Комплексные проблемы техносферной безопасности. материалы V Международной научно-практической конференции. Колодяжный С.А

Таблица 2 Химические реагенты, эффективно устраняющие снежно-ледяное покрытие

Выводы. Были рассмотрены проблемы безопасности движения пешеходов в зимнее время:

-проанализирована статистика травматизма пешеходов в зимнее время в ДНР, РФ и странах ЕС;

-описаны существующие методы повышения безопасности, показаны их достоинства и недостатки;

-предложены новые инновационные методы, имеющие высокие перспективы применения для повышения безопасности пешеходов в зимнее время в будущем.

Литература

1.Официальный информационный сервер Российского статистического ежегодника. -

2017 [Электронный ресурс]. – Режим https://nangs.org/analytics/rosstat-rossijskij-statisticheskij- ezhegodnik-2017-russian-statistical-yearbook-2017-rus-eng-onlajn-rarдоступа: https://nangs.org /analytics/rosstat-rossijskij-statisticheskij-ezhegodnik-2017-russian-statistical-yearbook-2017-rus- eng-onlajn-rar( дата обращения 03.04.2018).

2.Вайнштейн В.Г. Руководство по травматологии. Л.: Медицина, 2008 с.

3.Руководство по борьбе с зимней скользкостью на автомобильных дорогах Текст.

Введ. 2014-16-06. - М.: 2014. - 72 с.

4.Звягинцева А.В., Солодов Е.А. Анализ рисков дорожно-транспортных происшествий на примере опасных участков дороги города Воронежа /Гелиогеофизические исследования /Heliogeophysical Research. Электронный научный журнал. Выпуск 8, 72 – 75, 2014. Результаты исследований геофизических рисков. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: vestnik@ipg.geospace.ru

5.Звягинцева А.В., Солодов Е.А. Анализ рисков дорожно-транспортных происшествий на примере опасных участков дороги города Воронежа /Обеспечение безопасности в чрезвычайных ситуациях: материалы IX Междунар. науч.-практ. конф. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2014. Ч. IV. 255 с. С. 152-157.

6.Звягинцева А.В., Солодов Е.А., Алгобочиева Д.Х. Оценка эффективности мероприятий по повышению безопасности движения на участках концентрации дорожнотранспортных происшествий /Фундаментальные проблемы системной безопасности: материалы V Международной научной конференции, посвященной 90-летию со дня рождения выдающегося ученого, генерального конструктора ракетно-космических систем академика В.Ф. Уткина. – Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2014. – 558 с. С. 351-356.

400

7. Зонов, Ю. Б. Выбор методов борьбы с зимней скользкостью автомобильных дорог в целях повышения безопасности движения пешеходов. Текст.: автор. дис. . канд. техн. наук :/ Зонов Ю. Б. М., 2017. - 22 с.

Донбасская Национальная Академия Строительства и Архитектуры

D.A. Dostovalova, D.A. Plotnikov

METHODS OF IMPROVING THE SAFETY OF PEDESTRIANS IN WINTER

This article considers one of the most urgent problems arising in the winter season - mass traumatism of pedestrians associated with severe weather conditions, which result in ice and snow. The article also assesses the existing methods of combating ice and improving pedestrian safety on the example of domestic and foreign experience and proposes new innovative and effective developments.

Key words: traumatism, statistics, ice, chemical reagent, hydrophobic coating, hydrophilic surface.

Donbas National Academy of Civil engineering and Architecture

401

УДК 678.5:628.353.15

Л.Н. Студеникина, В.И. Корчагин, Ю.Н. Дочкина, М.В. Шелкунова

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И СТРУКТУРЫ ЗАГРУЗКИ БИОФИЛЬТРА НА ИММОБИЛИЗАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ

В работе описаны результаты оценки основных эксплуатационных показателей композитной загрузки биофильтра на основе полиэтилена марки ПВД и микроцеллюлозы, при содержании полисахарида 30 мас.%, а также результаты оценки показателей эффективности иммобилизации микрофлоры активного ила. Установлено, что композитная загрузка биофильтра имеет плотность 430 кг/м3, пористость - 58 %, прочность при разрыве - 1,3 МПа, степень водопоглощения - 31 % за 24 часа вымачивания, при этом эффективность иммобилизации активного ила на разработанной загрузке повышается более чем в 2 раза по сравнению с чистым полиэтиленом за счет повышения пористости материала и шероховатости поверхности, а также частичной гидрофильности.

Ключевые слова: загрузка биофильтра, композитный материал, иммобилизация активного ила.

Повышение иммобилизационной способности материала загрузки биофильтра способствует увеличению концентрации функциональной биомассы на единицу объема биореактора и, как следствие, повышению степени очистки сточных вод, кроме того, использование иммобилизованной микрофлоры способствует снижению образования избыточного ила [1-3].

Технология получения композитной загрузки биофильтра на основе полиолефинов и полисахаридов позволяет совместить большинство известных способов повышения способности материалов-носителей к закреплению и удержанию биомассы, к которым относят: создание развитой внешней поверхности и внутренней структуры загрузочных элементов, нанесение веществ, повышающих адгезию, введение наполнителей и т.д. [4].

Цель работы: разработка и исследование композитного материала на основе полиэтилена и микроцеллюлозы, обладающего повышенной иммобилизационной способностью к микрофлоре биофильтра для очистки сточных вод.

Объекты исследования: композитный материал на основе полиэтилена марки ПВД (далее по тексту - ПЭ), наполненный микроцеллюлозой марки Filtracell (далее по тексту МЦ) в соотношении ПЭ : МЦ = 70 : 30 мас.% в виде дисков и гранул (рисунок 1), в качестве объекта сравнения применяли чистый полиэтилен, традиционного используемый как материал загрузки биофильтров.

Образцы получали методом компаудирования при использовании промышленного оборудования: смесителя и двухшнекового экструдера.

Структуру материала оценивали цифровым микроскопированием с помощью микроскопа Levenhuk D870T. Прочностные показатели материала оценивали по ГОСТ 11262-80, плотность - по ГОСТ 15139-69, пористость - по стандартной методике расчета через разницу массы образца в насыщенном водой и сухом состоянии, шероховатость поверхности – по отношению максимальной и минимальной толщины образца, водопоглощение - по ГОСТ 4650-2014, эффективность иммобилизации микрофлоры - весовым методом по приросту биомассы активного ила (по сухому остатку), иммобилизацию проводили в лабораторном аэрируемом биореакторе в течении 10 суток.

На рис. 2 представлены микрофотографии (увеличение х200) чистого полиэтилена без наполнителей (а) и изучаемой композитной загрузки «ПЭ : МЦ» (б), из которых видно, что композит имеет развитую пористую структуру, «рыхлую» шероховатую поверхность, что положительно влияет на повышение его иммобилизационной способности.

В таблице 1 представлены основные эксплуатационные показатели исследуемого материала в сравнении с чистым полиэтиленом.

_________________________________

© Студеникина Л.Н., Корчагин В.И., Дочкина Ю.Н., Шелкунова М.В., 2019

402

Таблица 1

Основные эксплуатационные показатели композитной загрузки биофильтра в сравнении с чистым полиэтиленом

Рис. 3. Иллюстрация эксперимента по оценке иммобилизационной способности композитной загрузки

Таблица 2

Показатели эффективности иммобилизации микрофлоры активного ила на исследуемых материалах

Таким образом, установлено, что композитная загрузка биофильтра на основе полиэтилена и микроцеллюлозы, при содержании полисахарида 30 мас.%, имеет удовлетворительные эксплуатационные показатели, при этом эффективность иммобилизации микрофлоры активного ила на разработанной загрузке повышается более чем в 2 раза за счет повышения пористости материала и шероховатости поверхности, а также частичной гидрофильности.

Работа проводилась при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере в рамках договора на проведение НИР по программе «УМНИК». При разработке статьи рассматривались материалы исследований [5-23].

404

Литература

1.Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод / С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, В.И. Калицун // М.: Стройиздат, 1996. – 591 с.

2.Студеникина Л.Н. Технологические аспекты получения полимерной композиции для биофильтра с улучшенными иммобилизационными свойствами / Л.Н. Студеникина,

А.В. Протасов, В.И. Корчагин, М.В. Шелкунова // Вестник ВГУИТ. – 2015, №1. – С. 150153.

3.Долженко Л.А. Иммобилизация активного ила на носителях биореактора в условиях нитрификации и денитрификации / Л.А. Долженко // Образование и наука в современном мире. Инновации. – 2016, №4. - С. 150-157.

4.Корчагин В.И. Разработка материала-носителя микрофлоры для биологической очистки сточных вод. / В.И. Корчагин, Л.Н. Студеникина, М.В. Шелкунова, Ю.Н. Дочкина // Сборник статей IV международной научно-практической конференции «Комплексные проблемы техносферной безопасности». – Воронеж, 2017. – С. 149-153.

5.Власов, Н.М. Математическое моделирование водородной проницаемости металлов: монография / Н.М. Власов, А.В. Звягинцева. - Воронеж: ВГТУ, 2012. - 247 с.

6.Звягинцева, А.В. Структурные и примесные ловушки для точечных дефектов: монография / А.В. Звягинцева. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017. 180 с.

7.Zvyagintseva, A.V. Increase of solubility of hydrogen in electrolytic alloys NI-B / A.V. Zvyagintseva, Y.N. Shalimov // NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security. - 2011. - Т. 2. - С. 519-528.

8.Сазонова, С.А. Результаты вычислительного эксперимента по апробации математических моделей анализа потокораспределения для систем теплоснабжения / Сазонова С.А.

//Вестник Воронежского института высоких технологи. - 2010. - №6. – С. 99104.

9.Сазонова, С.А. Разработка модели структурного резервирования для функционирующих систем теплоснабжения / С.А. Сазонова // Вестник Воронежского института высо-

ких технологий. - 2008. - № 3. - С. 082-086.

10.Сазонова, С.А. Разработка модели анализа потокораспределения возмущенного состояния системы теплоснабжения / С.А. Сазонова // Моделирование систем и информационные технологии сборник научных трудов.– Воронеж, 2007. - С. 52-55.

11.Звягинцева, А.В. Моделирование процессов и совершенствование мероприятий по улучшению условий труда на горно-обогатительном комбинате / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.Ф. Асминин // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 2. - С. 10-16.

12.Звягинцева, А.В. Моделирование неорганизованных выбросов пыли и газов в атмосферу при взрывных работах на карьерах горно-обогатительных комбинатов / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т.

12. - № 2. - С. 17-25.

13.Звягинцева, А.В. Моделирование процессов и разработка мероприятий по сокращению пылегазовыделения на карьерах горно-обогатительного комбината / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 2. -

С. 26-32.

14.Асминин, В.Ф. Функциональные и конструктивные особенности облегченных звукоизолирующих панелей / В.Ф. Асминин, Е.В. Дружинина, С.А. Сазонова, Д.С. Осмоловский // Вестник Воронежского института высоких технологий. - 2019. - № 2 (29). - С. 4-7.

15.Иванова, В.С. Физическое моделирование аппарата пылеочистки скруббер Вентури для улучшения условий труда на производствах / В.С. Иванова, С.Д. Николенко, С.А. Сазонова, В.Ф. Асминин // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 1. - С. 48 -55.

16.Звягинцева, А.В. Мониторинг стихийных бедствий конвективного происхождения по данным дистанционного зондирования с метеорологических космических аппаратов: мо-

405

нография / А.В. Звягинцева, А.Н. Неижмак, И.П. Расторгуев. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2013. - 162 с.

17.Звягинцева, А.В. Прогнозирование опасных метеорологических явлений в определении характера и масштабов стихийных бедствий»: монография под общ. ред. И.П. Расторгуева / А.В. Звягинцева, И.П. Расторгуев, Ю.П. Соколова. Воронеж: ГОУВПО «ВГТУ»,

2009. - 247 с.

18.Сазонова, С.А. Оценка надежности работы гидравлических систем по показателям эффективности / С.А. Сазонова // Вестник Воронежского института высоких технологий.

-2016. - №1(16). - С. 37-39.

19.Звягинцева, А.В. Структурные и примесные ловушки для точечных дефектов: монография / А.В. Звягинцева. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017. 180 с.

20.Звягинцева, А.В. Моделирование воздействия ртутьсодержащих отходов объектов техносферы на окружающую среду и разработка мероприятий по охране атмосферного воздуха / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов.

-2019. - Т. 12. - № 3. - С. 17-26.

21.Звягинцева, А.В. Моделирование техногенного воздействия ТЭЦ на окружающую среду и разработка инженерно-технических природоохранных мероприятий / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 3.

-С. 27-34.

22.Звягинцева, А.В. Оценка процесса техногенного загрязнения атмосферы объектами теплоэнергетики и разработка инженерно-технических природоохранных мероприятий / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, Н.В. Мозговой // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 3. - С. 34-41.

23.Сазонова, С.А. Математическое моделирование параметрического резерва систем теплоснабжения с целью обеспечения безопасности при эксплуатации / С.А. Сазонова, С.Д. Николенко, А.В. Звягинцева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 3. -

С. 71-77.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

L.N. Studenikina, V.I. Korchagin, J.N. Dochkina, M.V. Shelkunova

THE INFLUENCE OF COMPOSITION AND STRUCTURE

OF THE MATERIAL CARRIER OF BIOMASS FOR THE BIOFILTER

FOR ITS ABILITY TO RETAIN MICROORGANISMS

The article describes the results of the evaluation of the main operational parameters of the composite load of the biofilter on the basis of polyethylene LDPE brand and microcellulose, when the content of polysaccharide 30 wt.% , as well as the results of evaluating the effectiveness of immobilization of activated sludge microflora. It was found that the composite loading of the biofilter has a density of 430 kg / m3, porosity-58 %, tensile strength-1.3 MPa, the degree of water absorption - 31% for 24 hours of soaking, while the efficiency of immobilization of activated sludge on the developed loading is increased by more than 2 times compared to pure polyethylene by increasing the porosity of the material and surface roughness, as well as partial hydrophilicity.

Key words: biofilter loading, composites, immobilization of activated sludge.

Voronezh state University of engineering technologies

406

УДК 544.6

Н.В. Брысенкова1, И.В. Протасова1, Л.А. Недобежкина1, Ю.Н. Шалимов2, А.В. Звягинцева2, А.В. Руссу2

ЗАМЕНА СТАНДАРТНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ХРОМИРОВАНИЯ НА НИЗКОВАЛЕНТНЫЕ

В работе рассмотрены возможности замены хромовых покрытий, отличающихся повышенной токсичностью, на сплавы с никелем. Рассмотрен вопрос замены стандартных электролитов хромирования (на основе хромовой кислоты) на низковалентные электролиты. Сделан вывод о том, что низковалентные электролиты хромирования более экономичны, менее токсичны, но не позволяют полностью решить проблему замены.

Ключевые слова: хром, сернокислый хром, плотность тока, кислотность электролита, коррозионная стойкость.

Три основные особенности характерны для процесса гальванического хромирования: высокая токсичность применяемых стандартных электролитов, малое значение выхода по току металла Cr ≈ 10-15 % в зависимости от режима электролиза, повышенные требования к оборудованию (вентиляция, футеровка ванн, токовые захваты). С полным основанием можно считать что экономически, экологически и по энергопотреблению это несовершенный процесс, но отказаться от него невозможно в силу объективных причин.

Во-первых, механические свойства хромовых покрытий и сплавов на его основе пока не имеют достойных аналогов. Во-вторых, попытки перехода на электролиты других химических составов пока не нашли промышленного применения [1-3]. В-третьих, работы по использованию других элементов вместо хрома для упорядочения поверхностных слоев требуют серьезных теоретических и экспериментальных исследований по определенным направлениям: временная стабильность состава сплава, наличие миграционных процессов, специфика образования соединений с водородом, кислородом и азотом. В последнее время в российской печати появились работы связанные с вопросами особенностями реакций, как в электролитах, так и в атомных структурах.

Прочностные и другие характеристики свойств хромовых покрытий, полученных из растворов хромовой кислоты, приведены в литературе [4]. Но подробнее следует остановиться на механизме формирования, на катоде самого металла. До настоящего времени существуют две концепции восстановления Cr6+:

1непосредственное восстановление Cr6++6e→Cr0

2ступенчатое восстановление Cr6++3e→Cr3+, Cr3++e→Cr2+, Cr2++2e→Cr0

Анион хромовой кислоты и катод имеют одинаковые знаки зарядов. Поэтому возникает вопрос, каким образом мигрирует ион CrO42 к поверхности отрицательного электрода

(катода)? Помимо этого существует ряд других вопросов, обуславливающих низкий выход металлического хрома по току.

Образование гидридов хрома, соединение металлического хрома с водородом, осуществляется по дефектам атомных структур. Возможность их количественного оценивания для электролитических металлов и сплавов определяется с помощью метода внутреннего трения [5]. Схема установки для исследования образцов электролитических металлов приведена на рис. 1.

Мы попытались проанализировать низковалентные электролиты хромирования, но не нашли информации об их широком применении в промышленном производстве. Нами была предпринята попытка более глубокого изучения структуры и свойств этих электролитов. На рис. 2 представлены определенные элементы ячейки для исследования физико-химических свойств сернокислых электролитов хромирования при их температурной обработке.

_________________________________

© Николенко Брысенкова Н.В., Протасова И.В., Недобежкина Л.А., Шалимов Ю.Н., Звягинцева А.В., Руссу А.В., 2019

407

В результате исследований было установлено, что повышение температуры электролита до 50 °С по истечении одного часа выдержки вызывает изменение структуры раствора сульфата хрома, о чем свидетельствует не только изменение кислотности электролита, демаскировка ионами H+, но и происходящее увеличение плотности электролита [6]. Это свидетельствует о переходе структуры сульфата хрома в другое модификационное состояние. При этом адиабатическая сжимаемость электролита определяется по скорости распространения ультразвуковых импульсных сигналов.

Циклическая обработка электролита тепловыми импульсами определенной мощности позволила установить характерную зависимость в технологическом цикле формирование электролита – выдержка при комнатной температуре – выработка электролита. Кроме того, была изучена возможность ускоренного перевода в рабочее состояние состава ионов Cr2+

методом приработки на малых токах и добавлением в электролит соли, содержащей ионы

Cr2+.

Вопрос о релаксации процессов электролита в наших работах впервые обозначился как раз при определении временных параметров процессов в условиях импульсного электролиза. Опытным путем было установлено, что в растворах солей в условиях импульсного электролиза ионы Ni2+ восстанавливаются до металла при длительности импульса τи ≈ 10-4с [7-9]. В растворах сульфата хрома это время увеличивается практически на два порядка. Все остальные условия проведения процесса: концентрация ионов металлов в растворе, температура электролита – оставались неизменными. Можно считать, что природа электролита является основным фактором, определяющим значение времени релаксации электролита. Его можно определить как интервал времени необходимый для осуществления процесса окисления или восстановления конечного продукта реакции.

Таким образом, время релаксации можно представить как сумму последовательно протекающих на электроде процессов, без реализации которых не может быть изменена природа вещества. В качестве примера рассмотрим разряд иона H3O+ (гидроксоний) на катоде в водном растворе электролита. Первая стадия миграция иона гидроксония к поверхности катода. Вторая стадия – дегидратация H3O+ - H2O → H+. Далее идут следующие стадии. Стадия восстановления ионов H+ + e → H0. Стадия дезинтеграции атомов с образованием молекулы (молизация) H0 + H0 → H2. Стадия образование пузырька водорода. Стадия роста пузырька водорода. Стадия отрыва пузырька от поверхности электрода. Стадия образования ассоциатов пузырьков газа. Каждая из перечисленных стадий может сопровождаться дополнительной затратой энергии от внешнего источника. А также зависит от материала электрода, температуры электролита и плотности тока поляризации.

Рис. 3. Зависимость H 2 от природы металла катода

409