3440

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Цементный камень – серого цвета, характеризуется скрытокристаллической структурой. Полимерные компоненты выглядят червеобразными включениями темно-серого цвета. На рис. 1 (б) в скрещенных николях поры и пустоты имеют черный цвет. Серый цвет дают зерна кварца. Синий цвет принадлежит слюде. Стекло – прозрачно, а полимерные компоненты выглядят скоплением разноцветных вкраплений.

Анализируя фотографии, изображенные на рис. 1, можно сделать вывод, что основные составляющие пенобетона, дисперсно армированного стеклянными волокнами, представлены в следующих пропорциях:

-кварц в виде обломочных частиц размером 0,05-0,10 мм в количестве 10-25 % от площади снимка;

-слюда в виде обломочных частиц размером 0,2-0,3 мм в количестве до 10 % от площади снимка;

-цементный камень занимает 30-40 % от площади снимков;

-поры 30-35 % от площади снимков;

-фибра - менее 1 %.

На рис. 1 можно заметить следующие мезоструктурные особенности пенобетона, армированного стеклянными волокнами:

- поры имеют размер 0,8-1,0 мм и образуют скопления, размер которых достигает 3

мм;

-внутренняя поверхность пор характеризуется высокой степенью шероховатости;

-межпоровые перегородки явно имеют разрывы;

-кварц и слюда находятся внутри цементного камня;

-отдельные частицы заполнителя не соприкасаются друг с другом;

-фибра представлена в виде отдельных волокон диаметром около 0,01 мм и длиной 2,5-3,0 мм, пересекающих поры. Концы фибр контактируют с цементным камнем межпоровых перегородок.

а) Структура фибропенобетона со стеклянными волокнами в параллельных николях

б) Структура фибропенобетона со стеклянными волокнами в скрещенных николях

Рис. 1. Микрофотографии пенобетона, дисперсно армированного стеклянными волокнами

Визуальный анализ фотографий шлифов показывает, что стеклянная фибра не обладает гибкостью. В плоскости шлифов наблюдаются следы химического взаимодействия фибры с

141

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

минералами цементного камня, которые представлены каналами более темной окраски. Эти каналы по размеру и форме близки к фибре, сохранившей свои свойства в том объеме пенобетона, где не было контакта со щелочью, выделяемой вяжущим при твердении. Шероховатая форма частиц заполнителя свидетельствует о его помоле до применения в качестве составляющего сырьевого компонента пенобетона.

На рис. 2 представлены микрофотографии пенобетона, дисперсно армированного синтетическими волокнами, при увеличении в 40 раз. Составляющие проб имеют следующие пропорции:

-кварц в виде обломочных частиц неправильной формы размером 0,1-0,25 мм в количестве 20-35 % от площади снимка;

-слюда в виде обломочных частиц размером 0,05-0,1 мм в количестве до 2 % от площади снимка. Слюда в скрещенных николях полихромна;

-цементный камень занимает 25-40 % от площади снимков;

-поры – 25-35 % от площади снимков. Диаметр пор от 0,05 до 0,25 мм. Стенки пор четкие, поры закрытые (индивидуализированные). Форма пор округлая, с гладкой внутренней поверхностью;

-фибра представлена спутано-волокнистыми агрегатами криволинейной формы, распределенными по массе цементирующего вещества. Диаметр фибр от 0,01 до 0,015 мм. Некоторые волокна фибры принимают очертание пор.

Таким образом, можно полагать, что фиксация расположения дисперсной арматуры произошла в период начального структурообразования материала. Такая форма свидетельствует о том, что силы сцепления, развивающиеся в смесях, оказываются достаточными для того, чтобы придать фибре форму, необходимую для прочного армирования межпоровых перегородок.

Анализ мезоструктурных особенностей пенобетона, армированного синтетическими волокнами, показывает, что поры в материале мелкие. Они изолированы друг от друга межпоровыми перегородками. Внутренняя поверхность пор визуально менее шероховата, чем в фибропенобетоне со стекловолокном. Межпоровые перегородки, практически, не имеют разрывов.

а) Структура фибропенобетона с синтетическими волокнами в параллельных николях

б) Структура фибропенобетона с синтетическими волокнами в скрещенных николях

Рис. 2. Микрофотографии пенобетона, дисперсно армированного синтетическими волокнами.

142

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Внутри цементного камня располагаются частицы кварца и слюды. Все частицы заполнителя окружены новообразованиями цементного камня и не соприкасаются друг с другом. Волокна фибры находятся только внутри межпоровых перегородок. В плоскости порового пространства материала фибры не наблюдается.

На представленных снимках структур исследованных фибропенобетонов (рис. 1, 2) присутствуют все компоненты сырьевых смесей, их геометрические параметры позволяют утверждать, что:

-дисперсная арматура из стекла не обладает гибкостью, поэтому в ходе изготовления смесей способна разрушать стенки пленок ПАВ, что приводит объединению отдельных газовых пор в гроздья;

-стеклянная фибра взаимодействует со щелочами цемента, добавляя в структуру межпоровых перегородок каналы капиллярной формы, образующиеся в результате деструкции стекла;

-судя по размерам стеклянной фибры (длина 2,5-3,0 мм), она в ходе перемешивания компонентов ломается. Армирующие компоненты такой длины не могут существенно улучшать [1, 2] механических свойств пенобетонов;

-синтетическая фибра обладает гибкостью. Она устойчива к щелочам гидратирующего цементного вяжущего, следовательно, сохраняет исходные свойства в результате приготовления пенобетонной смеси и не способствует разрушению пленок ПАВ, удерживающих газовую фазу внутри неѐ;

-после отвердевания смеси синтетическая фибра сохраняет форму и размеры, что позволяет предположить улучшение механических свойств пенобетона при воздействии на него нагрузок.

Результаты механических испытаний полностью подтвердили адекватность вышеприведенного анализа. В таблице представлены результаты физико-механических испытаний, из которых следует, что по показателям средней плотности материалы весьма близки друг другу. Однако фибропенобетон с синтетическими волокнами прочнее аналогичного пенобетона со стеклянными волокнами по прочности при сжатии примерно на 29 %, по прочности на растяжение при изгибе более чем в 2 раза.

Таблица

Результаты механических испытаний фибропенобетонов

Выводы. Таким образом, из проделанной нами работы следует, что наилучших результатов в технологии пенобетонов можно достичь, применяя в качестве армирующего волокна синтетическую фибру, которая позволяет формировать необходимую структуру и тем самым улучшать эксплуатационные свойства пенобетонов. Причиной комплексного улучшения конструкционных свойств фибропенобетонов армированных синтетическими волокнами по сравнению с фибропенобетонами со стеклянным волокном следует считать особенности их структуры, формирующееся в период приготовления и фазового перехода смесей из «вязкого в твердое» состояние [4-6].

143

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Список литературы

1.Лобанов И.А. Основы технологии дисперсно армированных бетонов – фибробетонов: автореф. дисс…. д.т.н. – Ленинград, 1983. – 48 с.

2.Моргун В.Н. О развитии деформаций в фибропенобетоне на основе цементов с расширяющимися добавками // Строительные материалы. - № 9. - Приложение "Наука". – 2003. - № 2. – С. 10.

3.Моргун В.Н., Богатина А.Ю. Характер изменения прочности фибропенобетонов при испытаниях на морозостойкость // Сб. тр. «Пенобетон-2007», МНПК. – Санкт-Петербург,

2007. – С. 62–65.

4.Моргун Л.В., Моргун В.Н. О жидкокристаллической природе агрегативной устойчивости пенобетонных смесей // Строительные материалы. - 2006. - № 6. - С. 22- 23.

5.Смирнова П.В., Моргун Л.В., Моргун В.Н., Бацман М.О. Зависимость скорости формирования структуры пенобетонов от температуры сырьевых компонентов // Строительные материалы. – 2008. - № 6. - С. 50-52.

6.Моргун Л.В., Богатина А.Ю., Смирнова П.В., Моргун В.Н., Набокова Я.С. О сейсмобезопасном бетоне // Строительные материалы. - 2010. - № 3. - С. 4-6.

Моргун Любовь Васильевна – д.т.н., профессор кафедры строительных материалов Ростовского государственного строительного университета. E-mail:konst-lvm@yandex.ru. Тел.8-961-316-4378.

Смирнова Полина Васильевна – к.т.н., доцент кафедры строительных материалов Ростовского государственного строительного университета. E-mail:belka880@mail.ru

Моргун Владимир Николаевич – к.т.н., доцент кафедры инженерных дисциплин Южного Федерального университета. E-mail:vlad_morgun@bk.ru

Костыленко Константин Игоревич – магистрант техники и технологии по направлению «Строительство», аспирант кафедры строительных материалов Ростовского государственного строительного университета. E- mail:ko988@yandex.ru

Пушенко Ольга Витальевна - магистрант техники и технологии по направлению «Строительство», аспирант кафедры строительных материалов Ростовского государственного строительного университета. E-mail:olya.m- 01@rambler.ru

144

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

ПОЖАРНАЯ, АВАРИЙНАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ УДК 579.695

Л.В. Брындина, К.К. Полянский

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКТИНОМИЦЕТОВ В ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД

Рассматривается возможность очистки сточных вод от примесей коллоидного происхождения актиномицетами. Проведена сравнительная оценка флоккулирующей способности актиномицета Streptomyceschromogeness. g.0832 и флокулянтов фирмы Праестол-Маркен. Установлено, что данный микроорганизм способен очищать загрязненные стоки от сложных органических загрязнений на таком же уровне.

Ключевые слова: актиномицет, биофлокуляция, очистка сточных вод, ζ-потенциал

L.V. Bryndina, K.K. Polanski

USEACTINOMYCETESIN WASTEWATER TREATMENT

The possibility ofpurificationof waste water fromimpuritiescolloidaloriginactinomycetes is studied. A comparative evaluation offlocculatingabilityof the actinomyceteStreptomyces chromogenes s.g.0832 and flocculantsfirm Praestol - Marken is given. It is establishedthat thisbacterium is able topurifycontaminatedrunofffromcomplex organiccontaminants onthe same level.

Keywords: actinomycete, bioflokulyatsiya, wastewater treatment, ζ-potential

Введение. Загрязнение окружающей среды сточными водами продолжает расти и может привести к необратимым последствиям. Наиболее разумным было бы полное прекращение поступления неочищенных или частично очищенных стоков во внешнюю среду и, как следствие, снижение потребления производством природных компонентов за счет повторного и многократного их использования. Однако создание таких замкнутых систем сопровождается определенными трудностями. Прежде всего следует отметить, что на производствах образуется большое количество различных по видовому составу жидкостей. Особенно сложно удалять примеси, находящиеся в коллоидном и растворенном состоянии. Для их очистки от примесей необходим универсальный способ, позволяющий удалять наиболее распространенные компоненты стоков (белки, жиры, неорганические примеси и т.д.).

Теоретическая часть. Существующие способы очистки сточных вод имеют как положительные, так и отрицательные стороны. Однако на сегодняшний день большую популярность приобретает очистка сточных вод флокулянтами, так как они могут очистить стоки от примесей, находящихся в коллоидном состоянии. В табл. 1 представлены широко известные флокулянты, применяемые в очистке сточных вод.

По данным, представленным в табл.1, можно сделать вывод о том, что биофлокулянты могут составить серьезную конкуренцию синтетическим и природным флокулянтам. Они, как и природные флокулянты, естественного происхождения, а значит их отрицательное воздействие на окружающую среду будет сведено к минимуму или полностью отсутствовать. В то же время биофлокулянты, так же как и синтетические флокулянты, имеют высокую молекулярную массу, что играет важную роль в процессе флокуляции (чем больше молекулярная масса, тем лучше флокуляция).

© Брындина Л.В., 2013

145

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Биофлокулянты образуют устойчивые большие флокулы, которые легко осаждаются. Эти свойства биофлокулянтов позволяют обратить на них внимание, как на альтернативный способ очистки отработанных технологических и сточных вод.

146

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Экспериментальная часть. В данной работе была изучена сорбционная способность микроорганизма Streptomyceschromogeness.g.0832. Согласно данным [1], актиномицеты рода Streptomyces оказывают сильное влияние на видовое разнообразие микробного сообщества благодаря своей высокой антагонистической активности и способны приспосабливаться к самым негативным условиям окружающей среды. Они разлагают устойчивые и труднодоступные для других микроорганизмов органические вещества [3].

Нами была проведена сравнительная оценка флокулирующей способности синтетических флокулянтов Praestol-Marken и Str.chromogeness.g.0832.

Характеристика флокулянтов фирмы Praestol-Marken представлена в табл. 2. Исследования проводили со сточными водами мясной промышленности. Все образцы вносили в количестве 0,5 % к объему стока, и через определенные промежутки времени определяли основные характеристики сточной воды. Микроорганизмы предварительно выращивали в глубинных условиях 48 часов при температуре 28-30 оС на среде состава (г/дм3): картофельный крахмал – 50; соевая мука – 5; измельченное перо – 10; КН2РО4 – 0,8; СаСО3 – 4,0; FeSO4 – 0,01; ZnSO4 – 0,02; начальная величина рН культивирования - 11,0. Химическое потребление кислорода и мутность сточной воды определяли по [2].

Экспериментальные данные, представленные на рис. 1, показали, что при обработке сточных вод всеми рассматриваемыми флокулянтами максимальная степень очистки достигается через 30 минут после их внесения в сточную воду. При этом лучшие флокулирующие свойства проявил среднекатионный флокулянт 852 ВС. Степень очистки стока по ХПК составила в этом случае 86 % от исходного значения, мутность обрабатываемой сточной воды также снизилась на 74 % от исходного значения (рис. 2).

Очистка сточных вод Str.chromogeness.g.0832, предлагаемого в качестве биофлокулянта, увеличило степень очистки до 89 % по ХПК и до 73 % по показателю «мутность». При совместном внесении флокулянтов в очищаемый сток степень очистки составила 87 % по ХПК и 77 % по показателю «мутность». Экспериментальные данные подтверждают, что использование микроорганизмов в качестве флокулянта дает результат, сопоставимый с действием известных синтетических флокулянтов. Увеличение степени очистки стока при совместном внесении флокулянтов можно объяснить тем, что 852 ВС, как катионный флокулянт, снижает ξ-потенциал клеток микроорганизмов (табл. 3), что, в свою очередь, уменьшает агрегативную устойчивость системы. В данном случае формирование устойчивых флокул происходит через полимер 852 ВС за счет мостичных связей между клетками микроорганизма и примесей, находящихся в стоке. Следует подчеркнуть, что флокулянт 852 ВС не только выполняет роль мостиков, но и частично нейтрализует поверхностный заряд коллоидных частиц и, следовательно, уменьшает силы отталкивания.

147

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Рис.1. Влияние вида флокулянта на степень очистки стока

Рис. 2. Влияние вида флокулянта на изменение мутности стока

Таблица 3

Изменение ζ-потенциала в процессе очистки стока

Выводы.

Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод, что вероятной причиной дестабилизации дисперсий является не только снижение заряда и потенциала

148

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

частиц, но и образование мостичных связей между частицами через адсорбированные макроионы. В пользу этого говорят и данные о росте степени флокуляции. Предлагаемый биофлокулянт может успешно конкурировать с традиционными флокулянтами в водоподготовке и очистке сточных вод. Его применение позволяет снизить расход минеральных коагулянтов, упростить технологию водоочистки, повысить ее экологическую безопасность.

Список литературы

1.Зенова Г.М., Звягинцева Д.Г. Разнообразие актиномицетов в наземных экосистемах.

–М.: МГУ. – 2002. – 132с.

2.Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. – М.:Химия, 1984.

–448с.

3.Jiang C., Xu L. Diversity of aquatic actinomycetes in lakes of the middle plateau, Yunnan, China // Appl. Environ. Microbiol. - 1996. – V. 62, N. 1. – P. 249-253.

Брындина Лариса Васильевна – к.т.н, доцент, соискатель кафедры химии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. E-mail:bryndinv@mail.ru., тел.: 89103437119

Полянский Константин Константинович – д.т.н., профессор кафедры химии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

149

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

УДК 628.182

Г.В. Славинская, Н.С. Кузнецова, О.В. Куренкова

ВЛИЯНИЕ ВИДА КОАГУЛЯНТА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Для оценки эффективности осветления речной воды исследован процесс ее очистки от гуминовых и фульвокслот солями железа и алюминия при изменении их дозы, реакции среды и температуры. Показано, что в качестве коагулянта целесообразно использовать сульфат алюминия при температуре 20-30 оС, что обеспечивает остаточную цветность воды 5-10 градусов хромово-кобальтовой шкалы и снижение перманганатной окисляемости с 12-14 до 2-3 мг О2/л.

Ключевые слова: природные воды, реагентная коагуляция, эффективность, доза, рН, температура

G.V. Slavinskaya, N.S. Kuznetsova, O.V. Kurenkova

KIND OF THE COAGULANTS INFLUENCE ON EFFICIENCY OF NATURAL WATERS PURIFICATION FROM ORGANIC SUBSTANCES

To evaluate the effectiveness of clarification of river water is studied its treatment of HA and FA salts of iron and aluminum, at change of their dose, reaction of the medium and temperature. It is shown that as a coagulant appropriate to use aluminum sulphate at a temperature of 20-30 0C, allowing the residual chromaticity water at 5-10 degrees of a chrome-cobalt scale and decrease in permanganatny oxidability with 12-14 to 2-3 mg O2 / dm3.

Keywords: natural water, coagulation reagent, the efficacy, the dose, pH, temperature

Введение. Природные воды всегда содержат некоторое количество веществ, придающих ей окраску разной интенсивности. Это высокомолекулярные гуминовые (ГК) и фульвокислоты (ФК), которых всегда больше, чем других органических компонентов вместе взятых [1-4]. Кроме того, ГК и ФК обладают способностью к реакциям присоединения, обмена, нейтрализации и адсорбции органических веществ разных классов. В результате этих процессов появляются соединения ГК и ФК с целыми группами веществ, среди которых доминируют галогенсодержащие продукты, протеины, пластификаторы, гербициды, инсектициды и другие компоненты, обладающие большой биологической активностью. Следует учесть и еще одно обстоятельство – при обеззараживании воды ГК и ФК образуют хлопроизводные, которые обладают канцерогенной и мутагенной активностью.

Из приведенных данных можно заключить, что ГК и ФК являются ‖носителями‖ органических и минеральных веществ, которых не должно быть в питьевой и технологической воде. Поэтому при удалении ГК и ФК вода попутно освобождается и от перечисленных компонентов, что обеспечивает ее безопасность для потребителя.

Кроме того, воды открытых водоемов могут содержать взвешенные вещества, количество которых значительно возрастает в паводковые периоды, особенно в водах горных рек [5-10]. Воды такого качества обязательно подвергают коагуляционной обработке. При этом дозу и тип осадителя выбирают экспериментально для конкретной воды, учитывая ее минерализацию, температурный режим местности, время года и др. [3, 4].

Общие сведения. Наиболее эффективный метод удаления органических и минеральных примесей – дистилляция воды [5-8]. Но для реализации такой технологии необходимо большое количество электроэнергии, а также значительные объемы охлаждающей воды. При небольшой потребности в деминерализованной воде такие

150