На главную | Пишите нам | Поиск по сайту тел (063) 620-06-88 (другие) Укр | Рус | Eng   
Карманный персональный компьютер (КПК) – обязательный атрибут беспрерывного творческого процесса и незаменимая вещь для творческого человека
  новости  ·  статьи  ·  услуги  ·  информация  ·  вопросы-ответы  ·  о Ващуке Я.П.  ·  контакты за сайт: 
×
Если вы заметили ошибку или опечатку, выделите мышкой текст, включающий
ошибку (всё или часть предложения/абзаца), и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.
×

Биомеханика и инновационная электрохимия в организации экологически чистых и безотходных производств

2013-02-17
Андрей ( Гавриэль ) Лившиц

Подробный отчет института экологических проблем BLACKSMITH и швейцарского общества защиты окружающей среды об уровне вредности различных предприятий мирового производства вызвал впечатление разорвавшейся бомбы. Согласно врачам, экологические проблемы уносят ежегодно жизни 125 миллионов человек в мире.

Ущерб от работы различных предприятий можно сравнить с результатами таких эпидемий, как туберкулез и малярия, до создания соответствующих вакцин, остановивших распространение этих болезней. Всего в списке отчета присутствуют 2600 предприятий, которые несут прямую опасность здоровью и жизни окружающего населения. Большинство этих предприятий находятся в Индии, Китае, Перу, Колумбии, Западной Африке и некоторых районах России.

Представлен список заводов, которые утилизируют автомобильные аккумуляторы, содержащие различные кислоты и свинец. Результаты работы экологов потрясают воображение: речь идет об огромной потере жизни людей.

Отмечается, что во всем мире занимаются утилизацией автомобильных аккумуляторов. В случае, развитых промышленных стран, защищающих окружающую среду, ущерба нет. Но когда речь идет о развивающихся странах, где предприятия работают без контроля и наблюдения экологов, результаты ужасающие.

Плавка свинца наносит вред, как рабочим предприятия, так и для населения, живущего рядом с заводом. Подобные же проблемы возникают при утилизации отживших свое приборов электроники. Речь здесь идет в основном о странах Западной Африки. Всего в отчете упоминаются 70 подобных предприятий. Прямой ущерб жизни 2,5 миллионам человек в год.

Обработка кож, умерщвленных животных, также очень вредна для людей. 2 миллиона человек в год погибают в результате того или иного контакта с соответствующими отходами этого производства.

В отчете говорится, что только строгий контроль и соответствующие средства защиты могут положительно повлиять на здоровье будущих поколений.

Ученые установили, что наличие воды не является обязательным условием для нормальной подвижности и работы миоглобина. Работа опубликована в журнале Journal of the American Chemical Society, а ее краткое содержание приводит New Scientist.
Работа большинства белков, и прежде всего ферментов, связана с внутримолекулярной подвижностью. Под ней подразумевается движение различных структур внутри белковой молекулы друг относительно друга.

Авторы исследования заинтересовались тем, как изменится подвижность в пептиде, если ассоциированную с ним воду заменить на сурфактанты - поверхностно активные полимеры. Ученые провели такую замену в миоглобине, а затем проследили за внутримолекулярной динамикой при помощи рассеивания нейтронов. При этом благодаря замене водорода на дейтерий в составе сурфактанта ученые могли отдельно наблюдать за движениями самого белка и окружающей его полимерной "шубы".
Данные рассеяния показали, что использованию сурфактантов миоглобин остался практически таким же гибким и подвижным, как в присутствии воды. Он по-прежнему связывал и отпускал кислород, не смотря на то, что это сопровождается изменениями в трехмерной структуре полипептида и требует значительных внутримолекулярных движений.

До сих пор биофизики считали, что для существования такой подвижности с молекулой белка должно быть связано большое количество молекул воды, служащей для поддержания структуры и "смазывающей" трение отдельных частей пептида. Полученные результаты могут пригодиться для изготовления искусственных систем катализа и фотосинтеза

Американские химики ускорили работу фермента-липазы CALB с помощью предварительной модификации и облучения светом. Работа опубликована в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters. Ее краткий пересказ можно прочитать на сайте национальной лаборатории Оак Ридж.

Для того, чтобы ускорить работу фермента, химики решили внести в него фотоактивное соединение. При облучении светом определенной длины волны такое соединение должно было изменять свою конформацию и преобразовывать световую энергию в механическую, "подталкивая" фермент к выполнению работы.

В качестве объекта авторы исследования решили использовать липазу B (фермент, разрушающий жиры) из бактерии Candida antarctica - CALB. Чтобы узнать, в какое место фермента следует вводить фотоактивное соединение, им пришлось испробовать множество точек и провести с такими виртуальными ферментами множество компьютерных симуляций. Чтобы осуществить моделирование, исследователи использовали мощности суперкомпьютера Jaguar, размещенного в Национальном центре компьютерных исследований в Оук-Ридже (США). В июне 2011 года этот суперкомпьютер занимал третье место по производительности в мире.

В ходе моделирования было установлено, что фотоактивное соединение (азобензен) необходимо ввести между петлями, которые, несмотря на то, что удалены от активного центра, влияют на передачу изменений конформации в белке CALB. Пратул Агарвал, первый автор статьи, так прокомментировал результаты компьютерной симуляции: “Моделирование помогло нам понять, как механическая энергия с поверхности может быть в конце концов перенесена в активный центр, где она используется для осуществления химической реакции”.

После получения результатов симуляции удачность подхода проверили на реальном белке. Скорость работы модифицированного фермента при облучении светом была увеличена (в зависимости от условий) в 8-52 раза.

Ферменты используются во множестве биотехнологических процессов. Исследования, способные улучшить их работу, потенциально способны существенно удешевить производство многих веществ.

United States Patent 6,139,714
Livshits October 31, 2000
________________________________________
Method and apparatus for adjusting the pH of a liquid
Abstract
A process for adjusting the pH of an aqueous flowable fluid includes an electrochemical mechanism for adjusting the pH of an aqueous flowable fluid and a mechanism for then electrochemically stabilizing the adjusted pH of the fluid. A device for performing the process is also included. The device includes an inlet and a channel in fluid communication with the inlet. The channel has the appearance and properties of a U-shaped connected vessel. The U-shaped connected vessel includes an inlet accumulating passage in fluid communication with an active zone between two spaced electrodes wherein the active zone has a small volume relative to the passage for accelerating fluid flow from the passage through the active zone complying with the physics of connected vessels.

United States Patent 5,871,814
Livshits February 16, 1999
________________________________________
Pneumatic grip
Abstract
A device for shaping a vacuum includes a housing having a primary passageway which includes an inlet. A fluid shaping mechanism is disposed in the primary passageway in fluid communication with the inlet for changing the shape of a fluid flow into a planar fluid flow flowing radially outwardly from a central point. The fluid shaping mechanism includes a conically-shaped portion disposed within the primary passageway, a plurality of secondary passageways extending through the housing from a periphery of the cone-shaped surface to outlets at a bottom surface of the housing, and a reflector adjacent to and spaced from the bottom surface for uniformly reflecting the fluid from the secondary passageways radially outwardly to create a vacuum adjacent thereto.
United States Patent Application 20100193445
Kind Code A1
Livshits; David ; et al. August 5, 2010
________________________________________
FOAMING OF LIQUIDS
Abstract
Methods and systems for processing of liquids using compressed gases or compressed air are disclosed. In addition, methods and systems for mixing of liquids are disclosed.

Работа химика из Университета Баффало, пытавшегося повторить результаты эксперимента группы ученых, привела к тому, что к статьям этой группы были опубликованы опровержения в двух авторитетных научных журналах. Одним из журналов, опубликовавших опровержение, стал Science, входящий в число наиболее авторитетных научных изданий. На сайте университета Баффало приводится подробная информация об этих событиях.

Джон Ричард (John P. Richard) занимался исследованием механизмов ферментативного катализа. Катализ - это ускорение реакций под действием определенных веществ, которые сами не изменяются в ходе реакции. В живых системах катализаторами реакция являются особые белки - ферменты. В 2004 году в Science вышла статья, авторы которой сообщили о том, что им удалось изменить ферментативную активность определенного белка. Эта публикация вызвала большой резонанс в научной среде, так как до сих пор создание фермента, фактически, de novo считалось невозможным.

Ричард попытался повторить описанный эксперимент у себя в лаборатории. Несмотря на большое количество попыток, ему и его коллегам не удалось воспроизвести результаты авторов работы. Вместо этого в лаборатории Ричарда установили, что "новая" активность определялась загрязнением белкового препарата одним из ферментов того организма, из которого был получен белок. То есть, авторы работы недостаточно хорошо очистили белковый препарат.

Ричард сообщил свои выводы одному из авторов работы, Ому Неллинга (Homme Hellinga), а также редакторам журналов Science и Journal of Molecular Biology, в которых были опубликованы ошибочные результаты. Неллинга признал, что в публикациях были допущены ошибки, и оба журнала разместили опровержения.

Расследование Университета Дьюка, где была выполнена работа, выявило, что виновником загрязнения стал студент, который очищал препарат.

В заметке, посвященной дезавурованию статей, опубликованной в журнале Nature, подчеркивается, что произошедшее свидетельствует о правильном течении научного процесса. С другой стороны, проверка неверных результатов и поиск ошибки занимают много времени и, кроме того, являются весьма затратными. Многие ученые, обнаружив несоответствие, предпочитают не разбираться в его причине, а просто отказаться от эксперимента. Ричард считает, что это неверный подход, который, в конечном итоге, вредит самим исследователям. Фонды, выделяющие деньги на научные работы, ориентируются на публикации в данной области. Если не удалять ошибочные, особенно кажущиеся перспективными, результаты, у ученых меньше шансов получить грант на свои не столь интересные, на первый взгляд, работы.
Два влиятельных научных журнала, Science и Nature ежегодно публикуют опровержения к пяти-шести статьям. Одним из самых известных недавних примеров опровержения работы стало дезавуирование статьи из Nature, одним из авторов которой была Линда Бак (Linda Buck), Нобелевский лауреат по физиологии и медицине 2004 года.
Британские физики научились контролировать движение капель, левитирующих над раскаленной поверхностью благодаря эффекту Лейденфроста: направлять их вверх по уклону и отклонять в стороны. Работа опубликована в журнале Scientific Reports, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте Университета Бата.
Ученые работали с металлическими поверхностями, несущими зубчатую текстуру разного характера. На эти разогретые поверхности исследователи наносили капли воды и наблюдали за их движением. Оказалось, что наклон зубчатых борозд направляет кипящую левитирующую каплю воды вдоль собственного наклона даже тогда, когда при этом капле приходится взбираться в гору против силы тяготения.
Авторы показали, что поверхности с более заостренными бороздами способны "двигать" капли вверх под более значительными углами - до 18 градусов.
Кроме того, ученые создали поверхность с тройной насечкой: на относительно крупные основные борозды наносились под прямыми углами дополнительные. Такие поверхности обладали еще более необычными свойствами. Они направляли кипящие капли вверх по уклону, однако при этом допускали управление горизонтальным смещением: капли двигались прямо, влево или вправо в зависимости от того, до какой именно температуры была нагрета поверхность.

Эффект Лейденфроста хорошо известен всем, кто когда-либо капал воду на раскаленную сковородку. Он заключается в том, что вода на поверхности, температура которой превышает определенное критическое значение, начинает левитировать на подушке из пара, исходящего с нижней стороны капли.

Ранее другая группа физиков показала, что эффект Лейденфроста можно использовать для того, чтобы заставить воду кипеть без образования пузырьков. В ходе эксперимента ученые опускали в воду разогретые металлические шарики, имеющие сильные водоотталкивающие свойства благодаря нанесению микротекстуры и специального химического покрытия.

United States Patent Application 20100224506
Kind Code A1
Livshits; David ; et al. September 9, 2010
________________________________________
PROCESS AND APPARATUS FOR COMPLEX TREATMENT OF LIQUIDS
Abstract
Methods and apparatus for complex treatment of contaminated liquids are provided, by which contaminants are extracted from the liquid. The substances to be extracted may be metallic, non-metallic, organic, inorganic, dissolved, or in suspension. The treatment apparatus includes at least one mechanical filter used to filter the liquid solution, a separator device used to remove organic impurities and oils from the mechanically filtered liquid, and an electroextraction device that removes heavy metals from the separated liquid. After treatment within the treatment apparatus, metal ion concentrations within the liquid may be reduced to their residual values of less than 0.1 milligrams per liter. A Method of complex treatment of a contaminated liquid includes using the separator device to remove inorganic and non-conductive substances prior to electroextraction of metals to maximize the effectiveness of the treatment and provide a reusable liquid.

United States Patent Application 20100224497
Kind Code A1
Livshits; David ; et al. September 9, 2010
________________________________________
DEVICE AND METHOD FOR THE EXTRACTION OF METALS FROM LIQUIDS
Abstract
A volume-porous electrode is provided which increases effectiveness and production of electrochemical processes. The electrode is formed of a carbon, graphitic cotton wool, or from carbon composites configured to permit fluid flow through a volume of the electrode in three orthogonal directions. The electrode conducts an electrical charge directly from a power source, and also includes a conductive band connected to a surface of the electrode volume, whereby a high charge density is applied uniformly across the electrode volume. Apparatus and methods which employ the volume-porous electrode are disclosed for removal of metals from liquid solutions using electroextraction and electro-coagulation techniques, and for electrochemical modification of the pH level of a liquid.

Инженеры Массачусетского технологического института создали водоотталкивающее нанопокрытие, с которого капли конденсирующегося пара спрыгивают самостоятельно. Работа опубликована в журнале Nano Letters, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте института.

Созданная авторами структурированная поверхность выглядит под микроскопом как газон из кристаллов оксида меди. При нанесении на нее соответствующего покрытия, ее водоотталкивающие свойства становятся настолько выраженными, что капли конденсированного пара на ней практически не держатся. Более того, при слиянии двух более мелких капель выделяющейся энергии становится достаточно для того, чтобы получившаяся крупная капля сама отпрыгнула от поверхности.
Целью инженеров при создании необычной поверхности было увеличить теплопроводность теплообменников в конденсаторах пара. Дело в том, что при использовании для этого обычных медных труб на их поверхности быстро образуется водяная пленка, которая препятствует теплообмену. Чем быстрее удаляются капли жидкости с теплообменника, тем выше его эффективность, поэтому в последнее время получили распространение теплообменники с ярко выраженной гидрофобной поверхностью.
Авторы показали, что новая поверхность позволяет на треть увеличить скорость переноса тепла даже по сравнению с самыми современными гидрофобными теплообменниками. Поскольку подобные устройства применяются в том числе на электростанциях, такой рост эффективности можно считать очень значительным.

Ранее другая группа инженеров (также из MIT) для решения задачи повышения скорости теплообмена использовала сходный подход. Ученые также создавали гидрофобную поверхность с микротекстурой, однако в прошлом варианте для этого использовалась сложная технология фотолитографии, а не химическая обработка.

полезный материал? Нажмите:




2020-11-20
Живая вода
другие статьи...
© Ярослав Ващук, 2003-2023
при использовании любых материалов сайта ссылка на источник обязательна
[pageinfo]
сайты Хмельницкого bigmir)net TOP 100