3235

щения/пропускания тонкопленочных образцов к ИК-Фурье- спектрометру VERTEX 70 (BRUKER) на основании данных, полученных методами ультрамягкой рентгеновской спектроскопии с использованием синхротронного излучения.

Химическую активность порошков относительно тестовой среды (дистиллированной воды) исследовали с использованием жидкостного анализатора Эксперт–001–3 (0.1). Относительная погрешность прибора для измерения рН составляет 2,5%. В работе использовали стеклянный электрод ЭЛС-43-07 для контроля рН исследуемых растворов, а также хлорид-серебряные электроды ЭВС-

1М3.1.

Наиболее химически активным является порошок пористого кремния с наибольшей удельной площадью поверхности, размерами частиц ~ 5 нм (НК1) и имеющий значительное количество связей кремний – водород. Его нестандартное поведение может быть объяснено конкурирующими механизмами адсорбции/десорбции на связях кремний-кислород и кремний-водород в дистиллированной воде c образованием конгломератов кремниевых частиц порошка НК1 в растворе через слабые и оборванные связи с выделением атомарного водорода при больших концентрациях.

Порошки НК2, НК3 (30 и 70 нм) имели сходный химический состав и сходные характеристики по результатам ионометрии:

pH среды для данных структур практически линейно растет с увеличением их концентрации в растворе.

Микропорошок кремния (МК) и наноразмерный коллоидный SiO2 проявили слабую реакционную способность. Для данных структур наблюдался первоначальный незначительный и практически не зависящий от концентрации добавленных порошков рост pH. Повышение pH раствора может быть связано с поглощением водорода на SiOx.

По результатам работы получен патент материала для зубного протезирования, содержащего наноструктуры кремния и подана еще одна заявка на патент в той же области.

191

УДК 621.531

ПРИМЕНЕНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО ПОРОШКА НА ОСНОВЕ ШУНГИТА В АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЯХ

И.И.Шевченко Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

E-mail: shevchenko@vgasu.vrn.ru

Продление сроков службы дорожных асфальтобетонных покрытий является в настоящее время одной из важнейших задач в области развития и совершенствования сети автомобильных дорог. В условиях, когда интенсивность и грузонапряженность возрастают опережающими темпами, необходимо обеспечить работоспособность дорог на весь период эксплуатации. Дефицит минерального порошка, испытываемый многими дорожно-строительными организациями, стимулирует в настоящее время поиск новых нетрадиционных материалов и технологий, которыми можно было бы заменить традиционные без ухудшения эксплуатационных свойств асфальтобетона.

Практическая значимость и научная новизна научных исследований заключаются в возможности использования полученных результатов при производстве горячих асфальтобетонных смесей на основе тонкодисперсного минерального порошка из шунгита. Предложенная замена доломитового минерального порошка на шунгитовый позволяет устраивать асфальтобетонные покрытия с повышенными эксплуатационными параметрами и восполнять дефицит минерального порошка за счет расширения номенклатуры используемых горных пород.

Результаты проекта имеют внедрение в: Федеральном дорожном агентстве «Росавтодор» - тема включена в перечень важнейших тематик научных исследований, ГУ УАД МО «Мосавтодор» - строительство опытного участка дороги в Московской области, ЗАО «Асфальтобетонный завод №1» - производство шунгитового минерального порошка.

192

УДК 666.972.55

КОМПЛЕКСНЫЕ МОДИФИКАТОРЫ БЕТОНА НА ОСНОВЕ МЕСТНЫХ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

А.А.Леденев Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

E-mail: ledenoff@mail.ru

Комплексные модификаторы бетона – органоминеральные добавки полифункционального действия, относящиеся к классу добавок, повышающих прочность и снижающих проницаемость бетона. В зависимости от назначения, возможно производство модификаторов обеспечивающих улучшенные характеристики бетонов: высокую морозостойкость, коррозионную стойкость, сульфатостойкость, биостойкость, ускоренный набор прочности и др. Для получения модификаторов разработаны составы и специальные эффективные технологии их производства.

В проекте разработаны новые методологические подходы к исследованию структурно-реологических свойств обводненных дисперсно-зернистых систем – минеральных паст, являющихся основой для комплексных модификаторов;

-получены новые данные о влиянии природы, свойств поверхности, дисперсности минеральных компонентов на структурно-реологические характеристики минеральных паст, являющихся основой для комплексных модификаторов;

-показано, что в качестве количественной характеристики структуры обводненных дисперсно-зернистых систем на микроуровне, микроструктуры цементного камня и бетона может выступать показатель их фрактальной размерности;

-уточнена возможность регулирования реологических свойств бетонных смесей в широких пределах при применении разработанных эффективных комплексных модификаторов, содержащих полученные на основе местного сырья минеральные компоненты и химические добавки различного вида;

-определены пути повышения эффективности использования поликарбоксилатного гиперпластификатора в составе модификаторов за счет его частичного замещения в составе комплексной химической добавки на полиэтиленгликоль, являющийся более дешевым и доступным химическим сырьем;

193

- разработаны составы и способы приготовления новых видов эффективных комплексных модификаторов с использованием минеральных компонентов, полученных на основе местного сырья и химических добавок различного вида, для регулирования реологических свойств бетонных смесей и повышения физикомеханических характеристик бетонов.

УДК 665.9

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ОБРАБОТКА НАНОРАЗМЕРНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЛЕЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ

М.В.Анисимов, Л.И.Бельчинская Воронежская государственная лесотехническая академия

E-mail: chem@vglta.vrn.ru

В настоящее время в России наблюдается значительное возрастание различного вида строительных объектов. Для жилищного фонда в большом объеме используются клееные материалы, такие как фанера, ДСтП, ДВП. В России к концу 2011 прогнозируемый объем годового внутреннего спроса на фанеру увеличится в 1,5-1,7 раз; на древесные плиты - в 1,6-2,0 раза.

Для производства клееных материалов используются формальдегидо- и фенолосожержащие клеи, в состав которых в свободном виде входят токсичные мономеры формальдегид или фенол. Формальдегид негативно воздействует на генетический материал, репродуктивные органы, дыхательные пути, глаза, кожный покров. Оказывает сильное действие на центральную нервную систему. ПДКс.с формальдегида составляет 0,003 мг/м³. Попадая в организм, фенол очень быстро всасывается даже через неповрежденные участки кожи и уже через несколько минут начинает воздействовать на ткани головного мозга. Сначала возникает кратковременное возбуждение, а потом и паралич дыхательного центра. Даже при воздействии минимальных доз фенола наблюдается чихание, кашель, головная боль, головокружение, бледность, тошнота, упадок сил. ПДКс.с фенола составляет 0,003 мг/м³.

Улучшение санитарно-гигиенической обстановки в помещении рабочей зоны, уменьшение концентрации формальдегида в ат-

194

мосфере и производство экологически безопасных строительных материалов относится к наиболее актуальной экологической проблеме. Снижение эмиссии токсичных веществ из строительных материалов позволяет существенно расширить область их применения и дает возможность более широкого использования в многолюдных офисных, спортивных, образовательных, торговоразвлекательных помещениях.

Расширение области применения клееных материалов за счет снижения токсичности строительных материалов дает возможность получения дополнительного дохода от освоения нового рынка сбыта товара как по направлениям использования, так и по уровню токсичности.

В связи с этим, целью работы является: разработка технологии получения адсорбента формальдегида или фенола для повышение экологической безопасности клееных материалов путем введения наполнителя, активированного электромагнитным излучением, в формальдегидосодержащее связующее.

Для достижения цели необходимо решить следующие зада-

чи:

Произвести обработку природного цеолита клиноптилолита и искусственного кремнезема аэросила в импульсном магнитном поле, в электромагнитном поле СВЧ и радиоволнами для повышения эффективности адсорбционно-десорбционных процессов.

Установление наилучших режимов обработки.

Определение наиболее эффективного способа активации клиноптилолита и аэросила.

Сравнительные сорбционно-десорбционные характеристики адсорбента.

Создание пилотной установки для получения сорбента с заданными свойствами.

Определение диапазона применения полученного сорбента в различных отраслях промышленности.

В целях выяснения новизны исследований в данном направлении был произведен патентный поиск глубиной 10 лет и обнаружено 11 патентов, близких по теме, 2 из которых зарубежные.

Применение разрабатываемой технологии заключается во внесении изменений в технологический процесс изготовления плитных материалов. Они касаются процесса приготовления свя-

195

зующего, а именно изменения его рецептуры. Для этого необходимо введения наполнителя-адсорбента, предварительно подверженного обработке электромагнитными полями. Отличительной особенностью процесса приготовления модифицированного связующего заключается в том, что процесс обработки вызывает нагрев сорбента, в результате чего необходимо его дальнейшее охлаждение до температуры 200С для введения в клеевую композицию. Процесс охлаждения должен происходить в минимальные сроки или с ограниченным (или без него) доступом воздуха, так как в это время происходит адсорбция паров воды из окружающего воздуха, что ухудшает работу адсорбента в клеевой композиции. Охлаждение необходимо в связи с тем, что введение горячего сорбента вызовет преждевременное отверждение клеевой композиции и приведет к неисправностям оборудования клееподачи.

Реализация полученной продукции планируется не только в деревообрабатывающей отрасли, но и в строительном, машиностроительном производстве, для снижения уровня формальдегида или фенола в воздухе жилых, производственных, офисных и торго- во-развлекательных помещениях, фильтрации воды производственного и бытового назначения, поглощении влаги и пара, регуляции загрязнений, очистке от пролитой нефти и органических соединений и химических соединений, в сельском хозяйстве, животноводстве и птицеводстве, фармакологии и косметологии и т.д.

Для организации предлагаемых решений не требуется отдельных помещений, необходимо наличие порядка 80 м2 свободного места на участке приготовления связующего, наличием электроэнергии 220 В, приточно-вытяжной вентиляции, водоснабжения, канализации и отопления, а также приобретение стандартного оборудования. Для СВЧ обработки необходима промышленная установка стоимостью 200 тыс. руб. Установку для обработки сорбентов в импульсно магнитном поле планируется приобрести стоимостью 200 тыс. руб. Так же необходимы загрузо-разгрузочные столы в количестве 4 шт. по цене 3500 руб. за шт., а также наличие специального изолирующего шкафа или ограждающих конструкций. Суммарная стоимость оборудования составляет 414 тыс. руб.

Для организации производства необходим обслуживающий персонал: мастер и 2 подсобных рабочих. Годовой фонд оплаты мастера составляет 132 тыс. руб. Подсобных рабочих - 192 тыс. руб.

196

Стоимость за 1 т готовой продукции составит для клиноптилолита – 5636 руб., аэросила 52125 руб.

Потенциальные риски связаны со снижением или отказом от производства карбамидоформальдегидной смолы. Повышение стоимости клиноптилолита может привести к увеличению себестоимости разработанного сорбента.

УДК 678.762.2

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛАСТОМЕРНЫХ ПОЛИМЕРОВ НА ОСНОВЕ БУТАДИЕНСТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА И ОТХОДОВ НЕФТЕХИМИИ

Жданова С. В.

Воронежский государственный университет инженерных технологий

E-mail: jdanovaswetlana@yandex.ru

Внастоящее время большое внимание уделяется переработке

ииспользованию отходов и побочных продуктов различных производств. Совместная переработка и использование данных отходов позволяет не только снизить загрязнение окружающей среды, но и комплексно подойти к использованию ценного углеводородного сырья. Продукты полученные из отходов нефтехимической промышленности находят достаточно широкое применение в композиционных материалах различного назначения. На основе отходов

ипобочных продуктов нефтехимических производств (со)полимеризацией их со стиролом в растворе или массе в присутствии как ионных, так и радикальных инициаторов могут быть получены полимерные материалы с высоким выходом. Следовательно, перспективным направлением может быть получение на основе данных полимерных материалов искусственных водных дисперсий, основанное на тонком механическом диспергировании раствора полимера в водной фазе, содержащей в качестве стабилизаторов поверхностно-активные вещества (ПАВ), с последующей отгонкой растворителя и вводом полученной дисперсии в латекс на завершающей стадии процесса выделения.

Цель работы - исследование процесса получения воднополимерноантиокседантной дисперсии (ВПАД) на основе низкомолекулярного полимерного материала (НПМ), модифицированного ма-

197

леиновым ангидридом ( МА), синтезированного из отходов нефтехимии, с оценкой ее влияния на свойства получаемых вулканизатов.

Исследования показали, что применение для диспергирования в водной фазе немодифицированного НПМ без растворителя не привело к получению стабильной эмульсии. Это связано с тем, что данный продукт обладал повышенной вязкостью, и для хорошего его диспергирования необходимо применять более специфичное оборудование. Диспергирование в водной фазе НПМ, модифицированного МА не требует дополнительного применения углеводородного растворителя, так как получаемые олигомерные продукты, представляют собой маслообразные жидкости, включающие кислородсодержащие функциональные группы, повышающие их сродство к водной фазе. Эмульсии, полученные на основе модифицированных полимеров обладали хорошей устойчивостью к расслоению.

Вемкости для диспергирования вносили 20 г НПМ, модифицированного МА, антиоксидант амминого или фенольного типа. После чего вводили 50 г водной фазы, содержащей ПАВ. Диспергирование осуществляли при постоянном перемешивании при 5060 °С в течение 30 минут. Установлено, что такая ВПАД с достаточной однородностью и удовлетворительной устойчивостью к расслоению может быть получена при содержании эмульгатора канифольного мыла - 5,0 % масс., лейканола – 0,6 % масс. на дисперсную фазу. Далее приготовленую ВПАД смешивали с каучуковым латексом СКС-30 АРК и полученную смесь подвергли коагуляции с использованием в качестве коагулирующего агента 24 % масс. водного раствора хлорида натрия и 1,0-2,0 % масс, водного раствора серной кислоты. Коагуляцию проводили при температуре 60-65 °С в течение 10-15 минут.

Вдальнейшем на основе полученных образцов каучука СКС30 АРК содержащего НПМ были приготовлены стандартные резиновые смеси и вулканизаты, исследованы их физико-механические свойства. Анализируя полученные результаты можно сделать вывод, что при введении НПМ, модифицированного МА, обладающего свойствами олигомерного ПАВ, отмечается хорошая его совместимость с матрицей каучука СКС-30 АРК.

Таким образом, на основе проведенных исследовании можно сделать вывод, что НПМ, модифицированный МА может быть ис-

198

пользован для получения стабильных воднополимерных дисперсий как самостоятельно, так и в сочетании с антиоксидантами. При этом использование низкомолекулярных полимерных материалов из отходов нефтехимии в композиционных материалах позволяет не только утилизировать отходы нефтехимических производств, но и более рационально использовать сырье и материалы, что способствует уменьшению загрязнения окружающей среды.

УДК 629.5.048

ПОЛУЧЕНИЕ СВИНЦА И СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКОЙ ЛОМА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

А.В.Лешова Воронежский государственный технический университет

E-mail: anna.leshova@yandex.ru

Российский автопарк ежегодно «производит» в качестве отходов 180÷200 тыс. т. свинцовых аккумуляторов, содержание свинца в которых достигает 60%. По экспертным оценкам на свалках, транспортных площадках и других местах по всей территории России в настоящее время находится до 1 млн. т. свинца в отработавших свой срок аккумуляторах. Отработанные свинцовые аккумуляторные батареи экологически опасны. Причина этого заключается в токсичности содержащегося в них свинца (до 60% от массы) и химической агрессивности кислотного электролита.

Неблагоприятная экологическая ситуация, сложившаяся в РФ, особенно в крупных городах, заставляет обратить особое внимание на проблему утилизации миллионов единиц ежегодно выходящих из строя свинцовых АБ. В связи с этим остро стоит проблема разработки экологически безопасных и безотходных технологий переработки лома аккумуляторных батарей.

Целью настоящего проекта является разработка технологии экологически безопасной безотходной переработки сульфатнооксидной фракции лома свинцово-кислотных аккумуляторных батарей и получения свинца, свинцового сурика и свинцового глета.

Ряд существующих технологий переработки свинцовокислотных аккумуляторов основан на пирометаллургическом из-

199

влечении свинца, в основе которого лежат процессы, протекающие при высоких температурах. Недостатками такого подхода является энергоемкость процесса, потери продукта в шлаке, выбросы серы в окружающую среду. Поскольку затраты на охрану окружающей среды могут достигать 75 % от общей стоимости строительства пирометаллургического завода по получению вторичного свинца, рентабельность такого производства возможна лишь при переработке дешевого сырья.

Предлагаемая нами технология основана на гидрометаллургической низкотемпературной переработке отходов аккумуляторных батарей путем перевода свинца в раствор. Экономическая эффективность обеспечивается снижением энергоемкости из-за отсутствия необходимости переплава сырья (t 720-1200oC). При использовании гидрометаллургической технологии сера переводится в сульфат натрия Na2SO4 либо в элементарную серу, что исключает загрязнение окружающей среды. Использование особой разработанной нами методики, подлежащей патентованию, позволяет добиться полного извлечения свинца, а переработка сопутствующих продуктов в свинцовый глет, свинцовый сурик и гипс обеспечивает безотходность предлагаемой технологии.

При проведении работ использовались методы химического осаждения, фильтрации, электролиза, термического отжига, водородного восстановления, рентгеновского микроанализа, растровой электронной и оптической микроскопии и др.

В ходе выполнения проекта был выполнен аналитический обзор рынка свинцового глета, свинцового сурика и технического свинца; проанализированы имеющиеся методы получения свинцового глета, свинцового сурика и технического свинца; разработаны технологические схемы, отработаны методы и методики; получены и проанализированы экспериментальные образцы порошка свинцового глета, свинцового сурика и технического свинца; разработан лабораторный регламент технологического процесса переработки отходов аккумуляторных батарей; выполнено техникоэкономическое обоснование процесса получения свинцового глета, свинцового сурика и технического свинца из отходов сернокислотных аккумуляторных батарей.

На основании проведенных работ была разработана технологическая схема экологически безопасной безотходной переработки свинецсодержащих отходов аккумуляторных батарей, позволяю-

200