Кафедра сорбционной техники Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета): создание, развитие, современность

   Кафедра «Химии и технологии материалов и изделий сорбционной техники» организована в 1931 году при создании в Ленинградском Технологическом Институте имени Ленсовета специального факультета подготовки инженерных кадров для оборонных отраслей промышленности. В разное время кафедра имела различные номера: №185, №27 и №0820. Ее первоначальное название – кафедра «Химии защиты», затем – «Химии и технологии сорбентов» и в настоящее время – «Химии и технологии материалов и изделий сорбционной техники» (ХТМИСТ). 

Организатором и первым заведующим кафедрой (до 1947 года) был ученик академика Алексея Евграфовича Фаворского, профессор, доктор химических наук Евгений Владимирович Алексеевский, известный специалист в области аналитической химии, автор учебника, по которому многие из нас учились: Е.В.Алексеевский, Р.К.Гольц, А.П.Мусакин. Количественный анализ: учебное пособие для вузов. Госхимиздат, 1953. 

Евгений Владимировичем была прочитана первая лекция 8 февраля 1931 года для студентов нашей специальности и этот день считается днем рождения нашей кафедры.

 В годы Великой отечественной войны многие выпускники и студенты кафедры встали на защиту нашей Родины. Кафедра была эвакуирована в г. Казань, а часть сотрудников осталась в блокадном Ленинграде для организации в ЛТИ им. Ленсовета противогазовой мастерской. В Казани была продолжена подготовка инженеров-технологов в связи с прямой угрозой применения немецко-фашистскими войсками отравляющих веществ.

В 1942 – 1944 годах было выпущено 43 инженера. В 1945 году в связи с переездом кафедры в Ленинград (летом 1944 года) выпуск не состоялся, а первый послевоенный выпуск был организован в 1946 году. В период эвакуации кафедры с октября 1941 года в г. Казань, обязанности заведующего кафедрой исполнял доцент Григорий Маркович Белоцерковский.

В 1975 году на базе научных подразделений кафедры создается ОКТБ «Кристалл», решающее важные задачи по разработке методов газового анализа, систем очистки воздуха, по разработке новых адсорбентов, катализаторов и химических поглотителей. 

Слева направо: заведующие кафедрой различных лет
Н.Ф. Федоров, Т.Г. Плаченов, Г.М. Белоцерковский, В.В. Самонин

Наряду с этим, внесен вклад в развитие теории и практики химии тугоплавких оксидов редкоземельных элементов. Создано новое направление парофазного синтеза новых видов термостойких огнеупоров на основе стеклообразного кремнезема. Выпущен учебник для ВУЗов: В.С.Горшков, В.Г.Савельев, Н.Ф.Федоров. Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений. Учебник для вузов. М.: Высш. шк. — 1988. — 400 с. 

На основе блочных сорбирующих изделий созданы сорбционные устройства, включающие в свой состав элементы для подвода и отведения к сорбирующим материалам энергии различных форм, что позволило реализовать сорбционные процессы в режиме управляемой адсорбции. Данный цикл работ обобщен в монографиях: Самонин В.В., Подвязников М.Л., Никонова В.Ю., Спиридонова Е.А., Шевкина А.Ю. Сорбирующие материалы, изделия, устройства и процессы управляемой адсорбции. – СПб: Наука, 2009. – 271 с.; Самонин В.В., Подвязников М.Л., Спиридонова Е.А., Никонова В.Ю. Сорбционная осушка газовых и жидких сред. СПб: Наука, 2011, 138 с.

Развиваются современные направления, связанные с созданием новых видов сферических высокоэффективных углеродных адсорбентов, в том числе модифицированных различными гетероатомами, новых смесевых щелочных химических поглотителей, бактерицидных пористых материалов, мезопористых мезофазных материалов, углеродных ионообменных сорбентов из органических углеродсодержащих отходов и др.

Новые разработки кафедры реализованы в рамках выполненных контрактов на предприятиях ЦКБ МТ «Рубин», АО «Концерн ВКО «Алмаз– Антей», ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» и других структур, в том числе, оборонной направленности.

   В 2014 г. кафедрой проведена Всероссийская конференция с международным участием «Актуальные проблемы синтеза нанопористых материалов, химии поверхности и адсорбции. К 110-летию Т.Г.Плаченова», которую посетили специалисты Белоруссии, Казахстана, Молдовы, Украины, Франции, Швейцарии.

  В 2016 г. кафедра приняла участие, совместно с ЗАО «Севзаппромэнерго» и предприятием ОАО «Химконверс», объединяющим разработчиков и производителей средств защиты, в организации научно-практической конференции, посвящённой научному наследию академика Н. Д. Зелинского в области создания эффективного угольного противогаза и 100-летию начала промышленного выпуска противогаза Зелинского-Кумманта. Наряду с проведением конференции состоялось открытие мемориальной доски Н.Д.Зелинскому на здании ВНИИ Метрологии им. Д.И.Менделеева.

   Предприятия отрасли помогают в комплектовании кафедры последними образцами средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) и технологическим и аналитическим оборудованием для обучения студентов и проведения научно-исследовательских работ. За последние три года на кафедру были поставлены более 50 единиц изделий специального назначения. К предприятиям – партнерам кафедры относятся УПО «Сорбент», г. Пермь, НПО «Неорганика», г. Электросталь, НПО «ТамбовМаш» и НПО «ТамбовНИХИ», г. Тамбов, АРТИ, г. Москва, НПО «Севзаппромэнерго», г. Санкт-Петербург, которые укомплектованы выпускниками кафедры и где в настоящее время, проходят практику студенты кафедры. Тематика дипломных и аспирантских работ связана с основным направлением деятельности кафедры и представлена разработками в интересах предприятий отрасли, направленными на создание новых углеродных адсорбентов, химических поглотителей, неорганических адсорбентов в виде изделий и процессов для обеспечения заданного состава газовых и жидких сред в системах индивидуального и коллективного жизнеобеспечения.

• ФГУП «РНЦ «Прикладная химия»
• ЗАО «Межрегиональная химическая компания "РЕГИОНХИМСНАБ»
• НПП «Полихим»
• Фармацевтическая компания ООО «ПИК-ФАРМА ПРО»
• ОАО «РЖД»
• Межрегиональное управление Росалкогольрегулирования по Северо-Западному федеральному округу
• ООО «Кока-Кола ЭйчБиСи Евразия»
• ФГБУ «Центр лабораторного анализа и технических измерений по Новгородской области»
• International laboratory «Solution chemistry of advanced material and technologies», НИУИТМ
• ООО «Русватер»
• ВНИИ Океанология
• ООО «Аналит Продактс»
• ООО «ЛСИ»

Видными учеными и научными деятелями, руководителями предприятий стали прошедшие школу кафедры

• В.Б. Алесковский – член-корреспондент АН СССР, в прошлом ректор Технологического института и ректор Ленинградского Университета;
• В.Ф. Олонцев – академик РАЕН, д.т.н., директор ВНИТИУС;
• В.Ф. Смирнов – профессор, д.т.н. и В.В. Чебыкин – Лауреат Гос. премии, к.т.н., директоры ЭНИТИ;
• Г.В. Дворецкий – Лауреат Гос. премии, зам. директора ЭНИТИ;
• Н.П. Васильев – Лауреат Гос. премии, к.т.н., директор ЭХМЗ, позднее мэр г. Электростали;
• Н.Т. Димкович – директор предприятия Тамбовмаш;
• М.Л. Подвязников – профессор, д.т.н., заместитель генерального директора АО «Концерн ВКО «Алмаз – Антей», директор Северо-Западного регионального центра АО «Концерн ВКО «Алмаз – Антей», генеральный директор АО «ГОЗ Обуховский завод», генеральный директор ОАО "Завод радиотехнического оборудования".
• А.П.Шепелин – д.б.н., зам. директора по научно-производственной работе ФБУ «Государственный научный центр прикладной микробиологии» Роспотребнадзора;
• Ю.С.Федоров – профессор, д.т.н., заместитель генерального директора Радиевого института имени В.Г.Хлопина;
• И.А. Кузин – профессор, д.х.н., декан инженерно-физико-химического факультета, заведующий кафедрой;
• В.В. Самонин – профессор, д.т.н., декан факультета Защиты окружающей среды, заведующий кафедрой ХТМИСТ;
• В.М. Мухин – профессор, д.т.н., заслуженный изобретатель РФ, Лауреат премии Правительства РФ почетный эколог, начальник лаборатории активных углей и эластичных сорбентов ОАО «ЭНПО «Неорганика»;
• И.С. Лавров – профессор, заведующий кафедрой коллоидной химии;
• Г.К. Ивахнюк – профессор, д.х.н., лауреат премии правительства РФ, заведующий кафедрой инженерной защиты окружающей среды;
• И.К. Мешковский – д.т.н., заведующий кафедрой физической химии ИТМО;
• К.Г. Ионе, В.Б. Фенелонов, Д.Н. Гаврилов, Б.И. Вензель – заведующие лабораториями в институтах РАН.

Спектр научных интересов кафедры очень широк, что обусловлено спецификой профессорско-преподавательского состава, в который входят специалисты самых различных направлений.

Научно-исследовательская работа

Формирование и развитие научной школы кафедры происходило в соответствии с необходимостью решения актуальных задач в области химической защиты человека (защиты органов дыхания от химического, ядерного и биологического оружия) и защиты окружающей среды.

Основными направления НИР были и остаются такие как:

• разработка химико-технологических основ получения адсорбентов, химических поглотителей, специальных катализаторов, фильтрующих материалов и регенеративных продуктов;
• изучение пористой структуры и свойств разрабатываемых материалов;
• определение различных сфер использования разрабатываемых материалов для решения специальных, технологических и экологических проблем.

В последние годы силы кафедры сконцентрированы на разработке новых технологических концепций синтеза нанопористых и композиционных сорбирующих материалов и изучение адсорбционно-десорбционных процессов с их участием, фундаментальных исследований в области статики сорбционных явлений, кинетики и динамики адсорбции.

Значительный объем прикладных НИР непосредственно ориентирован на решение экологических задач.

Наиболее значимые и результативные исследования относятся к следующим четырем направлениям:   1. Разработка теоретических основ синтеза и получение новых углеродных и минеральных адсорбентов, обеспечивающих основные потребности народного хозяйства страны. Научное обоснование необходимых параметров пористой структуры адсорбентов, определяющих нужные марки и типы адсорбентов. Наиболее рациональные аппаратурные решения узловых технологических процессов производства адсорбентов. Основные усилия коллектива кафедры концентрируются на следующих вопросах: - рациональное сырье и методы его формования, - обеспечивающие высокие механические свойства сорбентов; - методы активирования и режим активирования, обеспечивающие получение адсорбентов с заданной пористой структурой и адсорбционными свойствами.   2. Исследование адсорбционных свойств и пористой структуры углеродных и минеральных адсорбентов, осуществляемое с использованием комплексов современных средств инструментального анализа. Изучение адсорбции из газовых и жидких сред адсорбентами с различной пористой структурой и химической природой поверхности. Экспериментальные и теоретические исследования динамики адсорбции и разработка методов расчета адсорбционных процессов в стационарных, движущихся и псевдосжиженных слоях, а также короткоцикловых процессов адсорбции.   3. Экспериментальное и теоретическое обоснование наиболее рациональных адсорбционных процессов очистки воздуха и промышленных сточных вод от токсичных примесей, рекуперации летучих растворителей, улучшение качественных показателей продукции пищевой, фармацевтической и многих других отраслей промышленности, а также разработка средств регулирования параметров газовой среды в гермообъемах.

4. Совершенствование процессов водоочистки и системы водного хозяйства, переработка отходов, ионный обмен, наноструктурные материалы для водоочистки, правовые аспекты природоохранной деятельности. Основное внимание уделяется проблемам, связанным с очисткой воды с использованием различных методов и обеспечением качества воды, соответствующего нормам СанПиН, в том числе по химическим и микробиологическим показателям.

За последние годы сотрудниками кафедры был выполнен ряд контрактных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ:

Контрактные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, выполняемые кафедрой

Год выполнения

Заказчик

Обоснование вариантов процесса переработки растворного  бланкета ТИН на основе сульфата тория

2023

АО Радиевый институт им.В.Г.Хлопина

Обоснование вариантов процесса переработки растворного ториевого бланкета ГРУ

2021

АО Радиевый институт им.В.Г.Хлопина

Разработка концепции процесса переработки топливной соли LiF-NaF-KFв рамках ЖСР с использованием сорбционных методов

2021

АО Радиевый институт им.В.Г.Хлопина

Разработка комплекса технологий переработки отходов 3-5 классов опасности с получением полезных продуктов 

2021-2023

РНФ

Оптимизация методов переработки конструкционных материалов тепловыделяющих сборок и отверждения РАО. Научное сопровождение при опытных испытаниях отдельных операций переработки ОЯТ

2021-2022

ГЕОХИ РАН

"Разработка методов переработки конструкционных материалов тепловыделяющих сборок для извлечения долгоживущих изотопов и использования циркония и железа при кондиционировании радиоактивных отходов"

2020

ГЕОХИ РАН

"Определение влияния внешних условий на сорбционные показатели осушающей композиции"

2020

ООО «Оптосенс»

"Исследование сорбционных методов раздельного извлечения радионуклидов из жидкосолевых расплавов"

2019-2020

РФФИ

"Определение технических характеристик активированных углей"

2019

ООО «Портэнерго»

"Разработка конструкции адсорбера, технологии его изготовления, определение параметров процесса осушки воздуха для блока автоматического  поддержания влажностного режима волноводного тракта (ПВРВТ) методом регенерации сорбента сбросом давления без нагрева в коротких циклах адсорбции"

2019-2021

АО «ЗРТО», Концерн «Алмаз-Антей»  

"Нанопористые материалы, модифицированные фуллеренами, для очистки газовых и жидких сред"

2019

Dongjin Semichem Co., Ltd.

"Поставка ГП ТУ 20.59.54-464-02068479-2017 и проверки времени защитного действия по МИ 02068479-48-2017 при совместной работе гидрофобного поглотителя и химического поглотителя ТУ 2165-290-05795731-200"

2018

АО "АСМ"– ПО «Севмаш»

"Определение технических характеристик активированных углей"

2018

ООО «Портэнерго»

«Модифицирование новых сорбентов фуллеренами и исследование их свойств»,   шифр «Универсал-01-2»

2018

АО «НПО «Неорганика»»

"Разработка сорбирующего изделия,  параметров процессов осушки воздуха и регенерации силикагеля на основе нанотехнологий для блока автоматического поддержания влажностного режима волноводного тракта (ПВРВТ)"

2018-2019

АО "ЗРТО", Концерн «Алмаз-Антей»

"Определение технических характеристик активированных углей"

2018

ЗАО «ЭХЗ»

"Научные основы создания гидрофобных микропористых углеродных адсорбентов для повышения селективности сорбционного поглощения микропримесей органических соединений из водных и завлажненных газовых сред"

2017-2019

Госзадание

"Определение технических характеристик активированных углей"

2016

ООО «ЭнВиСи Карбон Рус»

"Разработка сорбента для очистки воздуха от органических примесей, схемы очистки воздуха от вредных химических веществ с использованием разработанного и промышленно выпускаемых сорбентов. Изготовление экспериментальной и опытной партии сорбента"

2016-2017

АО "АСМ"– КБ МТ «Рубин»

За последний год за счет средств выполняемых НИР приобретено новейшее оборудование для анализа характеристик пористых материалов (хроматограф, спектрофотометр, центрифуги, аналитические и технические весы, сушильные и муфельные шкафы и др.), закуплено большое количество новых реактивов и восполнены запасы химических газов, а также обновлено техническое оснащение аудиторий и компьютерного класса. В целом, кафедра оснащена современным оборудованием, что позволяет проводить исследования на высоком уровне.

Профессорско-преподавательский состав кафедры занимается активной публикацией своих научных результатов. За последние годы опубликовано более 100 научно-технических работ, представленных монографиями, статьями, учебно-методическими трудами.

Кафедра имеет полный комплект учебных и учебно-научных лабораторий, обеспечивающих проведение лабораторных работ и научно-исследовательского практикума в соответствии с учебным планом и рабочими программами по специальности.