Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3840

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
28.55 Mб
Скачать

Вдобавок формирующиеся в ходе активации атомы K внедряются между слоями графитовых кристаллитов в углях и расширяют пространство между соседними углеродными слоями (явление интеркаляции), способствуя приращению удельной площади поверхности угля [18].

С целью исследования возможности применения для очистки от низкомолекулярных загрязняющих веществ для статического режима были приготовлены модельные растворы фенола с исходной концентрацией 10 и 100 мг/дм3. Время контакта раствора с сорбентом составляло 20-24 ч. Концентрацию молекул фенола после контакта с сорбентом фиксировали согласно методическим процедурам ПНД Ф 14.1:2.100-97.

Конечные итоги проведенных исследований представлены в табл. 2. Выводы

1.Выработана и реализована стратегия синтеза АУ из полимерных остатков текстолита на базе ФФС процедурой низкотемпературного пиролиза с дальнейшей активацией КОН.

2.Экспериментально обосновано: наиболее рационально приложение АУ, активированных КОН в твердой фазе и порошковом виде, в массовой корреляции 1:2.

3.Зафиксированы наиболее приемлемые режимы активации КОН:

3.1. Массовая корреляция АУ: КОН 1:1-2.

3.2.Т = 800-850оС.

3.3.Продолжительность - 1 час. 4. Базовые параметры АУ:

4.1.Сорбционная активность по йоду активированных углей составляет 860-960 мг/г

(960±48 мг/г).

4.2.Удельная площадь поверхности 843±42 м2/г.

4.3.Средний радиус пор 0,488-0,573 нм, площадь поверхности микропор 919-972 м2/г.

4.4.Объем микропор 0,335 см3/г, размер полуширины щелевидных микропор составляет - 0,488 нм.

4.5.Квалифицируется гомогенной микропористой структурой.

6.Поглотительная активность по йоду и анализ параметров пористой структуры исследований показали преобладание микропор в исследуемых образцах.

7.АУ восприимчив к сорбции низкомолекулярных молекул органических ингредиентов в диапазоне концентраций 10-100 мг/дм3 и может бы ть рекомендован для использования в очистке сточных вод химических и нефтехимических производств.

8.Полученные результаты проведенных исследований по параметрам пористой структуры сопоставимы с известными промышленными марками АУ типа АГ-3, которые широко используются в практике очистки сточных вод.

9.По результатам практических изысканий зарегистрирован патент РФ на способ синтеза углеродного сорбента № 2616679.

Литература

1.Анализ фенолформальдегидных смол 2011-2015 гг., прогноз на 2016-2020 гг., режим доступа: https://businesstat.ru/images/demo/phenol-formaldehyde_resin_russia_2016.pdf (дата обращения: 10.12.2020).

2.Wagner S, Sorption of organic substances to tire wear materials: Similarities and differences with other types of microplastic / S. Wagner, T. Reemtsma, T. Hoffmann // TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2019. № 113. P.p. 392-401.

3.Разработка ресурсосберегающей технологии каталитического пиролиза отходов полимерных материалов с получением энергии и углеродных сорбентов / М. Э. Петров, Ю. В. Луговой, Ю. Ю. Косивцов, В. П. Молчанов // Сборник научных трудов II Международной

170

научной конференции. Под общей редакцией Д. В. Розова, Г. Г. Скворцовой. Тверь. 2020. С. 318-324.

4.Glushankova I. Applied problems of selecting synthetic polymer waste as raw material for production of active carbon / I. Glushankova., Y. Vasman // Nature Environment and Pollution Technology. 2017. №16(4). P.p. 1175-1181.

5.Сазанов Ю.Н., Грибанов А.В. Карбонизация полимеров / СПб.: Научные основы и технологии. 2013. 296 с.

6.Способ получения активного угля: пат. 2415808 РФ / В. М. Мухин, И. Д Зубова., И.Н. Зубова, А. А. Курилкин № 2009133964/05; заявл. 11.09.09; опубл. 10.04.11. Бюл. №10. 6 с.

7.Способ получения дробленого активного угля: пат. 2221745 Рос. Федерация / Е. А. Галкин, Н. Н. Алифанова, В. М. Мухин, И. Д. Зубова, Е. М. Великий № 2002109540/15; заявл. 12.04.2002; опубл. 20.01.2004.

ФГАОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» (ПНИПУ), Пермь, Россия

A.S. Atanova, I.S. Glushankova

METHOD OF PRODUCING CARBON SORBENTS WITH A HOMOGENEOUS MICROPOROUS STRUCTURE BASED ON WASTES TEXTOLITE

The results of studies of waste disposal of textolite with obtaining effective carbon sorbents - active coals are presented. The production method involves carbonization at 600 ̊С temperatures and the subsequent activation with a potassium hydroxide with a heating level of 800-850 ̊С at a heating rate of 10 degrees per minute and the subsequent aging for 30-60 minutes. Basic physicochemical, sorption indices and parameters of porous structure are determined. The sorption capacity of iodine is 870-960 mg/g, an average pore radius is 0.488-0.573 nm, a surface area of micropores is 919-972 m2/g. High efficiency of extraction of phenol molecules in static mode in the concentration range of 10-100 mg/dm3 - at least 99 % has been established.

Keywords: textolite wastes, carbonization, potassium hydroxide activation, microporous active coals, iodine adsorption activity, phenol static capacity.

Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Perm National Research

Polytechnic University» (PNRPU), Perm, Russia

171

УДК 504.423

В.А. Девиченко, А.М. Луговской

ПРОБЛЕМА СОЗДАНИЯ МАЛООТХОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДОБЫЧИ МЕТАЛЛОВ ИЗ МОРСКОЙ ВОДЫ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СЫРЬЕВОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Одним из путей создания малоотходных технологии по добыче полезных ископаемых, охраны окружающей природной среды от последствий воздействия горнодобывающей промышленности, обеспечения сырьевой безопасности в существующих и будущих поколениях является освоение вод Мирового океана. Малые концентрации разнообразных химических элементов в морской воде на сегодняшний момент не являются природным ресурсом в связи с не разработанностью технологий их добычей. В статье предлагается обратить внимание на необходимость и актуальность некоторых направлений по использованию ресурсов с точки зрения обеспечения экономической безопасности в условиях устойчивого развития.

Ключевые слова: сырьевая безопасность, добыча из морской воды, биотехнологии, ионообменные смолы.

Одним из глобальных промышленных рисков является минерально-сырьевой кризис, который выражается ограниченностью минерально-сырьевых ресурсов земной коры суши. Обеспечить сырьевую безопасность возможно путем разработки технологий добычи полезных ископаемых из морской воды, в которой «растворена» практически вся таблица Д.И. Менделеева.

Всвязи с интенсивным использованием месторождения полезных ископаемых суши,

атакже другими типами природопользования на поверхности Земли размещение карьеров

становится глобальной экологической проблемой. Требования последующей рекультивации нарушенных земель диктуют насущную необходимость сокращения площади карьеров по добыче полезных ископаемых. Поэтому актуальной становится задача разработки технологий по добыче полезных ископаемых из морской воды. Да страна, которая первой освоит эту технологию, тот и будет застрахован от рисков сырьевой недостаточности.

Добыча полезных ископаемых и минералов, всегда очень затратное действие, как в экономическом, так и в изыскательном факторе. Для того, чтобы найти месторождение искомого сырья, надо провести обширную геологоразведку, на которую также тратится много ресурсов и времени. В конце концов, полезные ископаемые на определённом участке не вечны и рано или поздно иссякнут.

Человечество с древних времён осваивало такой вид деятельности, как горная промышленность. Наши предки добывали минералы, находя их на поверхности, в небольших углублениях, у воды и использовали их в качестве орудия труда.

В наше время мы шагнули далеко вперёд. Человечество добывает полезные ископаемые с глубин земной коры и со дна мировых океанов. С минералами немного иначе. Из доступных на данный момент технологий, с экономической точки зрения, целесообразно добывать минералы только из земной коры, так как их концентрация в почве наибольшая, чем где-либо. В ней минералы находятся в рудной форме, от чего добыча становится проще. Но суша покрывает только 29 % земной поверхности, океан же – 71 %. Как говорилось ранее, мы научились добывать полезные ископаемые со дна океанов, но не более [1, 2].

Морская вода (МВ) – совокупность органических и минеральных ингредиентов в ионно-молекулярном нахождении и коллоидной ассоциации.

Морскую воду смело называть жидкой рудой, потому что в одном кубическом километре содержится около 35 млн. тонн твердых химических соединений в форме солей. Уже сегодня из морской воды успешно добывают натрий и хлор, ведутся разработки по добычи золота и урана, а в результате опреснения морской воды добывают магний и бром. Минерал — однородная по составу и строению часть горных пород, являющаяся естественным продуктом геологических процессов. Любые руды рано или поздно оказываются на поверхности и подвергаются воздействию воды. Мелкие частички минералов уносятся водой из горных пород и попадают в океан. Также немаловажную роль в концентрации минералов в океане играет деятельность человека. Во многих промышленных отходах содержатся частички полезных ископаемых, так как минералы активно используются в микроэлектронике и не только. Горнодобывающая промышленность, сконцентрированная, например, на одном минерале, в ходе извлечения нужной породы,

172

будет не замечать другие минералы. Поэтому в реках, протекающих рядом с приисками, будет повышенное содержание минералов.

Высокая концентрация ценных горных пород наблюдается и в водах вблизи ледников. Можно выдвинуть предположение, что они туда попадают с осадками, в которых содержатся мельчайшие частицы минералов. Но на этот вопрос наука ещё не дала ясных объяснений.

История вопроса разработки проблемы добычи полезных ископаемых из морской воды достаточно интересна. Свои взоры на неиссякаемые с точки зрения XIX века запасы вод мирового океана человечество обратило совсем недавно и активно приступило к разработке полуфантастических проектов, скорее похожих на мечту, нежели чем на программу научных и практических исследований.

Как известно, морская вода по химическому составу аналогична плазме крови, куда входят натрий (18,98), хлор (10,561) и магний (1,272) кг/тонну воды. Но в состав морской воде входят драгоценные металлы — золото (8×10-6) и серебро (3×10-4) г/тонну воды. В 1872 году британский химик Эдвард Сонстадт обнаружил в морской воде золото. Соблазн добывать золото прямо из воды, а вместе с ним и другие металлы подстегнул промышленников к экспериментальному и полупромышленному способу добычи их, из морской воды начиная с начала XX века [3].

Священник Прескотт Форд Джерниган (Новая Англия) в 1898 году, заявив об изобретении машину «Gold Accumulator», якобы, работающей на электричестве и ртути учредил трест Electrolytic Marine Salts Company «...который лопнул». В тридцатые годы XX века во Франции, правда, безуспешно функционировал завод по добыче золота. Работы по добыче золота из морской воды возглавлял в Германии 1920 году после Первой мировой войны лауреат Нобелевской премии немецкий химик Фриц Габер [4]. Он добывал металл, находясь на прекрасно оснащенном по тем временам экспедиционным судне. Результатом его работ было добыча из 15 тонн лишь 0,09 миллиграмма металла. Его первоначальные замеры показали высокую концентрацию золота в океанической воде. Но после нескольких лет исследований и продолжительной экспедиции, результаты сильно отличались от первоначальных изысканий. Концентрация золота в Мировом океане оказалась в тысячу раз меньше первых данных.

Реки, протекающие в золотоносных районах, выносят в океан мельчайшие частички минерала. Фриц Габер первый выявил то, что у побережья Гренландии, в районе таяния паковых льдов, концентрация золота в воде превышает в 5-10 раз общемировую концентрацию и составляет около 0,05 мг/м3. Но даже такого содержания минералов в Мировом океане недостаточно для экономически выгодной добычи.

Опыты Э. Бауэра из Тюрингенското университета реализовались ради добычи из МВ Cu и U с приложением химического ингредиента, хранящегося в крови осьминога, так называемый «красный цианин», каковой обладает аккумулирующим эффектом по отношению к катионам Cu2+.

Ф. Хабером в 30-х годах из МВ экстрагировано Au, но необходимо отметить затраты на функционирование технологической процедуры в действительности зафиксированы более высокими, чем номинал собственно золота.

Американский ученый Ф. Себбе зарегистрировал патент на процедуру экстракции из МВ металлов.

Вполне вероятно, такая процедура извлечения ингредиентов из МВ окажется достижимой и реализуемой на базе ионообменных смол за счет разведения в садках морских организмов, обладающих кумуляцией элементов.

На судне «Михаил Ломоносов» советским ученым А. Даванков было получено всего лишь 1 миллиграмм золота из 500 тонн воды при помощи ионитовой колонны, хотя оснастив подобными колоннами большое количество кораблей, возможно, было увеличить объём добычи металла. [5]. Но и этот способ не может быть рассмотрен в качестве промышленного процесса.

Однако эти данные не остановили ни учёных, ни инженеров, пытавшихся найти выгодный способ добычи золота. Американский исследователь Генри Балл установил, что золото в воде находится в виде иодида. Действенным методом её добычи было смешивание воды и негашеной извести. Но такой способ требовал определённого, удобного

173

географического положения и очень сложной инфраструктуры, для которой требовались серьёзные вложения.

В настоящее время заметных продвижений в данной сфере не наблюдается. Но многие учёные и инженеры трудятся над поиском новых, более технологичных способов добычи минералов из воды.

Возможные способы добыче полезных ископаемых из морской воды также разнообразны, как и сопутствующие им проблемы, возникающие при их реализации. Так как золото является ценным ресурсом, то все исследования по добыче минералов из воды связаны именно с ним.

В СССР был развернут промысел соли из МВ в Дальневосточном крае. Реализованная добыча, оказывается, являлась экономически выгодной.

Используя в качестве подтверждения вычисления Научно-исследовательского института галлургии (Ленинград) с полным основанием считается установленным из МВ при условии интегративной совокупной процедуре обработки воды на каждые 10 тыс. т поваренной соли реально произвести:

1730 т сырого гипса.

370 т калийных солей.

200 теплоизоляционного материала магнезии-нювеля.

26 т брома.

В соответствии с изложенным материалом напрашивается заключение о том, что промысел по добыванию из МВ химических ингредиентов окажется вполне экономически выгодным, окупаемым, рентабельным производством уже в современной действительности.

Реальный путь исследований и технологических приемов стало использование ионообменных смол. После изучения технологий извлечения минералов из ионообменных смол, данные разработки перешли в горнодобывающую промышленность. Эти смолы используют на предприятиях по золото-извлечению. С их помощью извлекают золото из цианистых растворов. Такой способ возобновляем, и может применяться повторно.

Было предложено использовать ионообменную смолу в качестве улавливающей сетки для золота. В эту идею входило создания огромной сети, которая крепится к кораблю и собирает частички минерала с разных глубин. Было предложено покрывать слоем смолы дно кораблей и гидропланов, нефте- и газодобывающие станции, обшивку подводных аппаратов. И после определённого периода времени «снимать золотой слой».

Однако площадь нанесённого слоя смолы на что-либо – недостаточна для существенного улавливания частиц золота. Так же, немаловажную роль играет глубина (частички золота под действием силы тяжести постепенно опускаются на дно), которую надводные суда не могут предоставить. Сетка в данном случае перспективнее, но её площадь ещё меньше и существует вероятность нанесения ущерба животному миру океана.

Весьма перспективной является фантастическая на первый взгляд идеи использования живых организмов для аккумуляции и последующей добыча металлов из морской воды. В тоже время использование биотехнологий в геологоразведке и добычи полезных ископаемых из отработанных горных пород заброшенных карьеров, а также в бедных полезным компонентом месторождениях является не только способом очистке окружающей среды, но и вполне рентабельным способом добычи металлов. Одна из идей извлечения золота из воды состоит в подконтрольной человеку жизнедеятельности бактерии Delftia acidovorans. Данная бактерия — вид грамотрицательных бактерий, известных своей способностью осаждать золотые самородки. Слои бактерий преобразуют растворённое в воде золото в наночастицы. Эти наночастицы имеют возможность перемещаться через скалы и почву, после чего могут быть добыты в местах залежей золотой руды. И дея применения бактерии заключается в заселении ею бассейна с морской водой. Время, за которое она сможет осадить минерал, пока не известно. В этом процессе большую роль играют внешние факторы, такие как: количество бактерий, объём воды, температура воды и её солёность, давление и тому подобное.

Проблемы применения данной бактерии состоят в её малой изученности и её влиянии на окружающую среду. Возможную опасность представляет и сам процесс осаждения минералов. Бактерии – опасный для человека способ добычи, так как высока их бесконтрольная мутация в отрицательную сторону.

174

Выходом может стать генетическая инженерия, с помощью встраивания определённых генов, можно добиться от бактерии нужных для человека свойств. Это направление очень перспективно и разработки в данной сфере активно ведутся.

Уровень добычи и переработки жидкая воды будет соизмеримо с обогатительным циклом в горнорудном промысле.

Составляя прогноз динамики химической индустрии на базе МВ необходимо, несомненно, в первую очередь затронуть процедуру добычи пресной H2O.

Водный ресурс, безусловно, считается одним из потребляемых и недостающих компонентов в многочисленных уголках Земли.

Впоследствии в том случае, если реализуются выгодные в хозяйственном отношении процедуры по опреснению МВ, то совершенно очевидно их практиковать получится не исключительно у прибрежных держав, но также у изолированных от морских водоемов, испытывающих необеспеченность в ресурсах наземной и подземной . H2O.

Опресненная МВ заструиться по трубопроводу, каким способом в настоящее время транспортируются углеводороды.

Выводы

1.В недалеком будущем с развитием технологий добыча минералов из воды станет таким же повседневным процессом, как сегодня добыча из горных пород. Основная проблема – экономическая.

2.На данный момент нам не доступны такие технологии, при которых добыча из воды была бы рентабельна. Пока на суше достаточно много минералов и их извлечение возможно

впринципе – добычи с вод океана не будет.

3.Применение подобных технологий обеспечит сырьевую безопасность для развития

экономики не только сегодняшнего, но и будущего поколения, что является необходимым условием устойчивого развития.

Литература

1.Вейль П. Популярная океанография / Пер. с англ. Г. И. Баранова и др. Под ред. А. Ф. Трешникова. Л.: «Гидрометеоиздат», 1977. 504 с.

2.Добыча золота из морской воды — вопрос времени?/Silver-mania.ru

https://www.silver-mania.ru/articles/dobycha-zolota-iz-morskoj-vody-vopros-vremeni/

3. Металлы из морской воды/https://www.polnaja-jenciklopedija.ru/zhizn-okeana/ metally- iz-morskoy-vody.html

4.Технологии получения золота из морской воды/ https://absolutprom.com /tehnologii - polucheniya-zolota-iz-morskoy-vodyi/

5.Хорн Р. Морская химия (структура воды и химия гидросферы) = Marine Chemistry

(The structure of Water and the Chemistry of Hydrosphere). Москва: Мир, 1972.

ФГБОУ ВО «Московский государственный университет геодезии и картографии» (МИИГАиК), Москва, Россия

V.A. Devichenko, A.M. Lugovskoy

THE PROBLEM OF CREATING LOW-WASTE TECHNOLOGIES FOR EXTRACTING METALS FROM SEAWATER TO ENSURE RAW MATERIAL SAFETY

One of the ways to create low-waste technologies for the extraction of minerals, to protect the environment from the effects of the mining industry, to ensure raw material safety In existing and future generations is the development of the waters of the World Ocean. Small concentrations of various chemical elements in seawater are currently not a natural resource due to the lack of development of technologies for their extraction. The article proposes to draw attention to the necessity and relevance of some directions for the use of resources from the point of view of ensuring economic security in the context of sustainable development.

Keywords: raw materials extraction from sea water, biotechnology, ion-exchange resin.

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Moscow State University of

Geodesy and Cartography» (MIIGAiK), Moscow, Russia

175

УДК 678.002:674.048

А.И. Дмитренков1, Н.С. Никулина2, С.С. Никулин3, А.М. Боровской1, Е.А. Недзельская1

ПРИМЕНЕНИЕ ОТХОДОВ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ ДЛЯ ЗАЩИТЫ И УЛУЧШЕНИЯ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ

Разработаны и исследованы составы для обработки древесины на основе отходов растительного масла. Применение разработанных составов позволит утилизировать отработанные растительные масла пищевой индустрии.

Ключевые слова: древесина, растительные масла, пропитка, модификация, водопоглощение, влагопоглощение.

Внастоящее время природная древесина относится к одним из немногих возобновляемых материалов, безопасных для человека и животных. Поэтому она широко применяется в различных отраслях промышленной индустрии и в быту. Основным недостатком природной древесины является её отношение к воде и влаге. Способность впитывать пары воды и капельножидкую влагу приводит к ее набуханию, ухудшению свойств и прочностных характеристик. Это ограничивает области применения натуральной древесины и срок службы изделий из древесины. Для преодоления этого недостатка продолжаются работы по разработке составов для обработки древесины с целью придания ей новых свойств и уменьшения водо- и влагопоглощения, а также разбухания натуральной древесины, особенно мягких лиственных пород.

Для защитной обработки натуральной древесины применяют различные вещества и составы, которые должны быть доступными и экологичными.

Впищевой индустрии при приготовлении готовых продуктов питания и полуфабрикатов в существенных объемах образуются отходы растительных масел, подвергшихся термическому воздействию. Эти отработанные растительные масла плохо утилизируются и загрязняют окружающую среду, осложняя работу очистных сооружений.

Висследованиях [1-5] показана возможность создания древесных композитов на основе древесины лиственных пород и отходов растительного масла с улучшенными свойствами.

Авторами [2] для изучения процесса пропитки древесины лиственных пород использован метод планирования эксперимента. Выбраны [2] оптимальные условия

древесины, составлены уравнения регрессии. Наилучшие показатели водопоглощения и разбухания древесины достигали при температуре пропиточного состава 120 0С.

Вработе [6] для химической модификации и улучшения стойкости и стабильности размеров древесины различных пород применяли составы на основе растительных масел, парафина и пчелиного воска с последующей термической обработкой изделий.

Висследовании [7] изучено влияния времени обработки горячими растительными маслами. Установлено [7, 8], что обработка натуральной древесины горячими растительными маслами приводит к улучшению ее свойств. В качестве опытных образцов использовали древесину дуба и сосны.

Отработанные растительные масла используют в качестве биотоплива [9], в качестве пластификаторов в строительной отрасли [10], а также в качестве смазочных материалов

[11].Так, использование отходов растительного масла в топливе позволит [11] заметно уменьшить токсичность газовых выбросов и улучшить экологию окружающей среды.

Цель работы: разработка составов для защитной обработки натуральной древесины лиственных пород на основе отходов растительных масел, которые позволяют эффективно защищать изделия из древесины от воды и влаги и улучшать её свойства.

Для испытаний использовали образцы древесины березы стандартных размеров. Пропитку древесины березы производили методом «горячехолодных ванн». В

качестве масляной основы применяли отходы рафинированного растительного масла,

176

которые остаются после приготовления пищи. В качестве наполнителя применяли древесную муку хвойных пород древесины и сиккатив на основе солей металлов. Пропитку древесины осуществляли при температуре 120 0С. После чего, образцы помещали на 30 минут в отработанное растительное масло с комнатной температурой.

Для оценки эффективности применяемых пропиточных составов оценивали следующие показатели древесины: водопоглощение ГОСТ 16483.20-72, влагопоглощение ГОСТ 16483.19-72, разбухание в тангенциальном и радиальном направлениях. Количество пропиточного состава в древесине определяли гравиметрическим методом по разности масс до и после пропитки ГОСТ 20022.6-93.

Водопоглощение древесины находим по формуле (1):

W = mn m1 100,[%]

(1)

m1 m

где mn , m1 , m - массы:1- бюксасобразцом,г;2 -собразцомв сухом состоянии, г;3 –бюкса, г.

Образцы, используемые для определения водопоглощения, через определённое время вынималиизэксикатораи определялиих размеры. Разбухание определялипо формулам (2,3):

 

 

 

 

at

=

Lt max Lt min

100, [%]

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lt min

 

 

 

 

 

aR

=

LR max LR min

100, [%]

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LR min

 

Где:

Lt max

, LR max - размеры образца после выдерживания в воде 1, 10, 30 суток в

тангенциальном ( Ltmax ) радиальном ( LRmin ) направлениях.

 

 

Ltmin

,

LRmin

- размеры образца в сухом состоянии.

 

 

 

 

 

Показатели разбухания, влаго- и водостойкости необработанной древесины берёзы и обработанной составами на основе отходов подсолнечного масла приведены в таблице.

Как показали результаты эксперимента, использование в качестве масляной основы пропитывающей композиции отработанного растительного масла позволяет существенно улучшить защитные свойства древесины. Обработка древесины отходами подсолнечного масла позволяет уменьшить её влагопоглощение на 50 % и снизить её водопоглощение на 300 %. Более тридцати суток снижение несколько меньше.

Модифицированная отработанным маслом древесина характеризуется меньшим разбуханием, чем необработанная натуральная древесина березы (на 30 % после 1 суток испытаний).

Использование в качестве наполнителя древесной муки позволяет не только удешевить пропиточный состав, но и способствует закреплению масла в полостях древесного материала. Использование в пропиточном составе на основе отходов

177

подсолнечного масла сиккатива осажденного типа НФ-1 позволяет существенно ускорить процесс высыхания получаемого покрытия и повышает его прочность.

Выбраны оптимальные дозировки наполнителя и сиккатива в пропиточных составах на основе отработанного растительного масла, которые позволяют максимально улучшить защитные свойства древесины малоценных пород.

Таблица 1

Показатели разбухания, влаго- и водопоглощения древесины берёзы

 

После 1 суток испытаний

После 30 суток испытаний

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Состав для

Влагопоглощение, %

Водопоглощение, %

Разбухание в тангенциальном

направлении, %

Разбухание в радиальном направлении, %

Влагопоглощение, %

Водопоглощение, %

Разбухание в тангенциальном

направлении, %

Разбухание в радиальном направлении, %

пропитки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Древесина березы

6.6

63.6

9.65

 

7.80

23.7

100.8

9.65

 

7.80

без обработки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отработанное

4.4

21.3

7.49

 

6.10

17.3

48.9

9.28

 

7.02

растительное масло

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отработанное

4.2

19.1

5.61

 

4.28

16.2

47.4

8.14

 

6.20

растительное масло

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с 1 % древесной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

муки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отработанное

4.3

32.1

8.05

 

6.33

12.7

51.1

7.97

 

5.92

растительное масло

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с 1 % древесной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

муки и 1 %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сиккатива

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отработанное

2.1

13.2

5.12

 

3.75

9.8

35.2

8.71

 

6.38

растительное масло

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с 1 % древесной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

муки и 3 %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сиккатива

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как показал эксперимент, отходы растительных масел имеют низкую вязкость и достаточно хорошо проникают в структуры древесины. Разработанные составы для пропитки натуральной древесины обладают низкой токсичностью.

Выводы 1. Разработанные составы для обработки натуральной древесины на основе

отработанного подсолнечного масла позволяют эффективно защищать её от внешних

178

воздействий, существенно уменьшая разбухание, водо- и влагопоглощение древесины, что даст новые возможности их использования.

2. Кроме того, их применение для защитной обработки древесины позволяет использовать отходы пищевой промышленности – отработанные растительные масла.

Литература

1.Бельчинская, Л. И. Разработка экологичных пропиточных составов для модификации древесины / Л. И. Бельчинская, А. И. Дмитренков, К.В. Жужукин, Л. А. Новикова // Комплексные проблемы техносферной безопасности: материалы Международной научно-практической конференции. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет». 2017. Ч. III. С. 143-146.

2.Дмитренков, А. И. Исследование процесса пропитки древесины берёзы отработанным растительным маслом / А. И. Дмитренков, С. С. Никулин, Н. С. Никулина, А.М. Боровской, Е.А. Недзельская // Лесотехнический журнал. 2020. Т. 10. №2. C. 161-168.

3.Дмитренков, А. И. Определение оптимальных параметров процесса пропитки древесины березы отходами растительных масел / А.И. Дмитренков, А.М. Боровской, С. С. Никулин, Н. С. Никулина // Наука и практика - 2019: материалы Всероссийской междисциплинарной научной конференции, Астрахань, 21-26 октября 2019 г. / Астраханский государственный технический университет. Астрахань. 2019. С. 78-79.

4.Дмитренков, А. И. Использование защитных составов на основе отработанного растительного масла с сиккативом для обработки древесины / А. И. Дмитренков, А. М. Боровской, Е. А. Недзельская // Академическая публицистика. 2019. №12. С. 30-35.

5.Belchinskaya, L.I. Elaboration of a composition based on spent engine oil and wood flour for birch wood impregnation and railway sleepers production / L.I. Belchinskaya, K.V. Zhuzhukin, A.I. Dmitrenkov, L. A. Novikova, N. A. Khodosova // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 392. 012075. International scientific and practical conference «Forest ecosystems as global resource of the biosphere: calls, threats, and solutions». 23–24 October 2019. Voronezh, Russia (Forestry-2019). URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/392/1/012075/pdf. - DOI: 10.1088/17551315/392/1/012075.

6.Németh, R. Wood modification research at the University of Sopron/ R. Németh, M. Bak, J. Ábrahám, F. Fodor,N.Horváth,M. Báder//Сибирскийлеснойжурнал.2019.№3.С.20-25.

7.Шамшин, М. С. Влияние пропитки древесины горячими растительными маслами наеё свойства / М.С. Шамшин, С. Н. Кислицына, И. Ю. Шитова // Молодежный научный вестник. 2019. № 3 (40). С. 225-229.

8.Дмитренков, А.И. Использование олеиновой кислоты для модификации и защиты

древесины / А.И. Дмитренков, С.С. Никулин, О. Н. Филимонова, Н.С. Никулина // Лесотехнический журнал. 2013. № 2. С. 13-20.

9.Болоев, П. А. К вопросу об использовании биотоплива в дизельных двигателях / П. А. Болоев, М. К. Бураев, А. В. Шистеев, Т.В. Бодякина // Вестник ВСГУТУ. 2018. № 3 (70). С. 31-36.

10.Свидерский, В. А. Использование отработанного растительного масла в качестве пластифицирующей добавки / В. А. Свидерский, В. В. Токарчук, А. Ю. Флейшер // Техника и технология силикатов. 2014. Т. 21. № 3. С. 18-25.

179

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]