatis nummularia Trautv., Isatis ornithorhynchus N. Busch., Isatis Ste-
veniana Trautv. (I. anceps N. Busch), Sameraria glastifolia (Fisch. & C.A. Mey.) Boiss., Sterigmostemum acan-
thocarpum Fisch. и К.А. Мэй., (Malcolmia aict. p. p.), Strigosella intermedia (C.A. May.), Botsch. (Malcolmia
taraxafolia Balb.) - Стригозелла средняя, виды Zuvanda (Dvorak) Askerova Zuvanda Meyeri (Boiss.) Askerova
(Malcolmia Meyeri Boiss.)
Species of the family characteristic of the flora of the Nakhchivan Autonomous Republic and Azerbaijan are
also mentioned. Some species of the cabbage family are listed in the Red Book. The article also provides repre-
sentatives of the family included in the “Red Book” of the Republic of Azerbaijan and the Nakhchivan Autono-
mous Republic, and information about their status.
Ключевые слова: крестоцветные, флора, роды, виды, эндемики, субэндемики.
Keywords: cruciferous plants, flora, genera, species, endemics, subendemics.
5. Sciences of Europe # 127, (2023) 5
Введение
Капустные растения широко распространены в
большинстве регионов Мира. В мировой флоре рас-
пространены более 3000 видов, относящихся к 350
родам семейства капустных [Талыбов Т.Г. и др.,
2021]. В Азербайджане распространено около 248
видов, относящихся к 74 родам [Аскеров А. М.,
2016]. В Нахчыванской Автономной Республике
произрастают 165 видов, собранных в 67 родах се-
мейства [Аскеров А. М., 2016, Талыбов Т.Г. и др.,
2021].
В семейства входят однолетние, двулетние,
многолетние травы и полукустарники. Эти расте-
ния растут в разных природных условиях. Среди
видов имеются декоративные, хозяйственно важ-
ные масличные, плодоносящие и пищевые виды.
Помимо диких видов, известны и культурные пред-
ставители.
Материал и методика.
Исследования охватили территории высоко-
горного пояса, начиная с нижнего горного пояса Ба-
бекского, Джульфинского, Ордубадского и
Шахбузского районов Нахчыванской Автономной
Республики. Исследования продолжались в пери-
оды, когда вегетационный период видов подходит
к концу (октябрь-ноябрь), охватывая периоды ин-
тенсивного распространения первичной весенней
флоры (март-апрель). В ходе экспедиций по участ-
кам и свободным маршрутам были определены эко-
лого-географические условия распространения
Brassicaceae, собраны образцы растений и опреде-
лены виды с помощью определителями. При разра-
ботке таксономии семейства использовался таксо-
номический спектр флоры Нахчыванской Автоном-
ной Республики [Флорa Азербайджана, 1953,
Флорa Европейской части СССР, 1979, Аскеров
А.М. 2016, Талибов Т.Г., Ибрагимов А.Ш., Ибраги-
мов А.М., 2021].
Результаты исследований
Таблица
Сведения о родах и видах Семейства Крестоцветных во флоре Нахчыванской Автономной Республики
приведены в ниже таблице.
П.
№
Название родов по латынца Название родов по русскому
Количество
видов
1. Aethionema R.Br. Крылотычиночник 8
2. Alliaria Heist. ex Fabr. Чесно́чник 1
3. Alyssum L. Бурачо́к 13
4. Arabidopsis (DC.) Heynh. Резухови́дка 3
5. Anchonium DC. Лопастник 1
6. Arabis L. Резу́ха 3
7. Armoracia (Gaertn.) C.A. Mey. & Scherb. Хрен обыкновенный 2 (1 культурных)
8.
Asperuginoides Rauschert (Buchingera Boiss.
& Hohen.)
Бухингер 1
9. Atropatenia F.K. Mey. Атропатения 2
10. Barbarea R.Br. (Campe Dulac) Суре́пка 4
11. Brassica L. Капуста 4 (3 культурных)
12. Bunias L. Сверби́га 1
13. Calepina Adans. Калепина 1
14. Camelina Crantz Рыжик 3
15. Campyloptera Boiss Крылотычинник 1
16. Capsella Medik. Пастушья сумка 1
17. Cardamine L. Сердечник луговой 1
18. Cardaria Desv. Кардария 4
19. Cherianthus L. Желтофиоль 1 (културных)
20. Chorispora R. Br. ex DC. Хориспора 2
21. Clypeola L. Щитница 2
22. Coluteocarpus Boiss. Яруточка 1
23. Conringia Adans. Конрингия 4
24. Crambe L. Катран (Растение) 4
25. Cymatocarpus O.E. Schultz Волноплодник 1
26. Descurainia Webb & Berth. Дескурения 1
27. Diptychocarpus Trautv. Двоякоплодник прямой 1
28. Draba L. Крупка 6
29. Drabopsis C.Koch Крупичка 1
30. Erophila DC. Веснянка 1
31. Eruca Mill. Индау 1
32. Erucastrum C.Presl Индау ресничный 1
33. Erysimum L. Желтушник 13
34. Euclidium R.Br. Крепкоплодный 1
6. 6 Sciences of Europe # 127, (2023)
35. Fibigia Medik. Фибигия 2
36. Goldbachia DC. Гольдбахия 1
37. Hesperis L. (Deilosma Andrz.) Гесперис, ночна́я фиа́лка 3
38. Hymenolobus Nutt. ex Torr. & Gray Многосеьянник 1
39. Iberidella Boiss. Ибериечка 2
40. Isatis L. Вайда 9
41. Lepidium L. Клоповник 10
42. Leptaleum DC. Лепталеум 1
43. Litwinowia Woronow Литвиновия 1
44. Matthiola R.Br. Левко́й, Маттио́ла 1
45. Meniocus Desv. Плоскоплодник 1
46. Murbeckiella Rothm.(Phrine Bub.) Фрин 1
47. Microthlaspi F. K. Mey. Микроярутка 1
48. Myagrum L. Полёвка 1
49. Nasturtium R.Br. Жеруха 1
50. Neslia Desv. Неслия Desv. 2
51. Neotorularia
Новочеточник Hedge & J.
Leonard
2
52. Neurotropis (DC.) F.K. Mey. Яруточка, или Ноккея 3
53. Noccaea Moench Ноккея 1
54. Peltariopsis N.Busch Щитник 2
55. Physoptychis Boiss. Лжерыжик Шовица 1
56. Pseudoanastatica (Boiss.) Grossh. Псевдоанастатика. 1
57. Raphanus L. Редис 2(1-культырных)
58. Rapistrum Crantz Репник 1
59. Rorippa Scop. Жерушник 2
60. Sameraria Desv. Самерария 2
61. Sinapis L. Горчица 1
62. Sisymbrium L. Гулявник 4
63. Sterigmostemum Bieb. Лопастник 3
64. Strigosella Boiss. (Malcolmia aict. p. p.) Стригоселла 3
65. Thlaspi L. Ярутка 2
66. Turritis L. Вяжечка Ба́шенница 1
67. Zuvanda (Dvorak) Askerova Зуванда, Малькольмия 1
Обшее количество видов: 165
Как видно из таблицы, в семействе Alyssum L.-
и Erysimum L.- насчитывается 13 родов, Isatis L. –
9, Lepidium L. - 10, Aethionema R.Br. 8, Draba L.- –
6, а остальные роды представлены меньшим коли-
чеством от 1 до 4 видов. Среди этих растений есть
также эндемичные и субэндемичные виды Азер-
байджанской флоры. Род Cymatocarpus O.E. из
семейства крестоцветные. Шульца - Cymatocarpus
Grossheimii N.Busch - свободные плоды
Гроссгейма, Peltariopsis N.Busch - Peltariopsis
Grossheimii N.Busch - щитовка Гроссгейма
являются эндемичными растениями флоры
Азербайджана [Исмаилов А.Г., Ибрагимов А.Ш.,
2009]. Из семейства Aethionema R.Br. – Род
Крылотычник Aethionema edentulum N.Busch –
Крылотычник беззубый, Род Crambe L.- катран -
Crambe armena N.Busch – Катран армянский, Род
Erysimum L.- Желтушник - Erysimum crassipes
Fisch. & C.A. Mey. - Желтушник толстоногий, род
İsatis L. - Вайда - İsatis Karjaginii Schischk. – Вайда
Карягина, İsatis nummularia Trautav., İsatis
ornithorhynchus N. Busch - птицеклюва, İsatis
Steveniana Trautv. (İ. anceps N. Busch) - Вайда Сте-
вен, Род Sameraria Desv. – Самерария, - Sameraria
glastifolia (Fisch. & C.A. Mey.) Boiss. - Самерария
вайдолистная, губчатоплодная, Род Sterigmostemum
Bieb. –Sterigmostemum acanthocarpum Fisch. & C.A.
Mey. - Стеригмостемум иглоплодный , Род Stri-
gosella Boiss. (Malcolmia aict. p. p.) – Strigosella in-
termedia (C.A.Mey.) Botsch. (Malcolmia taraxafolia
Balb.) – Средная стригоселла, Род Zuvanda (Dvorak)
Askerova - Zuvanda Meyeri (Boiss.) Askerova (Mal-
colmia Meyeri Boiss.) – Зуванда Мейера субэндемые
виды растений для флоры Нахчыванской Автоном-
ной Республики [Исмаилов А.Г., Ибрагимов А.Ш.,
2009, Аскеров А. М. 2016, Талыбов Т.Г. и др. 2021].
Виды семейства крестоцветных, характерные
только для флоры Нахчыванской Автономной Рес-
публики Азербайджана:
Род İsatis L. - Вайда - İsatis brachycarpa C.A.
Mey. - Вайда короткоплодная, İsatis Bungeana Seidl.
– Вайда Бунге.
Род-İsatis Karjaginii Schischk. – Вайда
Карягина, İsatis ornithorhynchus N. Busch - вайда
птицеклювая.
Род Coluteocarpus Boiss. (Яруточка) -
Coluteocarpus vesicaria (L.) Holmboe.
Род Aethionema R.Br. – Aethionema
cardiophyllum Boiss. & Heldr., Aethionema cordatum
(Desf.) Boiss., Aethionema diastrophis Bunge,
Aethionema edentulum N.Busch, Aethionema
fimbriatum Boiss.
7. Sciences of Europe # 127, (2023) 7
Род Atropatenia F.K. Mey. – Atropatenia rosrtata
(N.Busch) F.K. Mey. (Thlaspi rostratum N.Busch),
Atropatenia zangezura ( Tzvel.) F.K. Mey. (Thlaspi
zangezura Tzvel.).
Род Peltariopsis N.Busch –Peltariopsis Gross-
heimii N.Busch.
Род Arabidopsis (DC.) Heynh. - Arabidopsis par-
vula (Schrenk) O.E. Schulz. Род Cymatocarpus O.E.
Schultz - Cymatocarpus Grossheimii N.Busch.
Род Arabis L. - Arabis carduchorum Boiss. (A. ar-
mena N.Busch).
Род Drabopsis C.Koch –Drabopsis nuda (Bel-
anger) Stapf (D. verna C. Koch).
Род Asperuginoides Rauschert (Buchingera Boiss.
& Hohen.) - Asperuginoides axillaris (Boiss. & Ho-
hen.) Rauschert (Buchingera axillaris Boiss. & Ho-
hen.).
Род Fibigia Medik. – Fibiger macrocarpa
(Boiss.) Boiss., Fibigia suffruticosa (Vent.) Sweet.
Род Alyssum L. – Alyssum dasycarpum Steph.
Alyssum persicum Boiss. (A. muelleri Boiss. & Buhse),
Род Litwinowia Woronow –Litwinowia tenuis-
sima (Pall.) Woronow ex Pavl..
Род Sterigmostemum Bieb. –Sterigmostemum
acanthocarpum Fisch. & C.A. Mey..
Род Erysimum L. –Erysimum brachycarpum
Boiss., Erysimum sisymbrioides C.A. Mey., Erysimum
subulatum J. Gay (E. persicum Boiss.).
Род Diptychocarpus Trautv. – Diptychocarpus
strictus (Fisch. ex Bieb.) Trautv..
Род Coluteocarpus Boiss., Род Peltariopsis
N.Busch, Род Cymatocarpus O.E. Schultz, Род Lit-
winowia Woronow,. Каждый из этих родов включает
в себя один вид, характерный только для
Нахчыванской флоры Азербайджана [Афаг Алиева
2019, Aliyeva A., 2022, Aliyeva A.M., 2023].
Заключение
В семействе Alyssum L.- и Erysimum L.- насчи-
тывается 13 родов, Isatis L. – 9, Lepidium L. - 10,
Aethionema R.Br. 8, Draba L.- – 6, а остальные роды
представлены меньшим количеством от 1 до 4 ви-
дов. Среди этих растений есть также эндемичные и
субэндемичные виды Азербайджанской флоры.
Виды семейства капустные, занесенные в
«Красную книгу» Азербайджана: Род Zuvanda
(Dvorak) Askerova - Zuvanda meyeri (Boiss.) Ask-
erova (Malcolmia Meyeri Boiss.) – Зуванда Мейера
(EN B1ab (i,ii,iii,iv,v)+B2ab (i,ii,iii,iv,v), As-
peruginoides Rauschert (Buchingera Boiss. & Hohen.)
– Род Asperuginoides - Asperuginoides axillaris
(Boiss. & Hohen.) Rauschert (Buchingera axillaris
Boiss. & Hohen.) - Асперугиноидес пазушный
(Lower Risk-LR [a-Conservation Dependent - CD]),
Род Draba L. - Draba polytricha Ledeb. - Крупка
многовласая (VU A1c), Physoptychis Boiss. –Physop-
tychis caspica (Habl.) V. Boczantzeva [Ph. gna-
phalodes (DC.) Boiss.] - Хазарский бозгогачи (CR
B2ac (i); C2a (i)) [5, 6].
Литература
1. Афаг Алиева Таксономический состав рас-
тений, распространенных только во флоре Нахчы-
ванской Азербайджане, Монография, Нахчыван,
2019, 80 с.
2. Aliyeva A. The genus of Aethionema R. Br.
spreading in flora of Nakchivan Autonomous Republic
of Azerbaijan // Sciences of Europe (Praha, Czech Re-
public), No 106 (2022), pp. 17-20
3. Aliyeva A.M. Bioecological characteristics of
species of the genus Erysimum l. distribution in the
flora of Nakhchivan Autonomous Republic of Azerbai-
jan // Danish scientific journal (DSJ), vol. 1, №71/2023,
pp. 6-1
4. Аскеров А. М. Флора Азербайджана. Баку:
ТЭАС Пресс, 2016, стр. 183-198.
5. Исмаилов А.Г., Ибрагимов А.Ш. Эндемич-
ные и реликтовые растения бассейна реки Гиланчай
Ордубадского района Республики Азербайджан //
Известия Дагестанского государственного педаго-
гического университета. Естественные и точные
науки, 2009, с. 1-5
6. Красная книга Азербайджанской
Республики (Редкие и исчезающие виды растений и
грибов), второе издание, Баку, 2013, с. 356-357
7. Красная книга Нахчыванской Автономной
Республики (Высокоспоровые, голосеменные и по-
крытосеменные растения), том II, Нахчыван: «Ад-
жами» 2010, с. 322-330
8. Талыбов Т.Г., Ибрагимов А.Ш., Ибрагимов
А.М. Таксономический спектр флоры
Нахчыванской Автономной Республики (Высшие
споровые растения, голосеменные и
покрытосеменные, II издание), Нахчыван, 2021,
стр.147-157.
9. Флорa Азербайджана IV тома, Баку:“Изда-
тельство академии наук Азербайджанской ССР”,
1953, c. 141-328
10. Флорa Европейской части СССР, IV тома,
Ленинград: «Наук», 1979, c. 30-148
8. 8 Sciences of Europe # 127, (2023)
CHEMICAL SCIENCES
ИССЛЕДОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И СТЕКЛООБРАЗОВАНИЯ В
СИСТЕМЕ As2S3 – TlGaTe2
Ахмедова Дж.А.
К.х.н., доцент, Адыяманский университет,
Факультет искусств и наук, кафедра химия, Турция
INVESTIGATIONS OF CHEMICAL INTERACTION AND GLASS FORMATION IN THE SYSTEM
As2S3 – TlGaTe2
Ahmedova C.
Ph.D., Associate Professor, Adiyaman University,
Faculty of Arts and Sciences, Department of Chemistry, Turkey
DOI: 10.5281/zenodo.10039325
АННОТАЦИЯ
Химическое взаимодействие и стеклообразование в системе As2S3-TlGaTe2 изучали с помощью ком-
плексного метода физико-химического анализа: дифференциально-термического анализа (ДТА), рентге-
ноструктурного анализа (РФА), микроструктурного анализа (МСА), а также путем измерения микротвер-
дости и плотности была построена Т-х фазовая диаграмма. Фазовая диаграмма системы As2S3-TlGaTe2 от-
носится к квазибинарному эвтектическому типу. Соединения As2S3 и TlGaTe2 образуют эвтектику, состав
которой достигает 20 мол. %, TlGaTe2 и температура 235°С. Установлено, что при комнатной температуре
в системе содержание твердых растворов на основе As2S3 достигает до 1,5 мол. % TlGaTe2, а в пересчете
на TlGaTe2 до -13 мол. % As2S3. При нормальных условиях охлаждения в системе на основе As2S3 область
стеклования расширяется до 12 мол. % TlGaTe2.
ABSTRACT
Chemical interaction and glass formation in the As2S3-TlGaTe2 system were studied using a complex method
of physical and chemical analysis: differential thermal analysis (DTA), X-ray diffraction analysis (XRD), micro-
structural analysis (MSA), and by measuring microhardness and density, the T-x phase diagram was constructed.
The phase diagram of the As2S3-TlGaTe2 system belongs to the quasi-binary eutectic type. The compounds As2S3
and TlGaTe2 form a eutectic, the composition of which reaches 20 mol %, TlGaTe2 and temperature 235°C. It has
been established that at room temperature in the system, solid solutions based on As2S3 reach up to 1.5 mol %
TlGaTe2, and based on TlGaTe2 up to -13 mol % As2S3. Under normal cooling conditions in a system based on
As2S3, the glass formation region extends to 12 mol % TlGaTe2.
Ключевые слова: система, квазибинарная, эвтектика, микротвердость, стеклообразования.
Keywords: system, quasi-binary, eutectic, microhardness, glass formation.
Введение
Среди классических стеклообразных полупро-
водников уникальные функциональные свойства
проявляют халькогениды мышьяка As2X3(X-
S,Se,Te).
Известно, что стеклообразные халькогениды
мышьяка и сплавы на их основе являются полупро-
водниковыми материалами, обладающими фото-
чувствительными [1–8] и люминесцентными [9,10]
свойствами, и широко используются в технике оп-
тике. Поэтому эти материалы привлекают внима-
ние специалистов, работающих в области полупро-
водников.
В последние годы халькогенидные волокна
[11-13], полученные на основе As2S3 и As2Se3, ис-
пользуются для передачи света в среднем ИК-
диапазоне и применяются в качестве компактной
нелинейной среды, позволяющей осуществлять
комбинационное усиление [14] и генерацию [15].
В литературе достаточно много работ посвя-
щено изучению тройных и более сложных систем с
участием таллия и халькогенидов галлия [16-20].
Ранее нами были изучены системы халькоге-
нидов мышьяка As2S3 с TlInS2(Se2,Te2) и TlGaSe2
[21–24]. Системы As2S3-TlGaTe2 исследуются впер-
вые.
Целью данной работы является исследование
химических взаимодействий и стеклообразования в
системе As2S3-TlGaTe2, а также поиск новых фаз и
областей твердых растворов.
Соединение As2S3 плавится с открытым макси-
мумом при 310о
С и кристаллизуется в моноклинной
сингонии с параметрами решетки: а=11,49; b=9,59;
с=4,25 Ǻ, β=90°27' (пр. гр. Р2/n) [25]. Плотность и
микротвердость кристаллического As2S3 равны 3,46
г/см3 и 660 МПа соответственно, а стеклообразного
As2S3 плотность равна 3,20 г/см3
, микротвердость
1350 МПа [25]. Соединение TlGaTe2 плавится кон-
груэнтно при 775о
С и кристаллизуется в тетраго-
нальной сингонии с параметрами элементарной
ячейке: а=8,22; с=7,10 Ǻ, z=4, плотность и микро-
твердость ρ=7,32 г/см3
и 900 МПа соответственно
[26 ].
9. Sciences of Europe # 127, (2023) 9
Экспериментальная часть
Сплавы системы As2S3-TlGaTe2 готовились в
два этапа. В начале синтез проводили из элементов
соединений As2S3 и TlGaTe2. На втором этапе
сплавы системы синтезирировали из компонентов в
кварцевых ампулах, вакуумированных до давления
0,133 Па в интервале температур 600-900°С. Для
достижения равновесного состояния сплавы си-
стемы подвергались отжигу при температуре 300°С
в течение 240 часов.
Исследование проводили методами физико-
химического анализа: дифференциально-термиче-
ского (ДТА), рентгенофазового (РФА), микро-
структурного (МСА) анализов, а также измерением
микротвердости и определением плотности.
ДТА сплавов системы был осуществлен на
приборе НТР -73 со скоростью 10 град/мин. РФА
проводили на рентгеновском приборе модели D2
PHASER в СuКα- излучении с Ni-фильтром. МСА
сплавов системы исследовали на микроскопе
МИМ-8 на предварительно протравленных шли-
фах, полированных пастой ГОИ. Микротвердость
сплавов системы измеряли на микротвердомере
ПМТ-3. Плотность сплавов системы определяли
пикнометрическим методом, в качестве наполни-
теля применяли толуол.
Результаты и их обсуждение
Сплавы системы As2S3-TlGaTe2 в интервале
концентраций 0-18 мол. % TlGaTе2 получаются в
стеклообразном состоянии красно-фиолетово
цвета. Сплавы, богатые As2S3, хорошо растворя-
ются в концентрированных минеральных кислотах
HNO3 и H2SO4. Сплавы этой системы хорошо рас-
творимы в щелочах (NaOH, KOH).
С целю кристаллизации сплавы стекол их под-
вергали длительному отжигу в интервале темпера-
тур кристаллизации 220°С в течение 600 ч. Сплавы
системы As2S3-TlGaTе2 исследовались до и после
отжига.
Рис. 1. Дифрактограммы сплавов системы As2S3-TlGaTе2 до отжига.
1- As2S3, 2-5 мол. %, 3-12 мол. %, 4-70 мол. %, 5-87 мол. %, 6-100 мол. % TlGaTе2.
ДТА анализ сплавов системы As2S3-TlGaTe2
перед отжигом показал, что на термограммах спла-
вов наблюдается температура размягчения Tg =
170о
С. После длительного отжига в течение 600 ча-
сов температуры размягчения (170-190°С) на тер-
мограммах сплавов исчезают, оставляя эффекты,
связанные с солидусом и ликвидусом (табл. 1).
Микроструктура сплавов системы As2S3-
TlGaTe2 до отжига представляет собой одну мут-
ную фазу. Отдельные фазы в сплавах были очень
размытые и точные границы твердых растворов
определить было трудно. Поэтому образцы из обла-
сти стекла кристаллизовались при температуре
220°С в течение 600 часов. После кристаллизации
стеклообразных образцов в структуре отчетливо
видны отдельные фазы.. На рис. 2 а, b, c. представ-
лена микроструктура сплава системы As2S3-
TlGaTe2.из области стекла, б) сплава из двухфазной
области и в) сплава твердого раствора, сформиро-
ванного на основе соединения TlGaTe2.
5
4
6
10. 10 Sciences of Europe # 127, (2023)
Рис. 2. Микроструктуры сплавов системы As2S3-TlGaTe2.
а)-15 мол, %, b)-50 мол, %, c)-87 мол. % TlGaTe2.
Для определения фазового состава системы
As2S3-TlGaTe2 проведен рентгенофазовый анализ
сплавов с содержанием TlGaSe2 5, 12, 70 и 87 мол.
% TlGaTe2. Рентгенофазовый анализ сплавов си-
стемы до отжига представлен на рис. 1. Как видно
на рис. 1, дифрактограммы сплавов системы As2S3-
TlGaTe2, содержащих 5 и 12 мол. % TlGaTe2 ди-
фракционные линии не наблюдаются. Это указы-
вает на то, что эти сплавы являются стекловид-
ными. На дифрактограмме сплава 70 мол. %
TlGaTe2 присутствуют дифракционные линии ис-
ходных компонентов. Указанный образец с концен-
трацией 70 мол. % TlGaTe2 является двухфазным.
Образец 13 мол. % As2S3 с концентрацией представ-
ляет собой твердый раствор на основе соединения
TlGaTe2.
По результатам физико-химических данных
построена Т-х фазовая диаграмма системы As2S3-
TlGaTe2 (рис. 3). Установлено, что Т-х фазовая диа-
грамма системы As2S3 - TlGaTe2 относится к квази-
бинарному эвтектическому типу. В системе образу-
ется эвтектика, состав которой достигает 20 мол. %,
TlGaTe2 и температуре 235°С. Установлено, что
твердые растворы на основе As2S3 в системе рас-
пространяются до 1,5 мол. % TlGaTe2, а на основе
TlGaTе2 до -13 мол. % As2S3.
Рис. 3. Т-х фазовая диаграмма системы As2S3 - TlGaTe2.
Ликвидус системы состоит из кривых первич-
ной кристаллизации α твердых растворов на основе
As2S3 и β твердых растворов на основе TlGaTe2.
Между As2S3 и TlGaTe2 образуется эвтектика со-
става 20 мол. % TlGaTe2 и температура 235°С. Рас-
творимость при комнатной температуре твердых
растворов на основе As2S3 составляет 1,5 мол. %
TlGaTе2, со стороны TlGaTе2-13 мол. % As2S3. В си-
стеме As2S3 - TlGaTе2 при обычном охлаждении об-
ласть стеклообразования простирается до 12 мол. %
TlGaTe2, а стеклокристаллическая область прости-
рается от 12 до 30 мол. % TlGaTе2.
Некоторые физико-химические свойства си-
стемы As2S3-TlGaTe2 до термообработки приве-
дены в табл. 1. Сплавы в диапазоне концентраций
0-12 мол. % TlGaTe2 относятся к области стекла, и
As2S3 20 40 60 80 TlGaTe2
мол. %
200
400
600
800
1000
t,o
C
235o
310o
775o
α + β
Ж + β
β
Ж
Ж + α
α
а) b) с)
11. Sciences of Europe # 127, (2023) 11
в пределах 12-30 мол. % TlGaTe2 являются стекло-
кристаллическим.
При измерении микротвердости литых спла-
вов системы As2S3-TlGaTe2 были обнаружены два
ряда значений (табл. 1). Значение микротвердости
Hµ = (1350-1390) МПа соответствует микротвердо-
сти α-фазы твердых растворов на основе As2S3 и
второй β-фазы твердых растворов на основе
TlGaTe2 Hµ = (900-980) МПа.
После отжига микротвердость сплавов си-
стемы As2S3-TlGaTe2 для α-фазы составляет (670-
700) МПа, а для β-фазы значения микротвердости
Hμ = (900-980) МПа остаются неизменными (табл.
2).
Таблица 1.
Составы, результаты ДТА, измерения микротвердости и определения плотности сплавов системы As2S3-
TlGaTe2 до отжига
Состав, мол %
Термические эффекты, ˚С
Плотность
103
кг/м3
Микротвердость фаз, МПа
As2S3 Tl GaTe2
α β
Р=0,15 H
100 0,0 170,310 3,20 1350 -
97 3,0 170,305 3,32 1380 -
95 5,0 175,260,300 3,41 1380 -
90 10 185,235,295 3,61 1390 -
80 20 185,235 4,02 1390 -
70 30 185, 235,440 4,44 1390 970
60 40 185, 235,560 4,85 1390 970
Таблица 2.
Состав, результаты ДТА, измерения микротвердости и определения плотности сплавов системы As2S3-
TlGaTe2 после отжига
Состав, мол. %
Термические эффекты нагревания, ˚С
Плотность,
103
кг/м3
Микротвердость фаз, МПа
As2S3 TlAsTe2
α β
Р=0,10 H
100 0,0 310 3,46 670 -
97 3,0 305 3,53 690 -
95 5,0 260,300 3,66 700 -
90 10 235,295 3,84 700 -
85 15 235 4,04 Эвтек. Эвтек.
80 20 235 4,23 Эвтек. Эвтек.
70 30 235,440 4,62 - 980
60 40 235,560 5,02 - 980
50 50 235,640 5,39 - 980
40 60 235,700 5,77 - 980
30 70 235,740 6,17 - 980
20 80 235,760 7,10 - 980
10 90 390,765 7,33 - 980
5,0 95 540,770 7,35 - 950
0,0 100 775 7,32 - 900
Заключение
Методами физико-химического анализа:
(ДТА, РФА, МСА, а также путем измерения микро-
твердости и плотности исследованы взаимодей-
ствия и стеклообразования в системе As2S3-TlGaTе2
и была построена T-x фазовая диаграмма. Диа-
грамма состояния системы As2S3-TlGaTе2 отно-
сится к квазибинарному эвтектическому типу. Со-
единения As2S3 и TlGaTе2 образуют эвтектику, со-
став которой достигает 20 мол. %, TlGaTе2 и
температура 235°С. В системе As2S3-TlGaTе2 твер-
дые растворы на основе As2S3 достигают до 1,5 мол.
% TlGaTе2, а на основе TlGaTе2 до -13 мол. % As2S3.
Установлено, что при обычном охлаждении в си-
стеме на основе As2S3 область стеклообразования
простирается до 12 мол. % TlGaTе2.
Литература
1. Miron V.S. Effect of Propylamine Vapor on the
Electrical Conductivity of Polycrystalline As4S3 Films
// Неорган. материлы. 2002. T.38. № 2. Р. 95-100.
2. Burdiyan I.I., Feshchenco I.S. Photocurrent and
Optical Transmission Spectra of Sn- and Pb-Doped
(As2S3)0,3(As2Se3)0,7 Glass Films, Inorgan. Materials.
2005. T.41. №9. Р. 1013-1016.
3. Churbanov M.F., Shiryaev V.S., Skripachev
I.V., Snopatin G.E., Pimenov V.G., Smetanin S.V.,
Shaposhnikov R.M., Fadin I.E., Pyrkov Yu.N., and
Plotnichenko V.G. Высокочистые Как As2S1,5 Se 1,5
стекла оптических волокон // Неорган. материлы.
2002. T.39. №2. Р. 193-197.
4. Dinesh Chandra SATI1, Rajendra KUMAR,
Ram Mohan MEHRA Influence of Thickness Oil Opti-
cal Properties of a: As2Se3 Thin Films // Turk J Phys,
2006. V.30. P.519- 527.
12. 12 Sciences of Europe # 127, (2023)
5. Lovu M., Shutov S., Rebeja S., Colomeyco E.,
Popescu M. Effect of metal additives on photodarken-
ing kinetics in amorphous As2Se3 films // Journal of
Optoelectronics and Advanced Materials 2000. V. 2, Is-
sue: 1. P 53-58.
6. Jun J. Li Drabold. D. A. Atomistic comparison
between stoichiometric and nonstoichiometric glasses:
The cases of As2Se3 and As4Se4 // Phys. Rev. 2001, V.
64. P. 104206-104213.
7. Кириленко В.В., Дембовский С.А., Поляков
Ю.А. Оптические свойства стекол в системах
As2S3–TlS и As2Se3–TlSe // Известия АН СССР. Не-
органические материалы, 1975, т.11, №11, с.1923-
1928.
8. Алиев И.И., Бабанлы М.Б., Фарзалиев А.А.
Оптические и фотоэлектрические свойства тонких
пленок стекол (As2Sе3)1-х(TlSе)х (х=0,05-0,10) // XI
Международная конференция по физике и техноло-
гии тонких пленок. Иваново-Франковск, Украина,
7-12 мая, 2007, с. 86.
9. Бабаев А. А., Мурадов Р., Султанов С. Б., Ас-
хабов А. М. Влияние условий получения на оптиче-
ские и фотолюминесцентные свойства стеклообраз-
ных As2S3 // Неорган. материалы. 2008. T. 44. № 11.
C. 1187-1201.
10. Seema Kandpal, Kushwaha R. P. S.. Photoa-
coustic spectroscopy of thin films of As2S3, As2Se3 and
GeSe2 // Indian Academy of Sciences. PRAM ANA
journal of physics. 2007. V. 69. No. 3. P. 481-484.
11. Slusher R.E., Lenz G., Hodelin J., Sanghera J.,
Shaw L.B., and Aggarwal I.D. Large Raman gain and
nonlinear phase shifts in high-purity As2Se3 Chalco-
genide fibers // J. Opt. Soc. Am. 2004. B. 21. P. 1146-
1155.
12. Jackson S.D. and Anzueto-Sánchez G. Chal-
cogenide glass Raman fiber laser // Appl. Phys. Lett.,
2006. V.88. P. 221106.
13. Fu L.B., Fuerbach A., Littler I.C.M., and Eg-
gleton B.J. Efficient optical pulse compression using
Chalcogenide single-mode fibers // Appl. Phys. Lett.
2006. V.88. P. 081116.
14. Ta’eed V.G., Fu L.B., Rochette M., Littler
I.C.M., Moss D.J., Eggleton B.J., XPM wavelength
conversion in highly nonlinear singlemode As2Se3 Fi-
ber // Proceedings of the Conference on Lasers and
Electro-Optics, Long Beach, CMW4 2006.
15. Fu L.B., Rochette M., Ta'eed V., Moss D., and
Eggleton B.J., Investigation of self-phase modulation
basedoptical regeneration in single mode As2Se3 Chal-
cogenide glass fiber // Opt. Express. 2005. V.13. P.
7637-7642.
16. Mimura K., Ishizu T., Motonami S., Wakita
K., Arita M., Hamidov S., Jahangirli Z.A., Orudzhev
G., Taguchi Y., Namatame H., Taniguchi M.,
Mamedov N., Peculiar Linear Dispersive Bands Ob-
served in Angle-Resolved Photoemission Spectra of Tl-
Based Ternary Chalcogenide TlGaTe2 // J. JAP, 2011.
V.50. 05FC05-1-58.
17. Gocayev E.M., Jahangirli Z.A., Ramazanzade
A.M., Gulmammadov K.C., Aliyeva X.S., Calculation
of effective masses of electrons and holes of TlGaTe2,
InGaTe2, InGaSe2 compounds // National Aviation
Academy, scientific collections. 2011. V. 13. P. 28-31.
18. Mikailov F.A., Basaran E., Entu E.S., Mbek
L.Tu., Mammadov T.G., Aliev V.P. Phase transitions
and metastable states in TlGaSe2 // Phase Transitions.
2003. V.76. No12. P. 1057-1064.
19. Abdullayev N.A., Mammadov T.G. Sul-
eymanov R. A. Negative thermal expansion in the lay-
ered semiconductor TlGaSe2 // Physica Status Solidi
(b). 2005. V.242. P. 983-989.
20. Seyidov H.Yu., Suleymanov R.A., Anomalies
in the electrophysical, thermal, and elastic properties of
layered ferroelectric semiconductor TlGaSe2: Instabil-
ity in the electronic subsystem // Physics of the Solid
State. 2008. V. 50. P. 1219-1226.
21. Ahmedova C. Physico-chemical and X-ray
structural investigation of alloys of the As2S3-TlInTe2
system // Norwegian Journal of development of the In-
ternational Science. 2022. No 89. P. 13-18.
https://doi.org/10.5281/zenodo.6912603
22. Ahmedova C. Synthesis and investigation of
glass formation and properties of obtained phases in the
As2S3-TlInSe2 system. Norwegian Journal of develop-
ment of the International Science No 87/2022. P. 12-
17. https://doi.org/10.5281/zenodo.6778279
23. Ahmedova C. Chemical interaction and glass
formation in the As2S3-TlInS2 system and the properties
hte obtained phases // The scientific heritage. 2022. No
93. P. 7-11.
24. Ahmedova C. Chemical Interactions and glass
formation in the As2S3 – TlGaSe2 system Norwegian
Journal of development of the International Science No
111/2023. P. 8-13.
25. Хворестенко A.C. Халькогениды мышьяка.
Обзор из серии Физические и химические свойства
твердого тела. - М., 1972. 93 с.
26. Hahn H., Wallman B., Uber ternara chalco-
genide des Thallium mit Gallium und Indium // Z.
Naturwiss., 1967. V. 54. № 2. P..42-45.
13. Sciences of Europe # 127, (2023) 13
ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУРОВЫХ
РАСТВОРОВ
Артыкова Ж.К.,
Бейсенбаев О.К.,
Сакибаева С.А.
Южно-Казахстанский университет им. М. Ауэзова,
Шымкент, Казахстан
POLYMER MATERIALS FOR IMPROVING THE RHEOLOGICAL PROPERTIES OF DRILLING
FLUIDS
Artykova Zh.,
Beisenbayev O.,
Sakibayeva S.
M. Auezov South Kazakhstan University, Shymkent, Kazakhstan
DOI: 10.5281/zenodo.10039331
АННОТАЦИЯ
В данной статье обсуждается синтез и изучение физико-химических свойств модифицированного по-
лиакрилонитрила в присутствии госсиполовой смолы и винилсульфокислоты. Предполагается, что этот
полимерный композит будет использоваться для повышения термостойкости и солеустойчивости буровых
растворов. Установлено, что синтезированный полимерный реагент обладает достаточно удовлетвори-
тельной стабильностью при высоких (более 200°C) температурах и солености пластовых отложений. Пер-
спектива увеличения количества буровых растворов за счет использования полимерной композиции
направлена на решение проблемы максимального использования буровых растворов. Эти исследования
направлены на решение проблем, стоящих перед компаниями, занимающимися бурением нефтяных сква-
жин.
ABSTRACT
This article discusses the synthesis and study of the physicochemical properties of modified polyacrylonitrile
in the presence of gossypol resin and vinyl sulfonic acid. It is assumed that this polymer composite will be used to
increase the heat resistance and salt resistance of drilling fluids. It was found that the synthesized polymer reagent
has a sufficiently satisfactory stability at high (more than 200 °C) temperatures and salinity of reservoir deposits.
The prospect of increasing the number of drilling fluids due to the use of a polymer composition is aimed at solving
the problem of maximum use of drilling fluids. These studies are aimed at solving the problems facing companies
engaged in oil drilling.
Ключевые слова: Буровые растворы, реологические свойства, раствор-эмульгатор, полиакрилонит-
рил, вязкость, модификация.
Keywords: Drilling fluids, rheological properties, emulsifier solution, polyacrylonitrile, viscosity, modifica-
tion.
ВВЕДЕНИЕ
Нефть является основным источником энергии, а также важным сырьем для химической
промышленности [1]. Этапы разработки нефтяного месторождения обычно делятся на три этапа, которые
можно увидеть на следующем рисунке (рис.-1):
Рис.-1: Добыча нефти на разных стадиях
14. 14 Sciences of Europe # 127, (2023)
Сегодня разработка и создание технологии вы-
сококачественных многофункциональных поли-
мерных химических реагентов и регулирование их
свойств, работающих в сложных геологических
условиях, является невыполнимой задачей без про-
ведения углубленных исследований физико-хими-
ческих взаимодействий органоминеральных ингре-
диентов на основе местного и вторичного сырья,
выявления закономерностей влияния их структура,
природа, тип, содержание и соотношение физико-
химических свойств реагентов и буровых раство-
ров на их основе. В связи с этим проведение иссле-
дований влияния природы, типа, содержания и со-
отношения органоминеральных ингредиентов на
физико-химические свойства моющих средств, поз-
воляющих получать высокоэффективные мно-
гофункциональные полимерные композиции на ос-
нове местного сырья и промышленных отходов, яв-
ляется актуальной задачой1,2
. Важно получить
реагенты, придающие стабилизирующие свойства
буровым растворам, работающим в сложных горно-
геологических условиях на нефте- и газоносных
территориях. Это обеспечит повышение эксплуата-
ционных характеристик получаемых композиций с
полимерными композициями, снижение себестои-
мости конечного продукта [3,4].
Известно, что влияние стабилизатора эмульга-
тора на реологические свойства обратных эмульсий
заключается в следующем: на реологические свой-
ства эмульсионного раствора существенное влия-
ние оказывает химическая природа эмульгатора и
наличие различных функциональных групп в его
составе. Кроме того, выбор типа и концентрации
эмульгатора в эмульсионном растворе зависит от
многих факторов: геологических и технических
условий строительства скважины (температура,
давление и т.д.), типа дисперсионной среды, соот-
ношения вода-нефть, минерализации водной фазы,
свойств и содержание твердой фазы, наличие дру-
гих специальных реагентов в составе моющей
жидки5. В данной работе представлены синтез и
свойства комплексов полимерных композиций, мо-
дифицированных полиакрилонитрилом в присут-
ствии госсиполовой смолы и винилсульфокислоты.
Были изучены физико-химические свойства поли-
мерных реагентов и проверена эффективность бу-
рения. Полученные полимерные композиты пока-
зали наилучшие результаты, необходимые для при-
менений с высокой соленостью и высокой
температурой в сложных геологических условиях.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Получение жирных кислот госсиполовой
смолы осуществляли путем поликонденсации в ще-
лочной среде при температуре 80-900
С в течение 2-
2,5 часов. В этом случае поликонденсация и омыле-
ние нафтеновых углеводородов и госсиполовой
смолы происходят одновременно. Уайт-спирит по-
дается через вакуумный испаритель с последующей
выгрузкой этих фракций для извлечения неомыля-
емых фракций. Полученный полуфабрикат на 60-
70% состоит из натриевых солей, в основном нена-
сыщенных жирных кислот с преобладающей фрак-
цией С11-С17, т.е. (R-SOON). ИК-спектры были по-
лучены с использованием ИК-фурье-спектрометра
ShimadzuYRPrestige-21 с насадкой Miracle с пол-
ным внутренним отражением, ослабленным Mira-
cle, для определения спектральных характеристик
модифицированного полимерного реагента. Для
определения структурно-элементного состава
(REM) использовали электронный микроскоп Jeol
JSM-6490l V. Далее были проведены исследования
DTA для определения элементного состава полу-
ченных полимерных реагентов. Состав вещества
активной части полимерного реагента определяли
по морфологии тепловых кривых и численным зна-
чениям интенсивностей эндотермического и экзо-
термического эффектов с использованием термо-
гравиметрических показаний соответствующих ли-
ний TG. Метод дифференциального термического
анализа основан на регистрации прибором измене-
ний термохимических и физических параметров
полимерных реагентов, которые могут быть вы-
званы их нагревом. Термохимическое состояние
образца описывается кривыми: T (температура),
DTA (дифференциальный термоаналитический),
TG (термогравиметрический) и DTG (дифференци-
альный термогравиметрический), последняя кривая
является производной от функции TG. Режим
нагрева печи линейный (dT/dt = 10 градусов/мин), а
эталонным веществом является прокаленный
Al2O3. Вес образца составлял 200 мг, в то время как
чувствительность весов составляла 200 мг. Анализ
проводился в следующих пределах приборных си-
стем: DTA = 250 мкВ, DTG = 500 мкВ, TG= 500 мВ,
T = 500 мкВ. Целью дифференциального термиче-
ского и термогравиметрического анализа образца
было определение состава термически активной ча-
сти исследуемого образца и выявление теплового
поведения образца в условиях динамического по-
вышения температуры. Анализ проводился на воз-
духе, в диапазоне температур от 20 до 1000°C. Вяз-
кость растворов полимерных реагентов измеряли с
помощью капиллярного вискозиметра Ubellode с
взвешенным уровнем (время истечения раствори-
теля ~100-120 секунд) при температуре 25±0,1°C.
Температура в термостате, в котором был установ-
лен вискозиметр, поддерживалась с точностью
±0,1°C. Точность измерения пониженной относи-
тельной вязкости составила ±1%. Пониженную вяз-
кость растворов полимеров определяли в зависимо-
сти от концентрации, температуры, рН среды и
электропроводности. Для определения оптималь-
ного времени реакции и температуры была изме-
рена вязкость отобранных образцов растворов по-
лимеров. Эффективную вязкость отобранных об-
разцов растворов ПАН измеряли на ротационном
вискозиметре ”Ofite 900 viscometer" при скорости
сдвига γ=6, 20, 60, 100,300 об/мин для определения
оптимального времени реакции и температуры мо-
дифицированного ПАН. Синтезированный моди-
фицированный продукт на основе ПАН в присут-
ствии госсиполовой смолы и формалина был проте-
стирован на образцах горных пород (кернах) с
использованием установки для испытания кернов
UIK-S(2) (рис.-1).
15. Sciences of Europe # 127, (2023) 15
Рис.-2: Установка основного учебного модуля UIK-S (2)
Анализ механических свойств полимерных
композиционных стабилизаторов проводился с ис-
пользованием анализатора текстуры/механических
свойств TAXT plus Stable Micro Systems. Анализ
проводился путем прокалывания полученных су-
хих пленок образцов. Использовали насадку
HTTP/FSR, помещали небольшой кусочек образца
(рис.2) и проводили прокол со скоростью 2 м/сек.
Анализ каждого образца проводился с повторением
три раза, чтобы получить средние значения.
Рис.-3: АнализаторTAXT plus Stable Micro Systems
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Разработана технология получения модифици-
рованных производных полиакрилонитрила гидро-
лизом полиакрилонитрила раствором гидроксида
натрия в присутствии формалина, сернокислого
натрия. Полученную смесь дополнительно моди-
фицировали жирными кислотами госсиполовой
смолы для получения композиционных полимер-
ных стабилизаторов, обеспечивающих повышение
эффективности композиции и снижение стоимости
процесса.
Приготовление композиционного реагента для
буровых растворов, включающего модифициро-
ванный сополимер на основе полиакрилонитрила
(PAN, путем гидролиза в присутствии смеси гид-
роксида натрия) и винилсульфокислоты (винил-
сульфоновая кислота), осуществляли при следую-
щем соотношении компонентов, мас.%: 40-:60-
:60:40.Полученный сополимер омыляют водным
раствором гидроксида натрия или смесью с серной
кислотой в течение 30-40 минут, затем добавляют
госсиполовую смолу – кубический остаток про-
цесса перегонки жирных кислот хлопкового мыль-
ного сырья.
Полученный композиционный реагент терми-
чески устойчив к поливалентным катионам, сни-
жает фильтрацию и улучшает противоизносные
свойства глинистых суспензий. Технология обра-
ботки бурового раствора упрощается за счет ис-
ключения введения дополнительных реагентов.
Процесс сополимеризации проводят при тем-
пературе 30-50°C в течение 2,5 - 3 часов. Сополи-
меризация сопровождается выделением тепла;
дальнейшее протекание реакции сополимеризации
происходит за счет выделяющегося тепла, и темпе-
ратура реакционной смеси достигает 60°C. Замед-
ление повышения температуры и снижение концен-
трации ПАН до минимального значения и винил-
сульфата (0,2%) в системе указывают на окончание
процесса сополимеризации.
Полученный нами сополимеризованный про-
дукт представляет собой водную суспензию, кото-
рая хорошо отделяется от дисперсионной среды ме-
тодами фильтрации или центрифугирования.
16. 16 Sciences of Europe # 127, (2023)
Особенностью способа получения дисперсии
водорастворимых полимерных поверхностно-ак-
тивных веществ (ПАВ) является их коллоидно-хи-
мическое поведение, зависящее от природы по-
верхности частиц, т.е. степень гидрофильности и
растворимости частиц регулируется соотношением
активных функциональных групп различной по-
лярности 12-13
.
Наиболее широкие возможности для регулиро-
вания гидрофобности полимерной фазы представ-
ляет метод гетерофазного омыления в присутствии
модифицирующих агентов – формалина, сернокис-
лого натрия, жирных кислот госсиполовой смолы и
др. позволяет получать полимер в более гидрофиль-
ном вязкотекучем состоянии и в менее гидрофиль-
ной гранулированной форме. Процесс получения
сульфометилированных производных водораство-
римых полимерных поверхностно-активных ве-
ществ осуществляется при рН 10-12, поскольку в
кислой и нейтральной среде функциональные
группы макромолекул циклизуются под действием
формалина и принимают глобулярную водонерас-
творимую форму.
Таким образом, предлагаемый композицион-
ный реагент, модифицированный сополимером на
основе акрилонитрила и винилсульфокислоты
(SANVSA), не проявляет высокой чувствительно-
сти к минерализации и жесткости воды из-за содер-
жания сульфо- и имидных групп макромолекул, а
использование отходов масложировой промышлен-
ности в процессе модификации сополимера приво-
дит к снижению в стоимости реагента.
Для установления спектральных характери-
стик модифицированного сополимера были полу-
чены ИК-спектры на ИК-фурье-спектрометре
Shimadzu YRPrestige-21 с приставкой "Чудо нару-
шенного полного внутреннего отражения". На ИК-
спектре исследуемого образца модифицированного
сополимера (рис. 3) наблюдается интенсивная по-
лоса мономеров NH при 3371 см-1
. Кристаллизаци-
онная вода: полоса находится на уровне 3371 см-1
,
но не такая сильная и несколько уже, кроме того,
имеются слабые полосы на уровне 1639 см-1
(коле-
бания деформации H – O – H).
По сути, "амидная полоса NH II" смещается в
высокочастотную область во время ассоциации. В
твердом состоянии CONH2 имеет две сильные по-
лосы при 1650-1640 см–1
, но "I-полоса" сильнее. В
концентрированных растворах могут появляться
четыре полосы свободных и связанных групп.
Группа –СН2–, связанная ионом-акцептором
электронов N+, также смещена ниже. Если при пре-
вращении амина в соль в этой области при 1400-480
см-1
появляются новые полосы, то существует
группа –СН2 –N-.
Асимметричные валентные колебания прояв-
ляются подобно другим карбонильным группам =
C = O, поэтому полоса появляется при 1250 см-1
.
Интенсивность образования виниловых эфиров C–
C увеличивается. При 1087-1026 см-1
симметрич-
ные валентные колебания слабее, чем полосы 1250
см-1
.
В твердых образцах полоса при 675 см-1
часто
разделяется на несколько полос. Спаривание и ха-
рактер цикла не влияют на диапазоны15
.
Рис.-4: ИК-спектр поглощения образца модифицированного сополимерного производного акрилонитрила
и винилсульфоновой кислоты
Установлено наличие карбоксильных и амид-
ных групп, и в результате исследований ИК-
спектров синтезированных полимеров следует
также отметить увеличение в их составе плотно
расположенных карбоксильных групп вдоль цепи
макромолекулы.
Таким образом, анализ инспекторов показал,
что полученный модифицированный композит на
основе акрилонитрила и винилсульфоксилата со-
держит функциональные группы:
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
3400
3600
3800
4000
1/cm
40
50
60
70
80
90
100
110
%T
3371,57
1639,49
1481,33
1400,32
1249,87
1087,85
1026,13
675,09
IR-Prestige 21 (FTIR Miracle)
17. Sciences of Europe # 127, (2023) 17
Рис.-5: Элементный и минералогический состав полимера из акриламида и формалина в присутствии
жирных кислот госсиполовой смолы
Таким образом, анализ ИК-спектров показал,
что полученный модифицированный полимерный
композит на основе полиакрилонитрила и форма-
лина в присутствии жирных кислот госсиполовой
смолы содержит функциональные группы: -COO-;
SN3; NH2-; -SO3-. Показано наличие следующих
элементов: C – 30,82%, O – 41,47%, Na – 20,78%, Si
– 0,33%, S – 6,60%. В результате определяется эле-
ментный и минералогический состав полученного
полимерного композита (рис.-5). Подбор соотно-
шения мономеров и условий модификации обеспе-
чивает высокую конверсию мономеров, что увели-
чивает выход конечного продукта. Синтезирован-
ный полимер имеет амфифильную структуру по
всей структуре, макромолекулы, содержащие гид-
рофобную группу и гидрофильную часть, способны
адсорбировать и уменьшать свободную энергию на
границе раздела фаз, что позволяет классифициро-
вать их как высокомолекулярные поверхностно-ак-
тивные вещества5,6. Установление равновесной
скорости в адсорбционном слое зависит от гибко-
сти (жесткости) цепочки макромолекул, их струк-
туры и функционального состава и вызывается
либо диффузией макромолекул к границе раздела
фаз, либо процессами дегидратации и релаксации,
которые происходят в самом адсорбированном
слое, в в частности, не исключена возможность сов-
местного действия этих факторов [3,4].
Вязкость растворов полимеров и их смесей с
поверхностно-активными веществами измеряли в
капиллярном вискозиметре Ubbelode с подвесным
уровнем (время истечения растворителя ~100-120
секунд) при температуре 25 ±0,2°C. Температура в
термостате, в котором был установлен вискози-
метр, поддерживалась с точностью ±0,1°C. Точ-
ность измерения пониженной вязкости составила
±1%. Пониженную вязкость растворов полимеров
определяли в зависимости от концентрации, темпе-
ратуры, рН среды и электропроводности.
Чтобы определить оптимальное время реакции
и температуру, была измерена вязкость отобранных
растворов полимеров.бПодбор соотношения моно-
меров и условий модификации обеспечивает высо-
кую конверсию мономеров, что увеличивает выход
конечного продукта [5-7].
Синтезированный полимер из акрилонитрила
и формалина в присутствии жирных кислот госси-
половой смолы имеет дифильную структуру по
всей структуре, макромолекулы которого содержат
гидрофобную группу и гидрофильную часть, они
способны адсорбировать и снижать межфазную
свободную энергию, что позволяет отнести их к вы-
сокомолекулярным поверхностно-активным веще-
ствам [8,9].
Проявления их устойчивости к минерализации
с добавками САНВСК объясняются содержанием
гидрофильных функциональных групп, входящих в
состав макромолекул, которые обеспечивают ста-
бильность коагуляционной тиксотропной струк-
туры глинистых суспензий, определяющих сохра-
нение развитого адсорбционно-сольватного слоя8.
Чтобы определить взаимосвязь между функци-
ональным составом и присутствием карбоксилат-
ных групп при перемещении и реологическими
свойствами водных растворов синтезированного
VRPE, была изучена зависимость эффективной вяз-
кости от напряжения сдвига (рис. 6). Для оценки
интенсивности межмолекулярного взаимодействия
макромолекул в растворах синтезированных моди-
фицированных полимеров используется темпера-
турный коэффициент вязкости ненарушенных
структур. При определении n при различных темпе-
ратурах кажущаяся энергия активации вязкого по-
тока вычисляется по уравнению: E = 337,5 (lgn25-
lgn50)/ (1/T1 – 1/T2) [10-12].
Величина определяется как интенсивностью
межмолекулярного взаимодействия, так и подвиж-
ностью макромолекулярных цепей в водном рас-
творе. Меньший запас энергии активации вязкого
течения растворов негидролизованных форм, син-
тезированных в ЭПР, можно объяснить большей
подвижностью полимерных цепей и относительно
низкой интенсивностью межмолекулярного взаи-
модействия.
18. 18 Sciences of Europe # 127, (2023)
Рис.-6: Зависимость эффективной вязкости η(Па•с) водных растворов (4%) исследуемых
водорастворимых полимерных электролитов от напряжения сдвига τ(Па)
Увеличение концентрации эмульгатора-стаби-
лизатора в составе эмульсий вызывает увеличение
вязкостных параметров эмульсионных растворов.
Однако увеличение эффективной вязкости эмуль-
сионных растворителей происходит только при не-
больших концентрациях эмульгатора-стабилиза-
тора до тех пор, пока не будут достигнуты предель-
ные значения вязкости для данной системы. При
последующем увеличении содержания эмульгатора
наблюдается стабилизация или снижение вязкост-
ных параметров эмульсионных растворителей.
Следовательно, следует иметь в виду, что чем
больше поверхностная активность эмульгатора,
тем ниже содержание, происходит стабилизация
или снижение структурно-механических свойств
обратных эмульсий, стабилизированных этими
эмульгаторами. Это явление можно объяснить сни-
жением межфазного натяжения с увеличением со-
держания эмульгаторов и, как следствие, увеличе-
нием общей поверхности раздела фаз в эмульсии.
При минимальном межфазном натяжении для этой
границы раздела происходит максимальное насы-
щение адсорбционного слоя молекулами эмульга-
тора и устанавливается равное гидродинамическое
взаимодействие между шариками водной фазы.
Чем выше объемное содержание воды в эмуль-
сиях, тем сильнее влияние содержания эмульгатора
на их эффективную вязкость. Очевидно, это вы-
звано как увеличением общей поверхности раздела
в системе, так и более значительной иммобилиза-
цией истончающихся слоев эмульсионной диспер-
сионной среды и избыточным количеством моле-
кул эмульгатора в ней [13-15].
Реологические исследования позволили опре-
делить структурирование водных растворов синте-
зированных модифицированных водорастворимых
полимеров. Результаты физико- и коллоидно-хими-
ческих свойств показывают, что полученное высо-
комолекулярное полимерное поверхностно-актив-
ное вещество относится к амфотерным полиэлек-
тролитам.
Изучено влияние концентрации композицион-
ных водорастворимых полимеров на кинематиче-
скую вязкость глины Дарбаза. Концентрация ком-
позиционных водорастворимых полимеров варьи-
ровалась от 0,05 до 0,5 мас.%. Установлено, что
композитные водорастворимые полимеры на ос-
нове ПАН получены гидролизом (раствором гид-
роксида натрия), сульфированием (в присутствии
формалина сернокислым натрием) и последующей
модификацией жирными кислотами госсиполовой
смолы в соотношении (1:0,3-0,5) при концентрации
в масле 0,05 мас..% обеспечивает снижение кинема-
тической вязкости масла на 5-9%.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, были определены условия по-
лучения полимерного реагента на основе модифи-
цированного ПАН в присутствии госсиполовой
смолы и формалина для использования с повышен-
ной нефтеотдачей. Предложен механизм вытесне-
ния нефти под действием полимерного реагента в
стендовых условиях 15-16. Выявлены оптимальные
условия для процесса получения полимерного реа-
гента на основе полиакриламида в присутствии гос-
сиполовой смолы и формалина. Полученные дан-
ные позволят смоделировать процесс вытеснения
остаточной высоковязкой нефти из неоднородной
пористой среды. Изучено влияние температуры,
концентрации, рН среды и степени минерализации
воды на процесс получения полимерного реагента
в композитных дисперсных системах.Установлено,
что синтезированный полимерный реагент на ос-
нове модифицированного ПАН в присутствии гос-
сиполовой смолы и формалина обладает доста-
точно удовлетворительной стабильностью при вы-
соких (более 200°C) температурах и солености
пластовых вод.Полученный композиционный по-
лимерный реагент при вытеснении нефти с место-
рождения Дарбаза дает наилучшие результаты, то
есть, закачка раствора полимерного реагента позво-
лила повысить эффективность вытеснения нефти
на 7%.
Определены оптимальные условия для про-
цесса получения полимерного реагента на основе
полиакрилонитрила в присутствии госсиполовой
смолы и винилсульфокислоты. Полученные дан-
ные позволят нам смоделировать процесс вытесне-
ния остаточной высоковязкой нефти из неоднород-
19. Sciences of Europe # 127, (2023) 19
ной пористой среды. Изучено влияние темпера-
туры, концентрации, рН среды и степени минерали-
зации воды на процесс получения полимерного ре-
агента в композитных дисперсных системах. На ос-
новании результатов реологических измерений
были подобраны составы буровых растворов, спо-
собных выносить частицы горной породы на по-
верхность во время бурения скважины. Разрабо-
таны рецептуры новых буровых растворов в широ-
ком диапазоне изменения плотности, состоящих из
полиакрилонитрила, модифицированного госсипо-
ловой смолой и винилсульфокислотой, которые ре-
комендуются для предотвращения всасывания и
вскрытия продуктивных пластов нефтяных место-
рождений с низким пластовым давлением, а также
для вскрытия продуктивных пластов горизонталь-
ных и наклонно направленных скважин., представ-
ленные карбонатными и терригенными коллекто-
рами. Рецептуры буровых растворов защищены па-
тентами Республики Казахстан [16].
Данные исследования были проведены при
поддержке Комитета науки Министерства науки
высшего образования Республики Казахстан в рам-
ках программы "Жас Ғалым" AP14972915" Разра-
ботка технологии получения термо-солеустойчи-
вых композиционных полимерных стабилизаторов
буровых растворов для бурения глубоких сква-
жин".
Литература
1. P. Willhite, D. Green. Second Edition. Society
of Petroleum Engineers. 2,435 (2020).
2. A. Dandekar, B. Bai, J. Barnes, D. Cercone, J.
Ciferno, S. Ning, R. Seright, B. Sheets, D. Wang, Y.
Zhang, SPE Western Regional Meeting, San Jose, Cal-
ifornia, USA. SPE-195257,17,511(2019).
https://doi.org/10.2118/195257-MS.
3. Zhao, S. Yin, R.S. Seright, S. Ning, Y. Zhang,
B. Bai, SPE/AAPG/SEG Unconventional Resources
Technology Conference. 7(4),1082(2020).
https://doi.org/10.15530/urtec-2020-1082.
4. A. Poulsen, G.M. Shook, A. Jackson, N. Ruby,
K. Charvin, V. Dwarakanath, S. Thach, M. Ellis. SPE
Improved Oil Recovery Conference. SPE-190175-MS,
789 (2018) https://doi.org/10.2118/190175-MS.
5. Y. GuoZhang, J. Liu, Y. Liu, G. Xue, X. Luo,
P. Ye, Z. Zhang, X. Liang. Oil&Gas Conferenceand
Exhibition. SPE-196467-MS, 28(4), 387(2020)
https://doi.org/10.2118/196467-MS
6. N.Sh. Otarbaev, V.M. Kapustin, K.S. Nadirov,
G.Zh. Bimbetova, M.K. Zhantasov, R.K Nadirov Indo-
nesian Journal of Chemistry19(4), 789(2019)
7. R. Seright, R. Lane, R. Sydansk. SPE Permian
Basin Oil and Gas Recovery Conference, Society of Pe-
troleum Engineers,97,811(2001).
8. F. Civan, A. Al-Ibadi. SPE International Sym-
posium on Oilfield Chemistry, Society of Petroleum
Engi-
neers,4(7),987(2013),https://doi.org/10.2118/153557-
PA
9. S. Scevola, G. Nicoletti, F. Brenta, P. Isernia,
M. Maestri, A. Faga. International wound journal
7(3)658(2010), https://doi.org/10.1111/j.1742-
481X.2010.00671.x
10. N.N.S. Topguder, SPE EOR Conference at Oil
and Gas West Asia, SPE 131267,851(2010),
https://doi.org/10.2118/169734-MS
11. T.E. Lara-Ceniceros, G. Cadenas-Pliego, C.C.
Rivera-Vallejo, R.E.D. de León-Gómez, A. Coronado,
E.J. Jiménez-Regalado. Journal of Polymer Re-
search.21(7),451(2014).
12. Y. Chang, C.L. Mc. Cormick, Water-soluble
copolymers. 26(22),6121(1993),
https://doi.org/10.1021/ma00074a038
13. E. Dzhakipbekov, S. Sakibayeva, N. Dzhakip-
bekova, B. Tarlanova, G. Sagitova and Zh. Shin-
gisbayeva, Rasayan Journal of Chemistry. 13(3),
1417(2020),
http://dx.doi.org/10.31788/RJC.2020.1325709
14. B.M. Smailov, O.K. Beisenbayev, A.S.
Tleuov, A.A. Kadirbaeva, B.S. Zakirov and B. Mir-
zoyev // Rasayan Journal of Chemis-
try.13(3),1372(2020),
http://dx.doi.org/10.31788/RJC.2020.1335726
15. О. К. Beysenbayev, U.K. Ahmedov, A.B. Issa,
В.М. Smailov, M.M. Esirkepova, Zh.K. Artykova
News of the National Academy of Sciences of the Re-
public of Kazakhstan, Series of Geology and Technical
Sciences, 6(438),36(2019).
https://doi.org/10.32014/2019.2518-170X.153
16. B.M. Smailov, А.Sh. Kydyralyeva, O.K. Bei-
senbayev, N.N. Issabayev, А.M. Azimov, A.B. Is-
saand A.R. Assanova. Rasayan Journal of Chemistry,
15(3), 1787(2022)
http://doi.org/10.31788/RJC.2022.1536934
20. 20 Sciences of Europe # 127, (2023)
DESORPTION OF LEAD (II), CADMIUM (II) AND ZINC (II) ADSORBED BY GEORGIAN
NATURAL MORDENITE
Akhalbedashvili L.,
Gagniashvili N.
Ivane Javakhishvili Tbilisi State University, Caucasian Institute of Mineral Resources, Tbilisi, Georgia
DOI: 10.5281/zenodo.10039347
ABSTRACT
With the increase of pollutants, adsorbents are actively used to remove them from the environment. The
effectiveness of the adsorbent is determined not only by how well it can absorb metal but also by its ability to
regenerate and reuse.
The study examines the desorption characteristics of natural zeolite Mordenite in relation to lead, zinc and
cadmium ions, previously adsorbed in static mode. Desorption was carried out with different chemical reagents,
such as CH3COOH, HCl, HNO3, H2SO4 and EDTA. The results show that the extent of desorption depends on the
nature of the metal and the desorbing agent. EDTA has the best results for desorption. It takes out 90.49% of
adsorbed lead, Zn-97.47%, and Cd-85.59%, respectively. The research results also clearly show that the use of
inorganic acids gives much more effective results compared with organic ones.
Keywords: Desorption, regeneration, Mordenite, heavy metals.
Introduction
In the practice of treating wastewater from heavy
metal ions, sorption technologies are increasingly used.
The advantages of the adsorption process are ease of
operation and availability (Rathi & Kumar, 2021). An
important indicator of the sorption process is the possi-
bility of selective extraction of components - pollutants
from industrial solutions. Therefore, the use of sorption
methods with selective research and the study of ongo-
ing processes seems to be a relevant area of research.
An equally important factor is the study of desorption
of metal ions without destruction of the sorbent, which
is of practical and scientific interest.
A necessary element of any technological scheme
for adsorption wastewater treatment is the regeneration
of the sorbent after its saturation with substances ex-
tracted from wastewater. There are several methods of
regeneration sorbents: extraction with organic solvents,
low-temperature and high-temperature regeneration,
biochemical and chemical regeneration.
The state of adsorbed heavy metal ions, the degree
of their connection with the components of the adsor-
bents, possibility of complex formation and penetration
into these complex polydisperse systems have not yet
been sufficiently studied.
Natural zeolites are noteworthy among low-cost
effective adsorbents. So, Georgian natural mordenite
has also been successfully used as adsorbent to remove
heavy metals from water (Gagniashvili & Akhalbe-
dashvili, 2023). HM, adsorbed by zeolites, may be suc-
cessfully removed by desorption with different agents
of acid or alkali nature to one degree or another, which
plays very important role in the total process of clean-
ing. For a better prediction of mordenite performance,
it is important to desorb adsorbed heavy metals and re-
use them in as many cycles as possible. Desorption pro-
cesses depend on various parameters such as selectivity
and structural features of adsorbents, solution type and
concentration. It is important to determine how often
the zeolite can be regenerated, which largely depends
on the nature of the zeolite and heavy metal ions. The
desorption process can be useful to determine the
adsorption mechanism. It shows whether the adsorption
process can be reversible at equilibrium by comparing
the rates of adsorption and desorption processes (Fu &
Wang, 2011).
Experimental part
The Georgian natural mordenite sample used in
the adsorption experiment, on which 0.74 mg/g of Zn,
0.39 mg/g of Cd and 2.48 mg/g of Pb were adsorbed,
was carefully washed with distilled water and dried in
an oven at 105 ˚C for 12 hours. The zeolite was then
placed in a solution of different desorbing agents: 1M
CH3COOH, 1M HCl, 0.2 M HNO3, 0.2M H2SO4 and
0,2 M EDTA. Mordenite samples contaminated with
lead, zinc and cadmium ions were placed in the appro-
priate desorbent solution at room temperature. The so-
lution was stirred continuously at 25 ˚C until equilib-
rium was reached (24 hours). The solutions were fil-
tered at regular intervals and the content of heavy
metals was determined on an atomic absorption spec-
trometer (AAnalyst 200 of firm “Perkin Elmer”).
The amount of each metal transferred from the ze-
olite to the solution per unit mass of adsorbent (qd
(mg/g)) at equilibrium is calculated by the formula:
qd=
(𝐶𝑑𝑒𝑠𝑜𝑟𝑏𝑒𝑑)
𝑚
*V
where: Cdesorbed is the metal concentration in the
liquid phase that is in the desorbing solution at the end
of the desorption process (under equilibrium condi-
tions) (mg/L), V is the volume of the desorbing solu-
tion, m is the mass of the desorbent (Katsou et al.,
2011).
The percentage content of desorbed metals is cal-
culated by the formula:
% desorption =
𝑞𝑑
𝑞𝑒
× 100%
where, qd is the amount of desorbed metal per unit
mass (mg/g), and qe is the amount of metal adsorbed
per unit mass of adsorbent at equilibrium (mg/g).
Result and discussion
In selecting an effective adsorbent, it is important
that it has not only good adsorption capacity but also
good desorption ability with regard to heavy metals for
multiple uses of adsorbent. Therefore, it was necessary
to investigate the desorption capacity of used natural
mordenite for lead (II), cadmium (II) and zinc (II) ions.
It is important that the selected desorbing substance
would be highly effective and would not cause damage
to the adsorbent. For this purpose, several desorbents
were selected: 0.2M EDTA as a strong complexing
