Исследование и моделирование процесса подавления биодеградации растворов для химического никелирования

Исследовано развитие мицелиальных грибов в растворах химического никелирования. Установлено, что развитие таких грибов приводит к уменьшению скорости осаждения покрытий и разложению технологических растворов. Разработана математическая модель подавления роста мицелиальных грибов в растворах для химического никелирования в присутствии различных ингибиторов. Модель позволяет прогнозировать скорость роста микроорганизмов при заданных условиях. На основе экспериментальных данных и математического моделирования исследован процесс биодеградации технологических растворов для химического никелирования. Применение метода математического моделирования позволило показать возможность описания кинетики роста колоний мицелиальных грибов уравнением Ферхюльста, определить кинетические параметры этого процесса, прогнозировать стабильность электролитов и осуществлять выбор эффективных ингибиторов. Обоснован выбор веществ --- ингибиторов (сульфат меди, тетраборат натрия, молочная кислота, пропионат натрия, хлороформ) --- оказывающих фунгистатическое или фунгицидное действие на рост биообъектов. Разработана математическая модель процесса подавления биодеградации технологических растворов для химического никелирования различными веществами. Обоснована неоднозначность выбора начального условия для постановки задачи Коши при математическом описании процесса. Представлены и проанализированы результаты математического моделирования рассматриваемого процесса. Установлено, что наиболее эффективным ингибитором роста биообъектов является тетраборат натрия, так как при увеличении его концентрации до 50 ммоль/л качество покрытий не ухудшается, скорость нанесения покрытий увеличивается и достигается необходимый фунгицидный эффект

Работа выполнена в рамах государственного задания 10.4556.2017/6.7 Минобрнауки России

Литература

[1] Миндубаев А.З., Волошина А.Д., Бабынин Э.В. и др. Микробиологическая деградация белого фосфора. Экология и промышленность России, 2018, т. 22, № 1, с. 33--37. DOI: https://doi.org/10.18412/1816-0395-2018-1-33-37

[2] Скичко А.С., Кольцова Э.М. Математическая модель для описания колебаний биомассы бактерий. Теоретические основы химической технологии, 2006, т. 40, № 5, с. 540--550.

[3] Мухаметова Г.М., Винокуров Е.Г., Бабусенко Е.С. и др. Биодеградация растворов для химического никелирования. Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология, 2018, т. 61, № 9-10, с. 89--97. DOI: https://doi.org/10.6060/ivkkt.20186109-10.5792

[4] Sizentsov A.N., Kvan O.V., Vishnyakov A.I., et al. The use of probiotic preparations on basis of bacteria of a genus bacillus during intoxication of lead and zinc. Life Sci. J., 2014, vol. 11, no. 10, pp. 18--20.

[5] Пешков С.А., Сизенцов А.Н., Никиян А.Н. и др. Исследование биоаккумуляции тяжелых металлов бактериями рода Bacillus с использованием рентгенофлуоресцентного анализа и атомно-силовой спектроскопии. Современные проблемы науки и образования, 2015, № 4. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=21079

[6] Бузолёва Л.С., Кривошеева А.М. Влияние тяжелых металлов на размножение патогенных бактерий. Успехи современного естествознания, 2013, № 7, с. 30--33.

[7] Куимова Н.Г., Моисеенко В.Г. Биогенная минерализация золота в природе и эксперименте. Литосфера, 2006, № 3, с. 83--95.

[8] Joshi P.K., Swarup A., Maheshwari S., et al. Bioremediation of heavy metals in liquid media through fungi isolated from contaminated sources. Indian J. Microbiol., 2011, vol. 51, no. 4, pp. 482--497. DOI: https://doi.org/10.1007/s12088-011-0110-9

[9] Anahid S., Yaghmaei S., Ghobadinejad Z. Heavy metal tolerance of fungi. Sci. Iran., 2011, vol. 18, iss. 3, pp. 502--508. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scient.2011.05.015

[10] Levinskaite L., Smirnov A., Luksiene B., et al. Pu(IV) and Fe(III) accumulation ability of heavy metal-tolerant soil fungi. Nukleonika, 2009, vol. 54, no. 4, pp. 285--290.

[11] Price M.S., Classen J.J., Payne G.A. Aspergillus niger absorbs copper and zinc from swine wastewater. Bioresour. Technol., 2001, vol. 77, iss. 1, pp. 41--49. DOI: https://doi.org/10.1016/S0960-8524(00)00135-8

[12] Pumpel T., Schinner F. Silver tolerance and silver accumulation of microorganisms from soil materials of a silver mine. Appl. Microbiol. Biotechnol., 1986, vol. 24, no. 3, pp. 244--247. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00261545

[13] Binsadiq A.R.H. Fungal absorption and tolerance of heavy metals. JAST, 2015, vol. 5, pp. 77--80.

[14] Xu X., Xia L., Zhu W., et al. Role of Penicillium chrysogenum XJ-1 in the detoxification and bioremediation of cadmium. Front. Microbiol., 2015, vol. 6, art. 1422. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.01422

[15] Sujoy K. Das, Liang J., Schmidt M., et al. Biomineralization mechanism of gold by Zygomycete Fungi Rhizopous oryzae. ACS Nano, 2012, vol. 6, no. 7, pp. 6165--6173. DOI: https://doi.org/10.1021/nn301502s

[16] Akhtar S., Mahmood-ul-Hassan M., Ahmad R., et al. Metal tolerance potential of filamentous fungi isolated from soils irrigated with untreated municipal effluent. Soil Environ., 2013, vol. 32, no. 1, pp. 56--62.

[17] Карпов В.А., Ковальчук Ю.Л., Харченко У.В. и др. Влияние микрообрастания на морскую коррозию металлов и разрушение защитных покрытий. Коррозия: материалы, защита, 2011, № 3, с. 11--18.

[18] Ковальчук Ю.Л., Полтаруха О.П., Карпов В.А. Развитие сообщества макрообрастания и динамика коррозии нержавеющей стали 12Х18Н10Т в тропических водах. Вода: химия и экология, 2011, № 10, с. 93--98.

[19] Ваграмян Т.А., Невмятуллина Х.А., Темкин С.М. Электроосаждение сплава медь--цинк из цитратных растворов. Защита металлов, 1991, т. 27, № 1, с. 146--147.

[20] Винокуров Е.Г., Жигунов Ф.Н., Моргунов А.В. и др. Осаждение химических покрытий никель--фосфор и никель--фосфор--медь из глицинатных растворов. Гальванотехника и обработка поверхности, 2015, т. 23, № 3, с. 40--46.

[21] Скопинцев В.Д., Моргунов А.В., Винокуров Е.Г. и др. Повышение производительности процесса химического никелирования. Гальванотехника и обработка поверхности, 2016, т. 24, № 3, c. 26--31

[22] Galvano- und Oberflachentechnik-treff: im Fokus. Galvanotechnik, 2016, vol. 107, no. 1, pp. 120--122.

[23] Фадина С.В., Винокуров Е.Г., Бурухина Т.Ф. и др. Оценка потенциала ресурсосбережения при электроосаждении металлических покрытий по показателю устойчивости состава растворов. Теоретические основы химической технологии, 2014, т. 48, № 6, с. 695--700.

[24] Фадина С.В., Винокуров Е.Г., Бурухина Т.Ф. и др. Суммарная концентрация основных компонентов растворов для электроосаждения металлических покрытий как критерий классификации и выбора ресурсосберегающих составов растворов. Теоретические основы химической технологии, 2013, т. 47, № 5, с. 573--579.

[25] Винокуров Е.Г., Бурухина Т.Ф., Каранаева М.Н. и др. Прогнозирование предпочтительной области общих концентраций ионов металлов в растворах для электроосаждения сплавов. Теоретические основы химической технологии, 2008, т. 42, № 6, с. 671--675.

[26] Matolcsy G., Nadasy M., Andriska V. (eds.). Fungicides. Stud. Environ. Sci., 1988, vol. 32, pp. 272--486. DOI: https://doi.org/10.1016/S0166-1116(08)71130-0

[27] Никитин М.К., Мельникова Е.П. Химия в реставрации. Л., Химия, 1990.