Печать
Просмотров: 9026

Научная группа доцента М.А. Тойкка

Обновлено

Научная группа кафедры химической термодинамики и кинетики

Критические явления и процессы в многокомпонентных гетерогенных системах с химическим взаимодействием

Состав научной группы

Руководитель группы

htk Toykka MA Pravitel

Тойкка Мария Александровна

к.х.н., доцент

Состав группы

htk Trofimova MA 2020

Трофимова Майя Александровна

к.х.н., доцент

Samarov grant RNF

Самаров Артемий Андреевич

к.х.н., ассистент

htk Golikova AD 2020

Голикова Александра Юрьевна

ассистент


Студенты

  • Сенина Алина Андреевна, студент магистратуры;
  • Смирнов Александр Алексеевич, студент магистратуры;
  • Мисиков Георгий Хвичаевич, студент;
  • Золотовский Константин Алексеевич, студент.

Тематика научной группы

Экспериментальные исследования критических явлений в системах с химических взаимодействием компонентов. Кинетика химических реакций в околокритической области жидкофазных систем. Термодинамические и структурные особенности многокомпонентных критических фаз при протекании равновесной и неравновесной химической реакции (критические поверхности и гиперповерхности). Термодинамические и модельные расчеты. Термохимические исследования (калориметры смешения, титрования, дифференциальная сканирующая калориметрия). Глубокие эвтектические растворители. Дополнительный (прикладной) профиль деятельности: исследование процессов, связанных с получением биотоплива.

Журналы, в которых опубликованы результаты научной группы

m toikka journal01 m toikka journal02 m toikka journal03 m toikka journal04
m toikka journal05 m toikka journal06 m toikka journal07 m toikka journal08
m toikka journal09 m toikka journal10 m toikka journal11 m toikka journal12

Новости и Публикации

2020

Развитие экспериментальной базы о физико-химических свойствах биотопливных систем, методы термодинамического моделирования сложных систем, к которым должны быть отнесены реакционные смеси на основе реагентов производства биотоплива, являются безусловной основой развития энерго- и ресурсосберегающих экологически чистых технологий. Одними из определяющих аспектов развития производства и применения жидкого биотоплива — объекта настоящего исследования — остаются рациональное использование биоресурсов, проведение процессов и безотходность производства.

В 2020 году научной группой проведены исследования биотопливных систем, в которых протекают совмещенные реакционно-массообменные процессы. Значимость термодинамических исследований неоспорима для расширения фундаментального базиса в исследованиях биотоплива. Конкретные экспериментальные объекты исследования — модельные биотопливные системы, содержащие смеси карбоновых кислот (этановая, пропановая) и спиртов (этанол, пропанол, бутанол). Основные изученные физико-химические свойства - это химические и фазовые равновесия, а также избыточные энтальпии. Полученный массив фундаментальных физико-химических результатов включен в основные базы физико-химических данных (NIST и др.). В теоретическом отношении анализ полученных результатов проекта связан с применением аппарата неравновесной термодинамики для характеристики химических процессов.

На сегодняшний день коллективом научной группы в 2020 году опубликовано 7 статей в международных журналах, индексируемых в WOS/Scopus.

acs.jced.9b01205Один из рисунков (справа сверху), опубликованных в статье международного журнала Journal of Chemical & Engineering Data (IF 2.369), помещён на обложку майского выпуска 2020 года. Авторы работы — сотрудники кафедры химической термодинамики и кинетики Института химии СПбГУ — Артемий Андреевич Самаров, Майя Александровна Трофимова, Мария Александровна Тойкка и Александр Матвеевич Тойкка (DOI: 10.1021/acs.jced.9b01205).

В научной группе реализуется 1 грант РФФИ, 2 гранта РНФ и 1 стипендия Президента РФ для молодых учёных. В 2020 году успешно защищена 1 ВКР аспиранта.

Наиболее значимые публикации 2020 года

  1. Alina Senina, Vladimir Margina, Alexandra Golikova, Nikita Tsvetov, Anna Sadaeva, Maria Toikka. Physico-chemical study of systems involving ethanol, promising for use as a biofuel // Fuel. Vol. 284 (2021) 119099. (Импакт-фактор Web of Science 2019 JCR Science Edition – 5.578; DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119099)
  2. Maria Toikka, Kristina Podryadova, Anastasia Kudryashova. Liquid-liquid equilibria, solubility and critical states in the systempropionic acid – 1-propanol –n-propyl propionate – water at 303.15 K // The Journal of Chemical Thermodynamics. Vol. 152 (2021) (online 12 August 2020) 106265. (Импакт-фактор Web of Science 2019 JCR Science Edition – 2.888; DOI: 10.3390/sym12071142)
  3. Alexandra Pulyalina, Valeriia Rostovtseva, Iana Minich, Oleg Silyukov, Maria Toikka, Nataliia Saprykina, Galina Polotskaya. Specific Structure and Properties of Composite Membranes Based on the Torlon® (Polyamide-imide)/Layered Perovskite Oxide // Symmetry 2020, 12(7), 1142. (Импакт-фактор Web of Science 2019 JCR Science Edition – 2.645; DOI: 10.3390/sym12071142)
  4. Nikita Tsvetov, Anna Sadaeva, Maria Toikka, Irina Zvereva, Alexander Toikka. Excess molar heat capacity for the binary system n-propyl alcohol plus water in the temperature range 278.15–358.15 K: new data and application for excess enthalpy calculation // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry (on-line 5 April 2020) 2020. (Импакт-фактор Web of Science 2019 JCR Science Edition – 2.731; DOI: 10.1007/s10973-020-09605-y)
  5. Artemiy Samarov, Maya Trofimova, Maria Toikka and Alexander Toikka. Experimental Data on Chemical Equilibrium in the System with Ethyl Formate Synthesis Reaction at 298.15 K // Journal of Chemical and Engineering Data, Available online 30 March 2020. (Импакт-фактор Web of Science 2019 JCR Science Edition – 2.369; DOI: 10.1021/acs.jced.9b01205)

tma4 


2019

В 2019 году получены принципиально новые результаты для перспективного использования и развития технологии биотопливных систем, решения актуальных задач оптимизации производства биотоплива в направлении энерго- и ресурсосбережения. Проведено экспериментальное исследование фазового поведения биотопливных систем типа карбоновая кислота – спирт – соответствующий эфир – вода в широком диапазоне температур и составов химически реагирующих смесей, а также анализ новых возможностей теоретического термодинамико-кинетического исследования совмещенных процессов. Термохимические эксперименты включают исследования теплот смешения (избыточных энтальпий) и теплоты химических реакций в биотопливных системах.

Теоретические подходы и методы решения задач в области термодинамической теории растворов во многом основываются на результатах термодинамической школы СПбГУ, но также обладают элементами новизны и оригинальности: наряду с традиционными методами (термодинамико-топологический анализ трансформации диаграмм совмещенных реакционно-массообменных процессов) применены подходы, базирующиеся на аппарате неравновесной термодинамики для разработки методов исследования совмещенных мембранных процессов, фазовых и химических равновесий, а также для развития феноменологической теории химических процессов в целом. Результаты работы научной группы освещены в СМИ: программа «Хорошее утро» на телеканале «Петербург» от 28 января 2019 г. «Что такое биотопливо?».

Коллективом научной группы за 2019 год опубликовано 9 статей в международных журналах, индексируемых в WOS/Scopus.

В научной группе реализуется 2 гранта РФФИ, 2 гранта РНФ и 1 стипендия Президента РФ для молодых учёных. Работы коллектива получили поддержку Правительства Санкт-Петербурга (КНВШ) для молодых кандидатов наук, в том числе, в области научно-педагогической деятельности. В 2019 году успешно защитили ВКР 4 бакалавра.

Наиболее значимые публикации 2019 года

  1. Maria Toikka, Alexey Sadaev, Artemiy Samarov. Liquid-liquid equilibria, solubility and critical states in the system propionic acid – n-butanol – n-butyl propionate – water at 293.15 K and atmospheric pressure // The Journal of Chemical Thermodynamics, Available online 17 September 2019. (Импакт-фактор Web of Science 2019 JCR Science Edition – 2.888; DOI: 10.1016/j.jct.2019.105957)
  2. Maya Trofimova, Alexey Sadaev, Artemiy Samarov, Alexandra Golikova, Nikita Tsvetov, Maria Toikka, Alexander Toikka. Liquid-liquid equilibrium of acetic acid – ethanol – ethyl acetate – water quaternary system: Data review and new results at 323.15 K and 333.15 K // Fluid Phase Equilibria. Vol. 503 (1 January 2020) (on-line 14 September 2019). (Импакт-фактор Web of Science 2019 JCR Science Edition – 2.838; DOI: 10.1016/j.fluid.2019.112321)
  3. Alexandra Golikova, Nikita Tsvetov, Artemiy Samarov, Maria Toikka, Irina Zvereva, Maya Trofimova, Alexander Toikka. Excess enthalpies and heat of esterification reaction in ethanol + acetic acid + ethyl acetate + water system at 313.15 K // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry (on-line 20 June 2019). (Импакт-фактор Web of Science 2018 JCR Science Edition – 2.731; DOI: 10.1007/s10973-019-08488-y)
  4. М.А. Тойкка, А.А. Самаров, А.А. Садаева, А.А. Сенина, О.Л. Лобачева. Химическое равновесие в системе пропионовая кислота – этиловый спирт – этилпропионат – вода и экстракционные процессы с участием глубоких эвтектических растворителей // Тонкие химические технологии. Том 14 № 1. 2019. С. 47–58. (Импакт-фактор РИНЦ 2019 – 0.25; DOI: 10.32362/2410-6593-2019-14-1-47-58)
  5. Alexander Smirnov, Anna Sadaeva, Kristina Podryadova, Maria Toikka. Quaternary liquid-liquid equilibrium, solubility and critical states: Acetic acid - n-butanol - n-butyl acetate - water at 318.15 K and atmospheric pressure // Fluid Phase Equilibria. Vol. 493 (1 August 2019) P. 102–108. (Импакт-фактор Web of Science 2019 JCR Science Edition – 2.838 ; DOI: 10.1016/j.fluid.2019.04.020)
  6. Toikka M., Sadaeva A., Samarov A., Toikka A. Solubility and critical surface in the system propionic acid–ethanol–ethyl propionate–water at 293.15, 303.15 and 313.15 K // Journal of Chemical Thermodynamics. Vol. 132. May 2019. P. 113-121. (Импакт-фактор Web of Science 2019 JCR Science Edition – 2.888 ; DOI: 10.1016/j.jct.2018.12.026)
  7. Maya Trofimova, Alexey Sadaev, Artemiy Samarov, Maria Toikka, Alexander Toikka. Solubility, liquid-liquid equilibrium and critical states for the quaternary system formic acid – ethanol – ethyl formate – water at 298.15 K and 308.15 K // Fluid Phase Equilibria. Vol. 485 (April 2019) P. 111–119. (Импакт-фактор Web of Science 2019 JCR Science Edition – 2.838; DOI: 10.1016/j.fluid.2018.12.024)

 


2018

В 2018 году была продолжена работа по исследованию реакционно-массообменных процессов в многокомпонентных реакционных расслаивающихся системах, образованных компонентами биотоплива. Проведено исследование нескольких модельных гетерогенных жидкофазных химически реагирующих смесей, в том числе, калориметрическими методами, которые позволили установить новые термодинамико-кинетические закономерности совмещенных процессов «реакция + фазовый переход». Элемент новизны заключался в применении аппарата неравновесной термодинамики.

Полученные экспериментальные и теоретические данные получили соответствующую термодинамическую интерпретацию. В частности, в ряде работ приведены новые экспериментальные данные о фазовом и химическом равновесии в системах с участием этилпропионата, этилацетата и амилацетата. Изучены экстракционные свойства глубоких эвтектических растворителей (DES) на основе хлорида холина и глицерина/мочевины. На информационно-сервисном портале «Газета.ru» опубликовано сообщение об одном из таких результатов: «Российские ученые смоделировали процесс синтеза биотоплива».

Коллективом научной группы за 2018 год опубликовано 7 статей в международных журналах, индексируемых в WOS/Scopus. 5 статей - в журналах уровня Q1. В группе работают: 2 доцента, 1 ассистент, 1 м.н.с., 1 аспирант и 8 студентов.

В научной группе реализуется 2 гранта РФФИ, 2 гранта РНФ и 2 стипендии Президента РФ для молодых учёных. Работы коллектива получили поддержку Правительства Санкт-Петербурга (КНВШ) для молодых кандидатов наук, в том числе, в области научно-педагогической деятельности. В 2018 году успешно защитили ВКР 2 бакалавра.

  1. M. Toikka, V. Vernadskaya, A. Samarov. Solubility, liquid-liquid equilibrium and critical states for quaternary system acetic acid – n-amyl alcohol – n-amyl acetate – water at 303.15 K and atmospheric pressure, Fluid Phase Equilibria. Vol. 471 (2018) P. 68-73. DOI: 10.1016/j.fluid.2018.05.009
  2. M. Toikka, D. Trofimova, A. Samarov. Liquid-liquid equilibrium and critical states for the quaternary system propionic acid–n-butanol–n-butyl propionate–water at 303.15 K, Fluid Phase Equilibria. Vol. 460 (25 March 2018) P. 17–22. DOI: 10.1016/j.fluid.2017.12.023
  3. A.A. Samarov, M.A. Smirnov, A.M. Toikka, I.V. Prikhodko, Study of Deep Eutectic Solvent on the Base Choline Chloride as Entrainer for the Separation Alcohol-Ester Systems, Journal of Chemical and Engineering Data. 2018. 63 (6). P. 1877–1884. DOI: 10.1021/acs.jced.7b00912

 

tma1tma2tma3