Из 345 своих работ я выбрал 60 работ, которые полностью характеризуют мою научно-практическую деятельность проф. В.В. Тарасова.
Поверхностные явления и массоперенос
Направление исследований, которое интересовало Тарасова В.В. дольше и больше других направлений. Именно этим объясняется многочисленность работ. Можно видеть, что Тарасов часто возвращается к этому направлению даже по прошествии многих лет (смотрите, например ссылку 1, опубликованную в конце 2010 г.). Для выполнения таких работ он участвует вместе с разными творческими коллективами [2, 6]. Его не останавливает отрыв от Родины [9, 16].
Первые работы в этом направлении выполнены в начале 70-х годов после защиты кандидатской диссертации. Начало их было инициировано спорами на Московском семинаре по экстракции. Основной тон спорам задавали чл.-корр. В.В. Фомин и чл.-корр. Ю.А. Золотов. На семинарах многократно возникал вопрос о том, где протекает реакция образования экстрагируемого соединения. Были две альтернативные точки зрения на вопрос топохимии этих реакций. Мне же казалось, что эта реакция может локализоваться и на поверхности и в объеме: все зависит от поверхностно-активных свойств экстрагентов и их соединений, а также от скорости этой реакции. Доказательства можно было получить только кинетическими методами. Имеется большая вероятность, что реакция протекает сразу по двум путям – гетерогенному и гомогенному (квазигетерогенному). Время подтвердило это мнение [3,4,10,11,17,23,25]. Большую роль в решении этого, а затем и других вопросов сыграла разработка метода кратковременного контактирования фаз (МККФ) [28,29]. Фактически была создана совершенно новая методология исследования механизма реакций в системах жидкость-жидкость.
Разработка этой методологии привела к обнаружению неизвестных ранее межфазных явлений, среди которых особо важную роль играет обнаружение образования при массопереносе в системах электролит-неэлектролит зон пересыщения и микрогетерогенности, а как крайняя степень их развития – возникновение конденсированных межфазных пленок [1,3,4,9,10,13,17,18,26,27]. Они могут обладать свойствами очень вязкой жидкости или даже твердого тела. Фотографии таких пленок помещены в работах [10,13].
Поверхностные явления: эффект Марангони
Возникновение неоднородностей при массопереносе в системах электролит-неэлектролит – явление чрезвычайно типичное для экстракции неорганических веществ. Именно поэтому типично и явление самопроизвольной поверхностной конвекции (СПК) или эффект Марангони. Этот эффект, значительно увеличивающий коэффициенты массообмена, может быть не только спонтанным [34,35], но и вынужденным [30-33]. Первым был изучен спонтанно возникающий эффект. Это и понятно, поскольку никаких дополнительных действий не нужно производить и он не вызывает удивления. Этот случай относится к перекрёстным взаимодействиям типа “межфазное натяжение – концентрация”, если рассматривать его с точки зрения термодинамики необратимых процессов.
Вынужденный эффект Марангони реализуется, если протягивать гибкую ленту через межфазную границу. При этом ПАВ адсорбируются на ленте, и возникает регулируемый движением ленты градиент межфазного натяжения. Это приводит к не спонтанному, а регулируемому эффекту Марангони. Саморегулирование возможно и при растекании жидкостей, молекулы которых обладают свойствами ПАВ. В этом случае, впереди растекающегося полислоя молекул, всегда “бежит” монослой, поджимаемый полимолекулярным слоем. В этом и состоит вынужденность. Скорости разбегания мономолекулярного слоя достигают при линейном разбегании 0,5 м/с, если рассматривается период порядка 1 секунды. При цилиндрическом разбегании молекул очень быстро достигается стационарное состояние, при котором скорость мономолекулярного слоя устанавливается на уровне ~ 10 см/с.
Кинетика гидродинамической гетероадагуляции
В последние 10 лет я резко изменил тематику работ, но главное – кинетический метод получения результатов остался прежним. Посещение Японии по приглашению профессора Хиточи Ватараи и знакомства с аппаратурой, на которой работает его группа, перевернула во мне всё. Хиточи сказал: “Валерий, помните моё посещение Вашей лаборатории в 1986 году. Тогда Вы предложили мне – он на 20 лет моложе меня – заняться лазерным зондированием границы систем жидкость-жидкость. Я пригласил Вас, чтобы увидели воплощение этих идей ”. Тогда я понял, что мы отстали навсегда.
С этого момента я отказался от дальнейшего научного соревнования и стал изучать, как мне казалось, более “приземленную” область гетероадагуляции, происходящей на различных телах при различных гидродинамических условиях [36-44]. Однако жизнь показала, что и в этом случае, только первые шаги можно сделать удачными благодаря неистощимой изобретательности русского мозга. Область оказалась даже сложнее предыдущих областей, поскольку в этом случае вступает в “игру” еще одна фаза – твердое тело. Но практическая значимость проблемы будет весь остаток жизни занимать меня.
Как освободиться от микрокапель экстрагентов, не применяя ни реагенты, ни тепло? Эти микрокапли особенно опасны в радиохимической промышленности, где они способствуют образованию “медуз” и, следовательно, повышению ядерной опасности. Гетероадагуляция поможет быстро удалить все микрокапли из водных растворов. Она же помогает решать задачу очистки органических жидкостей от микрокапель воды. Это подробно рассмотрено в работах [36, 37]. Аппаратурные вопросы обсуждаются в работе [38], где проведен крупномасштабный опыт очистки 300 литров воды “испачканной” микрокаплями моторного масла. Эта работа демонстрирует экологическую эффективность данного метода. Математические модели процесса основаны на уравнениях кинетики Эли-Ридила. К сожалению, они не учитывают обратимости процесса.
Озонирование и фотохимия
Директор фирмы “Экотехнологии” Ю.И. Попов в 2001 г. подарил моей группе оборудование для создания установки, используемой в научных исследованиях процессов озонирования водных сред. Это оборудование включает воздушный компрессор, генератор кислорода из воздуха, генератор озона из полученного кислорода, измеритель концентрации озона хемилюминесцентным методом. Названное оборудование помогло создать установку для исследования кинетики распада озона под действием различных примесей (в гомогенных условиях), а также под влиянием стенок из различных материалов (в гетерогенных условиях).
Цитируемые ниже работы по озонированию [45-49] и фотохимии [50-52], почти полностью отражают то, что сделал я с моим коллективом в этих областях. Эти работы выполнены в самые последние годы и в них много оригинального.
В работах по озонированию наиболее важным является обнаружение комплексных анионов бихромата и хромата, а также комплексных анионов гидроксихлоридов железа, которые быстро разрушают озон, т.е. являются катализаторами его распада. Важным является и вывод о том, что материал стенок генератора и сборника озона также существенно влияют на скорость распада, т.е. потери озона. Во всех случаях рассчитаны эффективные константы скорости распада озона и предложен способ раздельного вычисления констант гомогенных и коэффициентов скорости гетерогенных реакций распада озона.
Работы по фотохимии содержат оригинальный раздел по разрушению красителей очень жестким ультрафиолетовым светом, излучаемым эксимерными ксеноновыми лампами. Такие лампы излучают почти монохроматический свет с длиной волны 172 нм, рождающий в воде и водных растворах значительное количество ОН; - радикалов, которые обладают существенной окислительной способностью. Разработанная модель окисления красителей не учитывает начальный нестационарный участок, но её достоинство – простота. Важно отметить, что происходит не просто обесцвечивание красителей, а более глубокая деструкция, поскольку происходит значительное уменьшение величины ХПК.
Супертоксиканты
Здесь представлены три работы [53-55], но действительный список насчитывает более десятка наименований. Выполнена диссертация безвременно ушедшей Сурниной Н.Н., работавшей в институте Метеорологии (г. Обнинск) [55]. В статье [53] рассматривается загрязнение окружающей среда полихлорированными бифенилами и терфенилами, а также предлагаются пути минимизации их воздействия.
Обезвреживание отходов
Первую статья этого списка [56] опубликованную в несвойственном для меня журнале “Агрохимия”, открывает доктор биологических наук, статья включает бывшую дипломницу М.В. Хмылову, а также меня и вновь доктора биологических наук. Речь идет о загрязнении поймы речушки Боровлянки полихлорированными бифенилами (ПХБ) вследствие многолетней работы конденсаторного завода (только в 80-е годы вдруг обнаружено, что они являются предтечей страшных дифуранов).
Две последующие статьи [57,58] имеют большое природоохранное и токсикологическое значение. Ссылка [59] отмечает диссертационную работу “Вклад тяжелых металлов в экологическую опасность зол мусоросжигательных заводов г. Москвы”, выполненную под моим руководством.
В работе [60] поднимается вопрос о целесообразности уничтожения (ПХБ) и веществ на их основе, которые во всем мире использовались как трансформаторные масла, а теперь сжигаются с громадными предосторожностями. Не видна ли в этом больше политика, чем реальная целесообразность, как это уже было в случае с фреонами?