РАДИОХИМИЯ, 2023, том 65, № 4, с. 355-363

УДК 621.436

ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ

СВОЙСТВА БЕНЗИНА С ДОБАВКОЙ БЕНЗОЛА

Институт радиационных проблем Национальной академии наук Азербайджана,

AZ1143, Баку, ул. Ф. Агаева, д. 9

*e-mail: clala@mail.ru

Поступила в редакцию 19.12.2022, после доработки 09.02.2022, принята к публикации 10.02.2022

Изучено влияние облучения на бензин АИ-92 с добавлением бензола. Кинетику процессов изучали при

температуре Т = 20°С, мощности дозы Р = 0.072 Гр/с в интервалах поглощенных доз (D) 27-78 кГр.

Представлены результаты газохромато-масс-спектрометрического (ГХ/МС) анализа, ИК-спектроскопи-

ческих исследований, определения плотности, вязкости образцов до и после облучения при различных

поглощенных дозах. Оценка физико-химических показателей γ-облученного бензина с добавками бен-

зола 1, 2, 4, 6% показывает, что γ-излучение негативно влияет на эксплуатационные свойства (вязкость

и плотность) бензина АИ-92. Оптимальной концентрацией бензола в бензине является 6%, при которой

вязкость и плотность уменьшаются с увеличением поглощенной дозы. Кинетика постполимеризаци-

онных процессов в течение 8 месяцев после окончания облучения показывает, что скорость процесса

и его доля в общей полимеризации зависят от времени облучения, плотности исходной смеси и дозы.

Ключевые слова: бензин, радиолиз, ИК спектр, газохромато-масс-спектрометрия (ГХ/МС).

DOI: 10.31857/S003383112304007X, EDN: IMIEKQ

ВВЕДЕНИЕ

нием [20]. При этом эффекте гамма-квант взаимо-

действует с электронами вещества и передает ему

Современные топлива должны удовлетворять

часть своей энергии, вызывая химические превра-

ряду требований, обеспечивающих экономичную и

щения в веществе. Первичные радиационно-хими-

надежную работу двигателя и требованиям эксплу-

ческие процессы, протекающие при прохождении

атации - иметь хорошую испаряемость, позволя-

ионизирующего излучения через топливо за первые

ющую получить однородную топливо-воздушную

10^-14 с, приводят к образованию ионов и возбужден-

смесь оптимального состава при любых темпера-

ных молекул, которые способствуют диссоциации и

турах, иметь групповой углеводородный состав,

разрыву химических связей с образованием свобод-

обеспечивающий устойчивый бездетонационный

ных радикалов. Одновременно происходит структу-

процесс сгорания на всех режимах работы двига-

рирование органических соединений и их разложе-

теля, даже в условиях радиационного излучения.

ние. Способность компонентов топлива сохранять

К настоящему времени опубликовано большое ко-

свой химический состав в условиях эксплуатации

личество работ, посвященных изучению действия

при изменении температуры, радиационном воз-

ионизирующих излучений на бензины, дизельное

действии имеет важное практическое значение. Вы-

топливо, различные смеси углеводородов [1-8], ми-

яснение влияния радиации на общий состав топли-

неральные и синтетические масла и смазки [9-19],

ва, связи между требованиями к составу топлива и

что позволило установить общие закономерности

его радиационной стойкостью является важнейшей

радиолиза органических материалов. Основная

задачей исследований. В этих условиях димеры и

часть эффектов, происходящих в органических со-

полимеры как продукты рекомбинации радикалов

единениях, при облучении гамма-квантами с энер-

и ионов образуются одновременно с осколочными

гией 1.25 МэВ обусловлена комптоновским рассея-

низкомолекулярными соединениями в топливах. В

355

356

ДЖАББАРОВА и др.

присутствии кислорода эти процессы усиливаются

ности дозы Р = 0.072 Гр/с, величине поглощенной

и приобретают окислительный характер. Наличие

дозы D = 27-78 кГр, концентрации бензола 1, 2, 4

в топливе неограниченного количества углеводо-

и 6%. Вязкость определяли на вискозиметрах типа

родов, а также таких слабокислых соединений, как

ВПЖ-2 по ГОСТам 33-66 и 10028-81, плотность из-

меркаптаны, определяет химическая стабильность

меряли пикнометром по ГОСТу 3900-85. ИК спек-

топлива при длительном хранении. При хранении

тры поглощения образцов в виде пленки толщиной

таких топлив в них образуются смолистые осадки.

d = 1 мкм регистрировали на спектрометре Varian

Значительно увеличивает скорость образования

640-IR (Varian) в диапазоне частот 4000-400 см^-1.

смол в топливах солнечный свет и излучение. При

Отнесение полос полученных спектров проводили,

выборе горюче-смазочных материалов для исполь-

как описано в работе [21]. Хромато-масс-спектро-

зования в условиях облучения возникают вопро-

метрический анализ проводили на ГХ/MС (Agilent,

сы: обладают ли обычные материалы достаточной

США). Дозиметрию проводили двумя независи-

радиационной стойкостью, можно ли повысить их

мыми методами: этиленовым дозиметром и комби-

стабильность за счет незначительного изменения

нацией цилиндра Фарадея с калориметром. Мощ-

состава введением специальных добавок - в незна-

ность дозы γ-излучения определяли этиленовым

чительном количестве ароматических соединений,

и ферросульфатным дозиметрами, результаты кото-

повышающих стойкость пластиков, резин, смазок,

рых согласуются в пределах 12-15%.

топлив к действию ионизирующих излучений. Наи-

более распространенные антирады - это аромати-

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

ческие соединения: бензол, нафталин, антрацен,

фенантрен, пирен, фенилендиамина, фенилнаф-

Наличием непредельных углеводородов в топли-

тиламины, фенолы, тиофенолы, дифенилсульфид,

ве, а также таких легкоокисляющихся соединений,

дифениленсульфид; бензохиноны, нафтохиноны,

фенилхинонимины и др. Содержание ароматиче-

как меркаптаны, определяется химическая ста-

ских антирадов в материале составляет обычно 0.1-

бильность топлив. Ненасыщенные углеводороды

10 мас%. Отмечено, что в смеси с углеводородами

во многих случаях также являются высокооктано-

такого строения антирады защищают последние от

выми компонентами бензина. В результате радио-

действия радиации. Все это привлекло особое вни-

лиза образуются ионы, электроны, возбужденные

мание к изучению радиолиза ароматических угле-

молекулы. Взаимодействие этих частиц приводит

водородов (бензола) в составе бензина. Поскольку

к образованию радикалов, которые в результате ре-

ароматические углеводороды стабильны при срав-

комбинации по цепному механизму образуют про-

нительно высокой температуре и достаточно устой-

дукты радиолиза. Радиолиз инициирует последей-

чивы к радиолизу, они были подробно изучены с це-

ствие, что приводит к изменению состава топлива.

лью определения возможности их использования в

На рис. 1, а, б показано влияние гамма-излучения

качестве антирадов в условиях действия излучения.

на вязкость и плотность бензина АИ-92 при раз-

Цель представленной работы - изучение изменения

личных временах облучения. Плотность исходного

физико-химических и эксплуатационных свойств

бензина 725 кг/м³.

бензина с незначительным добавлением бензола

Под влиянием облучения непредельные угле-

под действием ионизирующего излучения ⁶⁰Со.

водороды, находящиеся в составе топлива, быстро

окисляются и полимеризуются. Концентрация оле-

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

финовых углеводородов возрастает в два раза и мо-

жет привести к образованию смол и отложений во

Исследование проводилось с использованием

впускной системе двигателя. При хранении таких

бензина с добавлением разного процентного со-

топлив значительно увеличивается содержание в

держания бензола. Образцы топлива по 2.5 мл, по-

них фактических смол и образуется осадок. Более

мещенные в ампулы из молибдена и запаянные в

того, их испарение в атмосферу как химически ак-

вакууме, облучали при комнатной температуре на

тивных веществ способствует образованию озона,

гамма-источнике ⁶⁰Сo типа МРХ g-30. Кинетику

а их продукты горения образуют токсичные диены.

процессов изучали при температуре Т = 20°С, мощ-

Структурирование физически проявляется в жидко-

РАДИОХИМИЯ том 65 № 4 2023

ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

357

Рис. 1. Влияние гамма-излучения на вязкость (а) и плотность (б) бензина АИ-92 при различных временах облучения.

стях в изменении вязкости и плотности. Вязкость

Из графиков видно, что при концентрации бен-

изменяется тем сильнее, чем больше поглощенная

зола в бензине 6% радиационная стойкость увели-

доза излучения. Превращения, вызываемые излу-

чивается. Это следует из анализа данных графиков.

чениями, происходят с различной степенью интен-

В табл. 1 представлены результаты хроматогра-

сивности в зависимости от химического строения

фического анализа состава смеси бензин-бензол

и состава облучаемого вещества. Увеличение вяз-

при концентрации бензола 6%: исходной смеси и

кости может снизить скорость расхода горючего,

через 2 и 8 месяцев после облучения.

приводя к недостаточной подаче топлива. Слишком

На рис. 5 представлены результаты ИК-спектро-

большая вязкость повышает выделение дыма в про-

скопических исследований образцов 2/98% бензол/

цессе сгорания топлива и увеличивает потребление

бензин до и после гамма-излучения.

топлива, что снижает экономичность двигателя. В

В ИК спектре исходной смеси 2/98% бензол/

результате нарушается процесс горения, возрастает

бензин наблюдаются полосы внеплоскостных де-

количество продуктов неполного сгорания топлива,

формационных колебаний группы С-Н при 1000-

увеличиваются отложения нагара на деталях. Плот-

650 см^-1, деформационных колебаний групп CH₂,

ность косвенно характеризует химические свойства

СН₃ в алканах при 1380-1370 и 1465-1440 см^-1,

топлива, фракционный состав и испаряемость. Из-

валентных колебаний ароматических углеводоро-

менение плотности топлива влияет на характери-

дов (средней интенсивности) при 1575-1625 см^-1,

стики выхлопных газов. Влияние гамма-излучения

валентных колебаний связей С-Н в метиленовых

на плотность бензино-бензольной смеси при раз-

группах при 2975-2950 см^-1 и валентных колебаний

личных концентрациях сразу после гамма-облуче-

гидроксильных групп при 3300-2500 см^-1.

ния и через 8 месяцев после гамма-облучения пока-

В ИК спектре сразу после облучения смеси 2/98%

заны на рис. 2, а, б.

бензол/бензин в течение 360 ч (97 кГр) поглощения

Влияние гамма-излучения на вязкость бензи-

при 1465-1440 см^-1 уменьшается. Полосы валент-

но-бензольной смеси при различных концентраци-

ных колебаний аренов средней интенсивности при

ях сразу после облучения и через 8 месяцев после

1575-1625 см^-1 несколько усиливаются. Полосы

облучения показано на рис. 3, а, б.

валентных колебаний связей С-Н в группах СН₃ и

Рис. 2. Влияние гамма-излучения на плотность бензино-бензольной смеси при различных концентрациях сразу после облу-

чения (a) и через 8 месяцев после облучения (б).

РАДИОХИМИЯ том 65 № 4 2023

358

ДЖАББАРОВА и др.

Таблица 1. Результаты хроматографического анализа состава смеси бензин-бензол при концентрации бензола 6%

8 месяцев после

Исходная смесь

2 месяца после облучения

Компоненты

облучения.

мкг/л

г/л

мкг/л

г/л

мкг/л

г/л

1,1-Дихлорэтен

419

0.000

0.00

1805

0.002

0.000

транс-1,2-Дихлорэтен

3341

0.003

0.00

5102

0.005

0.001

470

0.000

Метил-трет-бутиловый

23485

0.023

0.00

2990

0.003

0.000

672

0.001

0.000

эфир

н-Гексан

6254213

6.254

0.63

4486305

4.486

0.449

3 780 090

3.780

0.378

1,1-Дихлорэтан

14816

0.015

0.00

21098

0.021

0.002

4 932

0.005

0.000

цис-1,2-Дихлорэтен

2515

0.003

0.00

2947

0.003

0.000

241 543

0.242

0.024

2,2-Дихлорпропан

0.000

0.00

504

0.001

0.000

49 121

0.049

0.005

Бромхлорметан

0.000

0.00

144

0.000

Хлороформ

349378

0.349

0.03

362972

0.363

0.036

365 874

0.366

0.037

1,1,1-Трихлорэтан

18295

0.018

0.00

20328

0.020

0.002

784

0.001

0.000

1,1-Дихлорпропен

11754

0.012

0.00

5491

0.005

0.001

0.000

Четыреххлористый углерод

138

0.000

0.00

128

0.000

835

0.001

0.000

Бензол

39349877

39.350

3.93

47726654

47.727

4.773

31651326

31.651

3.165

н-Гептан

11652816

11.653

1.17

9189571

9.190

0.919

8999222

8.999

0.900

Трихлорэтен

0.000

0.00

0.000

1,2-Дихлорпропан

8802

0.009

0.00

6669

0.007

0.001

53676

0.054

0.005

Дибромметан

1126

0.001

0.00

1180

0.001

0.000

201

0.000

Бромдихлорметан

2117687

2.118

0.21

1844062

1.844

0.184

3593611

3.594

0.359

цис-1,3-Дихлорпропен

2097

0.002

0.00

0.000

2643

0.003

0.000

Толуол

36751118

36.751

3.68

32513863

32.514

3.251

39057917

39.058

3.906

н-Октан

5920501

5.921

0.59

4655858

4.656

0.466

4816907

4.817

0.482

транс-1,3-Дихлорпропен

0.000

0.00

0.000

1 439

0.001

0.000

1,1,2-Трихлорэтан

4223687

4.224

0.42

3726929

3.727

0.373

4885611

4.886

0.489

Тетрахлорэтен

0.000

0.00

0.000

18923

0.019

0.002

1,3-Дихлорпропан

201

0.000

0.00

162

0.000

Дибромхлорметан

3721

0.004

0.00

2842

0.003

0.000

290

0.000

1,2-Дибромэтан

6257

0.006

0.00

6094

0.006

0.001

9823

0.010

0.001

Хлорбензол

0.000

0.00

0.000

1,1,1,2-Тетрахлорэтан

0.000

0.00

0.000

Этилбензол

11108771

11.109

1.11

9240766

9.241

0.924

14352014

14.352

1.435

м+п-Ксилол

40033316

40.033

4.00

33402961

33.403

3.340

56040294

56.040

5.604

н-Нонан

2773995

2.774

0.28

2040759

2.041

0.204

2484915

2.485

0.248

o-Ксилол

18490651

18.491

1.85

15210809

15.211

1.521

26794272

26.794

2.679

Стирол

19721395

19.721

1.97

15995555

15.996

1.600

25570157

25.570

2.557

Бромоформ

4846

0.005

0.00

8111

0.008

0.001

297

0.000

Изопропилбензол

1210863

1.211

0.12

739263

0.739

0.074

1576454

1.576

0.158

1,1,2,2-Тетрахлорэтан

10638

0.011

0.00

10207

0.010

0.001

33484

0.033

0.003

Бромбензол

6849

0.007

0.00

0.000

1,2,3-Трихлорпропан

0.000

0.00

247

0.000

н-Пропилбензол

5374213

5.374

0.54

3703509

3.704

0.370

5452873

5.453

0.545

2-Хлортолуол

2103237

2.103

0.21

1577928

1.578

0.158

3026612

3.027

0.303

1,3,5-Триметилбензол

37322625

37.323

3.73

28447714

28.448

2.845

2233952

2.234

0.223

н-Декан

1697324

1.697

0.17

1273741

1.274

0.127

55814185

55.814

5.581

4-Хлортолуол

795244

0.795

0.08

542099

0.542

0.054

1581943

1.582

0.158

трет-Бутилбензол

3380084

3.380

0.34

2630586

2.631

0.263

40634

0.041

0.004

РАДИОХИМИЯ том 65 № 4 2023

ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

359

Таблица 1. (Продолжение)

8 месяцев после

Исходная смесь

2 месяца после облучения

Компоненты

облучения

мкг/л

г/л

мкг/л

г/л

мкг/л

г/л

1,2,4-Триметилбензол

22862738

22.863

2.29

19111926

19.112

1.911

36237660

36.238

3.624

втор-Бутилбензол

125536

0.126

0.01

131088

0.131

0.013

0.000

1,3-Дихлорбензол

246

0.000

0.00

164

0.000

124

0.000

п-Изопропилтолуол

77591

0.078

0.01

79817

0.080

0.008

383208

0.383

0.038

1,4-Дихлорбензол

269

0.000

0.00

184

0.000

137

0.000

н-Бутилбензол

1628649

1.629

0.16

1100484

1.100

0.110

2045321

2.045

0.205

1,2-Дихлорбензол

1202

0.001

0.00

1126

0.001

0.000

173

0.000

н-Ундекан

976193

0.976

0.10

933029

0.933

0.093

1244885

1.245

0.124

1,2-Дибром-3-хлорпропан

3248

0.003

0.00

4598

0.005

0.000

237

0.000

н-Додекан

563999

0.564

0.06

586202

0.586

0.059

869430

0.869

0.087

1,2,4-Трихлорбензол

225

0.000

0.00

1169

0.001

0.000

3610

0.004

0.000

Гексахлорбутадиен

1768

0.002

0.00

908

0.001

0.000

3318

0.003

0.000

Нафталин

4090416

4.090

0.41

3096998

3.097

0.310

7071514

7.072

0.707

1,2,3-Трихлорбензол

1291

0.001

0.00

1936

0.002

0.000

3293

0.003

0.000

Группы компонентов

Бензол

39349877

39.35

3.93

47726654

47.73

4.77

31651326

31.65

3.17

Толуол

36751118

36.75

3.68

32513863

32.51

3.25

39057917

39.06

3.91

Этилбензол

11108771

11.11

1.11

9240766

9.24

0.92

14352014

14.35

1.44

м+п-Ксилол

40033316

40.03

4.00

33402961

33.40

3.34

56040294

56.04

5.60

o-Ксилол

18490651

18.49

1.85

15210809

15.21

1.52

26794272

26.79

2.68

Всего BTEX

145733733

145.73

14.57

138095053

138.10

13.81

167895822

167.90

16.79

Ароматические углеводороды

145733733

145.73

14.57

138095053

167895822

C₆-C₉

138.10

13.81

167.90

16.79

н-Гексан

6254213

6.25

0.63

4486305

4.49

0.45

3780090

3.78

0.38

н-Гептан

11652816

11.65

1.17

9189571

9.19

0.92

8999222

9.00

0.90

н-Октан

5920501

5.92

0.59

4655858

4.66

0.47

4816907

4.82

0.48

n-Nonane

2773995

2.77

0.28

2040759

2.04

0.20

2484915

2.48

0.25

Алифатические углеводороды

26601524

26.60

2.66

20372493

20081134

C₆-C₉

20.37

2.04

20.08

2.01

Всего GRO (C₆-C₁₀)

269850176

269.85

26.99

234781216

234.78

23.48

324403586

324.40

32.44

Галогенированные VOCs

9693406

9.69

0.97

8157319

8.16

0.82

13883099

13.88

1.39

Хлорбензолы

3233

0.00

4579

0.00

7338

0.01

0.00

СН₂ в алканах при 2940-2915, 2880-2650 см^-1 не-

В ИК спектре смеси 2/98% бензол/бензин, об-

много уменьшаются. Возникают полосы поглоще-

лученной 360 ч, через 2 месяца после облучения

ния свободных групп О-Н при 3670-3580 см^-1.

наблюдается увеличение в 1.5 раза интенсивности

В ИК спектре смеси 2/98% бензол/бензин, об-

поглощения при 1380-1370 см^-1. Также возрастает

лученной 360 ч, через 1 месяц после облучения

поглощение, обусловленное деформационными ко-

полосы поглощения связей СН₃ и СН₂ в алканах

лебаниями С-Н в алканах при 1465-1440 см^-1, ва-

при 1470-1435 и 2940-2915 см^-1 снижаются. Не-

лентными колебаний ароматических углеводородов

большое усиление валентных колебаний аромати-

при 1575-1625 см^-1 и алканов при 2880-2650 см^-1.

ческих углеводородов средней интенсивности на-

В области 2940-2915 см^-1 наблюдается двукратное

блюдается в диапазоне 1575-1625 см^-1. В области

3300-2500 см^-1 наблюдается небольшое усиление

увеличение полос валентных колебаний связей С-Н

колебаний гидроксильной группы.

в группах СН₃ и СН₂ в алканах.

РАДИОХИМИЯ том 65 № 4 2023

360

ДЖАББАРОВА и др.

Рис. 3. Влияние гамма-излучения на вязкость бензино-бензольной смеси при различных концентрациях сразу после облу-

чения (а) и через 8 месяцев после облучения (б).

В ИК спектре смеси 2/98% бензол/бензин, облу-

ческое состояние облучаемого вещества, а также

ченной 360 ч, через 4 месяца наблюдаются полосы

линейная передача энергии, присутствие различных

поглощения при 720-740 и 1225-950 см^-1, а также

добавок, температура и мощность дозы облучения.

полосы средней интенсивности при 1380-1370,

В результате радиолиза при температуре окружаю-

1465-1440 и 1575-1625 см^-1. Полоса поглощения

щего воздуха ухудшаются эксплуатационные свой-

гидроксильных групп при 3300-2500 см^-1 немного

ства нефтяных топлив и масел. При повышенных

усиливается.

температурах негативное влияние облучения при

В ИК спектре смеси 2/98% бензол/бензин, облу-

контакте с кислородом воздуха выражено сильнее,

ченной 360 ч, через 8 месяцев после облучения по-

чем в его отсутствие. Количество разложившегося

глощение при 1465-1440 см^-1 уменьшается в 2 раза.

углеводорода увеличивается с увеличением интен-

Наблюдаются характеристические полосы слабо за-

сивности облучения и суммарной дозы облучения.

мещенных бензольных колец при 2000-1600 см^-1. В

При хранении таких топлив в них увеличивается

диапазоне длины волн 2975-2950 см^-1 наблюдается

содержание смол и образуется осадок. Путем из-

небольшое снижение валентных колебаний связей

менения углеводородного состава нефтепродуктов

С-Н в метиленовых группах.

за счет изменения состава или введения присадок

Радиационно-химические процессы - реакции за-

(антирадов) можно подобрать состав топлива, ко-

мещения, диссоциации, присоединения радикалов

торый будет лучше противостоять радиоактивному

к ненасыщенной молекуле, изомеризации радика-

воздействию. Ароматические углеводороды харак-

ла, протекающие в органических соединениях под

теризуются высокой радиационной стойкостью.

воздействием гамма-излучения, приводят к разло-

Это связано с тем, что энергия возбуждения, возни-

жению, полимеризации, деструкции, окислению и

кающая в определенном фрагменте молекулы, из-за

восстановлению или комбинации этих процессов.

наличия сопряженной системы π-связей делокали-

Эффект воздействия излучения на углеводороды за-

зуется по ароматическому кольцу. В результате раз-

висит от их химического строения, состава смеси и

рыв кольца становится маловероятным. Основным

в значительной мере от примесей других веществ.

каналом распада возбужденной ароматической мо-

Под действием ионизирующего излучения проис-

лекулы является разрыв связи С-Н с образованием

ходит разрушение молекул бензина, образуются

фенильных радикалов: С₆Н₆* → С₆Н₅ + Н. Обра-

ионы, электроны и возбужденные молекулы. Вза-

зующиеся атомы Н быстро захватываются окружа-

имодействие этих частиц приводит к образованию

ющими молекулами, давая циклогексадиенильные

радикалов, которые в результате рекомбинации по

радикалы: Н + С₆Н₆ → С₆Н₇. Фенильные радикалы

цепному механизму образуют продукты радиоли-

могут вступать в аналогичную реакцию с образо-

за [22]. Совокупность процессов, происходящих

ванием фенилциклогексадиенильных радикалов.

под действием радиационного излучения, способ-

Последующие реакции рекомбинации и диспропор-

ствует изменению физико-химических и эксплуата-

ционирования радикалов приводят к образованию

ционных свойств топлив. На протекание радиаци-

изомерных циклогексадиенов и полимерных про-

онно-химических процессов и на выход продуктов

дуктов. При радиолизе аренов в незначительных

радиолиза существенное влияние оказывают физи-

количествах в бимолекулярных реакциях образу-

РАДИОХИМИЯ том 65 № 4 2023

ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

361

×10⁶

ɂɫɯɨɞɧɵɣ

1 2

2 3

3 4

2.8

2.6

2.4

2.2

1.8

1.6

1.4

1.2

0.8

0.6

0.4

0.2

×10⁶

ɉɨɫɥɟ ɯ ɦɟɫɹɰɟɜ

1 2

2 3

3 4

2.4

2.2

1.8

1.6

1.4

1.2

0.8

0.6

0.4

0.2

×10

ɉɨɫɥɟ ɦɢ ɦɟɫɹɰɟɜ

2 3

3 4

4.2

1 2

3.8

3.4

2.6

2.2

1.8

1.4

0.6

0.2

Рис. 4. ГХ/МС хроматограмма смеси бензин-бензол при концентрации бензола 6%: (а) - необлученная исходная проба, (б) -

через 2 месяца после облучения, (в) - через 8 месяцев после облучения.

ются возбужденные молекул, которые конкурируют

ченного гамма-излучением, свидетельствуют о том,

с процессами дезактивации при столкновениях с

что гамма-излучение негативно влияет на эксплуа-

окружающими молекулами С₆Н₆* + С₆Н₆* → Н₂+

тационные свойства (вязкость и плотность) бензи-

С₁₂Н₁₀

на АИ-92. Оптимальной концентрацией бензола в

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

бензине является 6%, при котором вязкость и плот-

ность с увеличением поглощенной дозы не только

Проведенная оценка физико-химических показа-

не увеличиваются, но даже уменьшаются. Кинети-

телей бензина с добавками бензола 1, 2, 4, 6%, облу- ка постполимеризационных процессов в течение

РАДИОХИМИЯ том 65 № 4 2023

362

ДЖАББАРОВА и др.

3.0

2.4

3118.276 56.552

2.0

2954.996 8.497

1.6

2924.143 7.595

1607.729 -0.270

1.2

1457.635 9.901

1037.342 4.676

0.8

2095.185 41.152

1377.941 -0.317

773.262 -0.0

0.4

0.2

3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400

2200 2000 1800

1600 1400 1200 1000 800

600

400

Wavenumber

2.4

3666.955 2.896

2.0

3718.135 3.708

2925.875 2.762

1.6

2873.376 -0.023

1933.256 0.645

1.2

1462.696 1.511

0.8

642.129

0.4

3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400

2200

2000 1800 1600

1400 1200 1000 800

600

400

Wavenumber

(10

2602.233 156.202

1.8

3218.456 150.794

1.4

2855.892 2.391

2924.439 2.898

1613.347 1.743

1.0

1463.153 3.310

0.6

742.250 1.823

0.2

3800

3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000

800

600

400

Wavenumber

2.8

2957.574 13.394

2927.972 9.071

2.4

3889.314 0.158

2869.242 8.167

2.0

1458.361 21.102

1.6

2669.819 4.916

1606.312 1.861

1377.138 4.115

1.2

728.790 4.175

0.8

0.4

3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Wavenumber

3025.592 3.776

2962.198 1.466

1607.276 4.347

1.8

1464.836 3.591

3702.694 0.000

2604.014 8.831

1380.668 3.764

1739.264 1.742

1170.032 1.284

1.4

1030.825 1.623

885.281 1.172

1.0

727.442 3.420

0.6

0.2

3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800

600 400

Wavenumber

1.6

(26

2962.356 222.659

1.2

3654.612 1.588

2361.836 1.231

1924.690 0.775

0.8

1463.638 0.000

0.4

00 1200 1000 800

600 400

3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 14

Wavenumber

Рис. 5. Результаты ИК- спектроскопических исследований образцов 2/98% бензол/бензин до и после гамма-излучения. (а) -

исходная смесь; (б)-(е) - после облучения в течение 360 ч до дозы 97 кГр: (б) - сразу после облучения, (в) - через 1 месяц,

(г) - через 2 месяца, (д) - через 4 месяца, (е) - через 8 месяцев после облучения.

8 месяцев после окончания облучения показывает,

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

что скорость процесса и его доля в общей полиме-

ризации зависят от времени облучения, плотности

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

исходной смеси и дозы.

тересов.

РАДИОХИМИЯ том 65 № 4 2023

ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

363

CПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

12. Филатов И.Е., Первова М.Г. // Горение и плазмохи-

мия. 2011. T. 9, № 3. С. 227.

Джаббарова Л.Ю., Мустафаев И.И., Ибадов Н.А. //

13. Ponomarev A.V., Holodkova E.M, Ershov B.G. // Radiat.

ЖПС. 2022. Т. 89, № 3. C. 315-322.

Phys. Chem. 2012. Vol. 81, N 9. P. 1440.

Jabbarova L.Y., Mustafayev I.I., Akperov R.Y.,

14. Милинчук В.К., Клиншпонт Э.Р., Тупиков В.И. Осно-

Mirzayeva A.S. // J. Radiat. Res. 2022. Vol. 9, N 1.

вы радиационной стойкости органических материа-

P. 58-63.

лов. // М.: Энергоатомиздат, 1994. 256 с.

Jabbarova L.Y., Mustafayev I.I. // Radiochemistry. 2021.

15. Topchiev A.V., Polak L.S., Lavrovsky K.P. // World

Vol. 63, N 3. P. 373.

Petroleum Congr.—Proc. 1963. P. 75-89.

Jabbarova L.Y., Mustafayev I.I. // High Energy Chem.

16. Козлов Ю.Д., Стефаненко И.В.// Высокие техноло-

2021. Vol. 55. P. 37.

гии с использованием источников ионизирующих

Джаббарова Л.Ю., Мустафаев И.И. // ЖПС. 2018.

излучений в промышленности М.: Энергоатомиздат,

Т. 85, № 4. С. 634.

2006. 714 с.

Jabbarova L.Y., Mustafayev I.I // J. Energy, Environ.

17. Олейничак A., Шостенко А.Г., Трушковский С. //

Chem. Eng. (USA). 2017. Vol. 2, N 4. P. 41.

ХВЭ. 2008, Т. 42, № 3. С. 252-256

Джаббарова Л.Ю., Мустафаев И.И., Meлико-

18. Ismailova M.K. // Advances in Science and Technology.

ва С.З. // Междунар. журн. прикл. и фундам. иссле-

2019. P. 23.

дований. 2017. №7 (2). С. 239.

19. Савиных. Ю.В., Орловский В.М., Лоскутова Л.В. //

Jabbarova L.Y., Mustafayev I.I. // J. Energy, Environ.

Воздействие электронного пучка на вязкостные ха-

Chem. Eng. (USA). 2017. Vol. 2, N 4. P. 62.

рактеристики нефти .Известия высших учебных за-

Денисов А.В., Дубровский В.Б., Соловьев В.Н. Ра-

ведений. Физика. 2015. Т. 58, № 9/3. С. 131-134.

диационная стойкость минеральных и полимер-

ных строительных материалов : справочное посо-

20. Борн М. Атомная физика / Под ред. Б.В. Медведева.

бие /.М. : Изд. дом МЭИ, 2012. 384 с

М.: Мир, 1970. 477 с.

10. Ибадов Н.А., Сулейманов Б.А., Гурбанов М.А., Абдул-

21. Тарасевич Б.Н. // ИК спектры основных классов ор-

лаев Э.Т., Аббасова Д.Р. // Международный научный

ганических соединений (справочные материалы) М.

журнал «Альтернативная энергетика и экология»

МГУ имени М.В.Ломоносова: 2012. С. 54.

2009. № 5 (73). С. 22.

22. Милинчук В.К., Тупиков В.И. //Радиационная стой-

11. Пономарев А.В., Цивадзе А.Ю. // Докл. АН. 2006.

кость органических материалов. Москва, Энергоато-

Т. 411, № 5. C. 652-658.

миздат, 1986. 272 с.

Effect of Ionizing Radiation on the Physico-Chemical and

Performance Properties of Gasoline with the Additive of

Benzene

L. Y. Jabbarova*, I. I. Mustafayev, A. S. Mirzayeva, N. A. Ibadov

Institute of Radiation Problems, Azerbaijan National Academy of Sciences, Baku, AZ1143, Azerbaijan

*e-mail: clala@mail.ru

Received December 19, 2022; revised February 9, 2022; accepted February 10, 2022

The effect of irradiation was studied by adding benzene to AI-92 gasoline. Kinetics of processes were studied

at temperature T = 20°С, dose rate P = 0.072 Gy/s, absorbed doses (D) in the range of 27-78 kGy. The results

of gas chromatography-mass spectrometric (GC/MS) analysis, IR-spectroscopic studies, and determination

of density and viscosity of samples before and after irradiation at different absorbed doses are presented. The

evaluation of the physicochemical parameters of γ-irradiated gasoline with 1, 2, 4, and 6% benzene additives

shows that γ-irradiation has a negative effect on the performance characteristics (viscosity and density) of

AI-92 gasoline. The optimal concentration of benzene is 6% when the viscosity and density decrease with

the increase of the absorbed dose. The kinetics of post-polymerization processes for 8 months after the end

of irradiation shows that the speed of the process and its share in the total polymerization depend on the

irradiation time, the initial density of the mixture, and the dose.

Keywords: gasoline, radiolysis, IR spectrum, gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS).

РАДИОХИМИЯ том 65 № 4 2023