Печать
Просмотров: 5463

Научная группа профессора А. М. Тойкка

Обновлено

Научная группа кафедры химической термодинамики и кинетики

Термодинамика и кинетика мембранных и реакционно-массообменных процессов

Состав научной группы

Руководитель группы

Александр Матвеевич Тойкка, д.х.н., профессор.

Состав группы

  • Пулялина Александра Юрьевна, к.х.н., доцент;
  • Полоцкая Галина Андреевна, к.х.н., ст. научный сотрудник;
  • Приходько Игорь Владимирович, к.х.н., доцент;
  • Соколова Мария Петровна, к.ф-м.н., стажер-исследователь;
  • Смирнов Михаил Александрович, к.х.н., ст. научный сотрудник;
  • Цветов Никита Сергеевич, к.х.н.. инженер;
  • Первухин Олег Константинович, к.х.н., доцент;
  • Авагимова Наталья Вадимовна, аспирант;
  • Ростовцева Валерия Алексеевна, аспирант;
  • Татауров Максим Владимирович, студент-магистрант;
  • Файков Илья Ильич, студент-магистрант.

В группе работают 1 профессор, 1 доцент, 3 старших научных сотрудника, 1 аспирант, 2 магистранта и 4 студента бакалавриата. В 2018 году успешно прошли защиту ВКР 2 бакалавра, 1 магистр, 2 аспиранта; опубликовано 18 статей WOS/Scopus, из них 10 статей в журналах уровня Q1.

Тематика

Общая, неравновесная и химическая термодинамика. Совмещенные реакционно-массообменные процессы, кинетика химических процессов в гетерогенных средах. Эволюция термодинамических свойств в ходе совмещенных процессов. Применение методов неравновесной термодинамики для решения некоторых теоретических задач химической технологии: устойчивость многокомпонентных систем, фазовое и мембранное разделение, реакционно-массообменные процессы. Термодинамические свойства природного газа и газовых смесей, в том числе, для применения в промышленных целях. Экспериментальные исследования фазовых переходов, сорбции, тепловых эффектов процессов. Теория термодинамической устойчивости, ее развитие и применение для анализа и моделирования химических и фазовых процессов в равновесных и неравновесных системах. Мембранные процессы, экспериментальное исследование и моделирование трансмембранного переноса на основе аппарата неравновесной термодинамики. Природные биологические мембраны, экспериментальное исследование. Разработка новых перспективных мембранных полимерных и композитных материалов (внедрение модификаторов в полимерную матрицу), их структурные (СЭМ, АСМ, X-Ray) и термохимические исследования, термодинамические свойства.

Дополнительный (прикладной) профиль деятельности: организация процессов фазового и мембранного разделения, включая совмещенные процессы (реакционная дистилляция и экстракция, синтез в мембранном реакторе). Новые практически важные и перспективные мембранные материалы (первапорация, газоразделение).

Результаты

В 2018 году была продолжена работа по разработке новых мембранных материалов на основе полимеров и композитов для разделения жидких и газовых смесей, включая гибридные/совмещенные процессы (реакционно-массообменный процесс «реакция + разделение»). При получении мембран применялись новые модификаторы, такие как наноалмазы (см. приведенный рисунок) и эндометаллофуллерены. Объектами разделения являлись как модельные, так и промышленно-значимые смеси. В частности, на информационно-сервисном портале «Индикатор» опубликовано сообщение об одном из таких результатов: «Создана новая гибридная мембрана для водородного топлива». Работы в области термодинамики реакционно-массообменных и природных систем включали комплекс термохимических исследований многокомпонентных систем с химическими реакциями, а также исследования термодинамических свойств природного газа, для in situ определения основных характеристик, в первую очередь, в газопроводах. Продолжены работы в области развития методов неравновесной термодинамики, в том числе, для описания и моделирования трансмембранного переноса.

  1. A. Toikka, On non-equilibrium thermodynamics approach for the analysis of membrane processes: a case study of pervaporation, Monatshefte fur Chemie, 149 (2018) 467-473; DOI: 10.1007/s00706-017-2104-8
  2. G. Polotskaya, A. Pulyalina, M. Goikhman, I. Podeshvo, V. Rostovtseva, S. Shugurov, I. Gofman, N. Saprykina, N. Gulii, N. Loretsyan, A. Toikka, Novel Polyheteroarylene Membranes for Separation of Methanol‒Hexane Mixture by Pervaporation, Scientific Reports, (2018); DOI: 10.1038/s41598-018-36118-4
  3. G. Polotskaya, M. Putintseva, A. Pulyalina, I. Gofman, A. Toikka, Impact of Endometallofullerene on P84 Copolyimide Transport and Thermomechanical Properties, Polymers, 10 (2018) Article 1108. DOI:10.3390/polym10101108

toikka sg

Гранты

Основные текущие проекты

  • «Применение методов неравновесной термодинамики для решения теоретических задач химической технологии: устойчивость многокомпонентных систем, фазовое и мембранное разделение, реакционно-массообменные процессы», Российский фонд фундаментальных исследований, 19-03-00375. Руководитель — А.М.Тойкка. 2019-2021.
  • «Определение термодинамических свойств природного газа на основе трех легко измеряемых величин» Российский фонд фундаментальных исследований, 17-58-560018. Руководитель — А.М.Тойкка. 2017–2019 (2020).
  • «Новые мембранные материалы для концентрирования биоспиртов, а также очистки и регенерации промышленно значимых растворителей», Российский научный фонд, 18-79-10116. Руководитель — А.Ю.Пулялина. 2018–2020.

В научной группе в 2018 году выполнялись 2 гранта РНФ (из них один — для групп молодых ученых), 3 гранта РФФИ (один — инициативный международный РФФИ-Иран, один — инициативный, один — для молодых ученых — «Мой первый грант»). Продолжается научное сотрудничество с Институтом высокомолекулярных соединений РАН, Университетом Фердоуси (Машхад, Иран), а также с факультетами СПбГУ (математико-механический и ПМПУ).

Основные публикации

Основные (текущие) публикации 2019 года

  1. A. Samarov, N. Shner, E. Mozheeva, A. Toikka. Liquid-liquid equilibrium of alcohol–ester systems with deep eutectic solvent on the base of choline chloride // The Journal of Chemical Thermodynamics. 2019. V. 131. P. 369–374. Doi: 10.1016/j.jct.2018.11.019 (IF WoS 2017 - 2.631, Q1, SJR – Q1) SNIP 2017 = 1.111, SJR = 1.067
  2. M. Trofimova, A. Sadaev, A. Samarov, M. Toikka, A. 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. 2019. V. 485. P. 111-119. DOI: 10.1016/j.fluid.2018.12.024 (IF WoS 2017 - 2.197, Q2, SJR – Q1) SNIP 2017 = 1.033, SJR = 0.950
  3. M. Toikka, A. Sadaeva, A. Samarov, A. Toikka. Solubility and critical surface in the system propionic acid – ethanol – ethyl propionate – water at 293.15, 303.15 and 313.15 K // The Journal of Chemical Thermodynamics. 2019. V. 132. P. 113–121. DOI: 0.1016/j.jct.2018.12.026 (IF WoS 2017 - 2.631, Q1, SJR – Q1) SNIP 2017 = 1.111, SJR = 1.067.

Основные публикации 2018 года

  1. A. Toikka. On non-equilibrium thermodynamics approach for the analysis of membrane processes: a case study of pervaporation // Monatshefte fur Chemie. 2018. V. 149. P. 467-473. DOI: 10.1007/s00706-017-2104-8 (IF WoS 2017 - 1.285, Q3, SJR – Q2) SNIP 2017 = 0.549
  2. M.A. Smirnov, M.P. Sokolova, N.V. Bobrova, A.M. Toikka, P. Morganti, E. Lahderanta. Synergistic effect of chitin nanofibers and polyacrylamide on electrochemical performance of their ternary composite with polypyrrole // Journal of Energy Chemistry. 2018. V. 27. P. 843–853. DOI: 10.1016/j.jechem.2017.06.002 (IF WoS 2017 - 3.886, Q1, SJR – Q1) SNIP 2017 = 0.799
  3. A. Golikova, N. Tsvetov, Y. Anufrikov, M. Toikka, I. Zvereva, A. Toikka. Excess enthalpies of the reactive system ethanol + acetic acid + ethyl acetate + water for chemically equilibrium states at 313.15 K // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2018. V. 134. Issue 1. P. 835-841. DOI: 10.1007/s10973-018-7010-8 (IF WoS 2017 - 2.209, Q2, SJR – Q2) SNIP 2017 = 1.073
  4. N. Avagimova, G. Polotskaya, A. Toikka, A. Pulyalina, Z. Moravkova, M. Trchova, Z. Pientka. Effect of nanodiamond additives on the structure and gas-transport properties of a poly(phenylene–isophtalamide) matrix // Journal of Applied Polymer Science. 2018. V. 135. Issue 23. 46320. DOI: 10.1002/app.46320 (IF WoS 2017 - 1.901, Q2 SJR – Q2) SNIP 2017 = 0.742
  5. Samarov A.A., Smirnov M.A., Sokolova M.P., Toikka A.M. Liquid-Liquid Equilibrium Data for the System N-Octane + Toluene + DES at 293.15 and 313.15 K and Atmospheric Pressure // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2018. V. 52. Issue 2. P. 258-263. DOI: 10.1134/S0040579518020148 (IF WoS 2017 - 0.515, Q4, SJR – Q3) SNIP 2017 = 0.754
  6. Tsvetov N., Letyanina I., Zvereva I., Toikka A. Excess molar enthalpies of the ternary mixture n-propanol + n-propyl acetate + water at 313.15 K // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2018. V. 133. Issue 2. P. 1149-1156. DOI: 10.1007/s10973-018-7110-5 (IF WoS 2017 - 2.209, Q2, SJR – Q2) SNIP 2017 = 1.073
  7. Pulyalina A., Porotnikov D., Rudakova D., Faykov I., Chislova I., Rostovtseva V., Vinogradova L., Toikka A., Polotskaya G. Advanced membranes containing star macromolecules with C60 core for intensification of propyl acetate production // Chemical Engineering Research and Design. 2018. V. 135. P. 197-206. DOI: 10.1016/j.cherd.2018.05.034 (IF WoS 2017 - 2.795, Q2, SJR – Q1) SNIP 2017 = 1.381
  8. Samarov A.A., Smirnov M.A., Toikka A.M., Prikhodko I.V. 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. V. 63. Issue 6. P. 1877-1884. DOI: 10.1021/acs.jced.7b00912 (IF WoS 2017 - 2.196, Q2, SJR – Q1) SNIP 2017 = 1.116
  9. Sokolova, M.P., Smirnov M.A., Samarov A.A., Bobrova N.V., Vorobiov V.K., Popova E.N., Filippova E., Geydt P., Lahderanta E., Toikka A.M. Plasticizing of chitosan films with deep eutectic mixture of malonic acid and choline chloride // Carbohydrate Polymers. 2018. V. 197. P. 548-557. DOI: 10.1016/j.carbpol.2018.06.037 (IF WoS 2017 - 5.158, Q1, SJR – Q1) SNIP 2017 =1.733
  10. M. Farzaneh-Gord, B. Mohseni-Gharyehsafa, A. Toikka, I. Zvereva. Sensitivity of natural gas flow measurement to AGA8 or GERG2008 equation of state utilization // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2018. V. 57. P. 305–321. Doi:10.1016/j.jngse.2018.07.014 (IF WoS 2017 - 2.803, Q2, SJR – Q1) SNIP 2017 = 1.325
  11. A. Pulyalina, G. Polotskaya, V. Rostovtseva, Z. Pientka, A. Toikka. Improved Hydrogen Separation Using Hybrid Membrane Composed of Nanodiamonds and P84 Copolyimide // Polymers. 2018. 10. 828. doi:10.3390/polym10080828 (IF WoS 2017 - 2.935, Q1, SJR – Q1) SNIP 2017 = 1.213
  12. Penkova A.V., Dmitrenko M.E., Ermakov S.S., Toikka A.M., Roizard D. Novel green PVA-fullerenol mixed matrix supported membranes for separating water-THF mixtures by pervaporation // Environmental Science and Pollution Research. 2018. V. 25. Issue 21. P. 20354–20362. DOI: 10.1007/s11356-017-9063-9 (IF WoS 2017 - 2.8, Q2, SJR – Q2) SNIP 2017 = 0.942
  13. G. Polotskaya, M. Putintseva, A. Pulyalina, I. Gofman, A. Toikka. Impact of Endometallofullerene on P84 Copolyimide Transport and Thermomechanical Properties // Polymers. 2018. V. 10. Article 1108. doi:10.3390/polym10101108 (IF WoS 2017 - 2.935, Q1, SJR – Q1) SNIP 2017 = 1.213
  14. M. Farzaneh-Gord, B. Mohseni-Gharyehsafa, A. Ebrahimi-Moghadam, A. Jabari-Moghadam, A. Toikka, I. Zvereva. Precise Calculation of Natural Gas Sound Speed Using Neural Networks: An Application in Flow Meter Calibration // Flow Measurement and Instrumentation. 2018. V. 64. P. 90-103. doi:10.1016/j.flowmeasinst.2018.10.013 (IF WoS 2017 - 1.407, Q3, SJR – Q2) SNIP 2017 = 1.200
  15. M.P. Sokolova, A.N. Bugrov, M.A. Smirnov, A.V. Smirnov, E. Lahderanta, V.M. Svetlichnyi, A.M. Toikka. Effect of Domain Structure of Segmented Poly(urethane-imide) Membranes with Polycaprolactone Soft Blocks on Dehydration of n-Propanol via Pervaporation // Polymers. 2018. V. 10. Issue 11. Article 1222. doi:10.3390/polym10111222 (IF WoS 2017 - 2.935, Q1, SJR – Q1) SNIP 2017 = 1.213
  16. G. Polotskaya, A. Pulyalina, M. Goikhman, I. Podeshvo, V. Rostovtseva, S. Shugurov, I. Gofman, N. Saprykina, N. Gulii, N. Loretsyan, A. Toikka. Novel Polyheteroarylene Membranes for Separation of Methanol‒Hexane Mixture by Pervaporation // Scientific Reports. 2018. V. 8. Article 17849. doi:10.1038/s41598-018-36118-4 (IF WoS 2017 - 4.122, Q1, SJR – Q1) SNIP 2017 = 1.245
  17. Polotskaya G.A., Avagimova N.V., Toikka A.M., Tsvetkov N.V., Lezov A.A., Strelina I.A., Gofman I.V., Pientka Z. Optical, mechanical, and transport studies of nanodiamonds/poly(phenylene oxide) composites // Polymer Composites. 2018. V. 39. Issue 11. P. 3952-3961. DOI 10.1002/pc.24437 (IF WoS 2017 - 1.943, Q2, SJR – Q2) SNIP 2017 =0.764