МЭСК-2013

МЕХАНОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ СОРБЕНТОВ МЫШЬЯКА НА ОСНОВЕ СЛОИСТЫХ ДВОЙНЫХ ГИДРОКСИДОВ Mg-Fe

А. И. Катунина

Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

Необходимость очистки питьевой воды от мышьяка остро стоит для многих стран мира (Индия, Япония, Бангладеш и др.). Среди существующих способов очистки вод от мышьяка привлекают внимание сорбционные методы с использованием железосодержащих слоистых двойных гидроксидов (СДГ), обладающих высокой сорбционной емкостью и образующих прочные адсорбционные комплексы с ионами As(III) и As(V). Традиционные методы синтеза сорбентов на основе слоистых двойных гидроксидов основаны на осаждении их из растворов, содержащих соли двухвалентных металлов и железа. Недостатком метода соосаждения является необходимость использования больших объемов водных растворов, трудность фильтрации образующихся осадков, образование большого объема жидких отходов.

Целью данной работы является разработка нового, малоотходного метода синтеза сорбента мышьяка на основе Mg-Fe СДГ при механохимической активации смеси Mg(OH)2 + FeCl3 6Н2O, а также и исследование физико-химических характеристик сорбента.

Синтез сорбента осуществляли путем механохимической обработки в лабораторной шаровой мельнице смеси, содержащей Mg(OH)2 и FeCl3 6Н2O с различным мольным отношением Mg/Fe. Продукты активации были исследованы с помощью метода РФА (D8 Advance), измерения удельной поверхности и распределения частиц по размерам (Микросайзер-201А). Сорбционные свойства полученных образцов были изучены по отношению к водным растворам As(III) при pH 7 с концентрацией мышьяка 3 мг/л. Сорбцию проводили при постоянном перемешивании на магнитной мешалке в течение суток при температуре 25°С. ж/т – 1000:1. Остаточное содержание As(III) в растворе определяли методом ИСП-МС.

Показано, что механохимическая активация смеси Mg(OH)2 и FeCl3 6Н2O в шаровой мельнице приводит к образованию продукта, содержащего смесь Mg-Fe СДГ и оксида – гидроксида железа. При повышении соотношения Mg/Fe в исходной системе наблюдается увеличение содержания Mg-Fe СДГ в продуктах реакции. Определены оптимальные условия синтеза сорбента, не содержащего гидроксид магния. Выполнены эксперименты по сорбции As(III) из модельных растворов и показано, что синтезированные образцы сорбента соответствуют требованиям, предъявляемым к сорбентам, используемым для очистки питьевых вод от мышьяка. Таким образом механохимический метод может быть использован для получения сорбентов мышьяка, содержащих слоистые двойные гидроксиды [Mg2+1-xFe3+x(OH)2][(Cl-)x*mH2O] с различным мольным соотношением Mg/Fe. Предложенный метод синтеза лишен недостатков, характерных для традиционного метода соосаждения из растворов.

В работе обсуждаются процессы, происходящие при механохимическом синтезе Mg-Fe СДГ.

Работа выполнена при финансовой поддержке интеграционного проекта СО РАН № 45 и проектиа ОХНМ № 5.6.4.

Научный руководитель – д-р. хим. наук, В. П. Исупов

101

ИЗУЧЕНИЕ СОРБЦИОННО-ИОНООБМЕННЫХ СВОЙСТВ БЕНТОНИТОВ РАЗЛИЧНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПО ИОНАМ ЖЕСТКОСТИ

А. О. Козырева, Л. В. Куртукова

Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова, г. Барнаул

Жесткость воды – совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жёсткости»).

Использование жёсткой воды вызывает появление осадка (накипи) на стенках котлов, в трубах и другие неблагоприятные последствия. В то же время использование слишком мягкой воды может приводить к коррозии труб, так как в этом случае отсутствует кислотно-щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная (временная) жёсткость.

На территории Алтайского края неудовлетворительное качество воды по санитарно-химическим показателям связано с тем, что ряд районов (на северо-западе края) практически не имеет подземных вод с оптимальным солевым составом, отмечается повышенное содержание по сухому остатку (1100-1800 мг/л), хлоридам (300-400 мг/л), сульфатам (400-700 мг/л), общей жесткости (9-15 мг-экв/л) [1].

Для технологических процессов значение общей жесткости может изменяться в широких пределах, что определяется требованиями к различным технологическим процессам. Наиболее жесткие требования к используемой воде предъявляются в теплоэнергетике.

Решением проблемы обеспечения населения и промышленности Алтайского края водой надлежащего качества является совершенствование технологий водоподготовки с использованием современных материалов. Большинство применяемых в настоящее время сорбентов и ионитов обладают высокой эффективностью удаления соединений жесткости, однако имеют ряд недостатков: высокая стоимость, сложность утилизации регенерационных растворов и необходимость тщательной предварительной подготовки воды.

Поэтому нашей целью является получение наиболее дешевых сорбционных материалов для умягчения воды. Нами предложено использовать в качестве сорбента активированную бентонитовую глину, которая является природным минеральным сорбентом и обладает выраженными ионообменными и сорбционными свойствами.

Для определения сорбционной емкости материалов в статических условиях были наведены модельные растворы с содержанием ионов кальция от 4 мг/л до 40 мг/л. В каждый раствор добавлялось по 1 г сорбента, затем содержимое колб непрерывно перемешивалось в течение нескольких часов, после чего производилось отстаивание суспензии в течение суток и анализ осветленного раствора на ионы жесткости титрованием трилоном Б. В экспериментах исследовались бентонитовые глины различных месторождений.

Максимальная сорбционная обменная емкость (СОЕ) бентонитовых глин различных месторождений по ионам жесткости

Как видно из таблицы, наибольшей сорбционной емкостью обладает бентонитовая глина Милосского месторождения содового типа активации. В дальнейшем именно эта глина будет использована в качестве основы сорбционного материала для умягчения воды.

Для определения селективности бентонита по отношению к ионам Ca2+ и Mg2+ нами проведены исследования по содержанию ионов Ca2+ в воде до и после сорбции. При начальной жесткости 42,33 мг-экв/л в растворе до проведения сорбции содержание ионов Mg2+ составляло 6,70 мг-экв/л, а ионов Ca2+ – 35,63 мг-экв/л. После проведения адсорбции на бентоните Милосского месторождения с содовой активацией в статических условиях было определено, что общая жесткость снизилась до 19,64 мг-экв/л, концентрация ионов Ca2+ – до 14,40 мг-экв/л, а концентрация ионов Mg2+ составила 5,24 мг-экв/л.

Как видно из полученных результатов, кальциевая жесткость после адсорбции снизилась в 2,5 раза, а магниевая практически не изменилась, т. о. можно сделать вывод, что бентонит в большей степени устраняет кальциевую жесткость и не оказывает существенного влияния на магниевую.

Литература

1. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды в Алтайском крае в 2011 году». – Барнаул, 2012. – 200 с.

Научный руководитель – канд. техн. наук, доцент В. А. Сомин

102

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ИОНОВ МЕДИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ РАСТЕНИЕВОДСТВА

А. В. Тимонина, К. И. Пушкарева, В. М. Осокин

Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова, г. Барнаул

В последние годы существенно обострились проблемы, связанные с загрязнением водных ресурсов соединениями тяжелых металлов. Кардинальное решение этой проблемы состоит в разработке и внедрении экологически безопасных технологических процессов и производств, способных эффективно очищать воду до требуемых показателей. В настоящее время более перспективными методами очистки загрязненных вод от ионов тяжелых металлов являются сорбционные. При этом целесообразно использовать в качестве сырья для производства сорбентов, например, отходы пищевой, целлюлозно-бумажной промышленности, сельского хозяйства. Такой подход позволит решить сразу две задачи: очистку воды и утилизацию крупнотоннажных отходов.

Нами в качестве сырья для производства сорбентов была использована лузга подсолнечника, в больших количествах образующаяся на маслоэкстракционных предприятиях Алтайского края.

Первоначально была изучена сорбционная емкость в статических условиях как необработанной лузги, так и модифицированной растворами соляной и ортофосфорной кислот (0,1 Н) и гидроксида натрия (500 мг/л). Для этого были наведены модельные растворы сульфата меди с концентрациями от 10 до 1500 мг/л, в которые помещался исследуемый материал в количестве 1 г и после установления равновесия раствор анализировался на ионы меди. В результате проведенных исследований были получены следующие данные.

Таким образом, на основании анализа полученных данных было выявлено, что сорбенты на основе лузги подсолнечника обладают большой сорбционной способностью в широком диапазоне концентраций, при этом большей емкостью обладает материал, модифицированный 0,1 Н раствором ортофосфорной кислоты.

В процессе исследования сорбционных характеристик сорбентов необходимо не только определить их емкость по отношению к извлекаемому веществу, но и оценить возможность практического применения сорбционного материала. Поэтому одним из направлений исследований является изучение сорбционной емкости в динамических условиях. Для этого был проведен эксперимент по изучению очистки воды от соединений меди на растворе с начальной концентрацией 10 мг/л. В качестве загрузки использовалась лузга подсолнечника без модификации и модифицированная раствором гидроксида натрия.

При пропускании первых порций раствора эффективность извлечения ионов меди на материале из необработанной лузги составляет 72 %, а из модифицированной гидроксидом натрия достигает 89 %. Полная динамическая обменная емкость, рассчитанная по методике ГОСТ 20255.2-89 для обработанной гидроксидом натрия лузги составила 2,67 мг/г, что более чем в 2 раза превышает динамическую емкость немодифицированной лузги (1,17 мг/г). Для восстановления сорбционной способности модифицированной лузги была проведена ее регенерация раствором гидроксида натрия концентрацией 500 мг/л. На регенерированном сорбенте была изучена эффективность извлечения ионов меди в зависимости от удельного объема пропущенного раствора и определено значение полной динамической емкости. Максимальная эффективность очистки воды после первой и второй регенераций составила около 90 %, после чего плавно падала. Определение полной динамической емкости материала после первой регенерации показало, что она составляет 2,94 мг/г, после второй – 2,72 мг/г.

Таким образом, полученные материалы на основе модифицированной лузги подсолнечника могут быть использованы в качестве сорбентов для очистки воды от соединений меди.

Научный руководитель – канд. техн. наук. В. А. Сомин

103

ПОЛУЧЕНИЕ СОРБЕНТОВ ИЗ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ

А. А. Шевченко, Н. В. Вахрамеева, С. Ю. Олчонова

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Снижение уровня загрязнения окружающей среды продуктами жизнедеятельности и промышленными отходами – одна из важнейших задач охраны окружающей среды, требующая в современных условиях скорейшего решения.

Вовлечение в производство вторичного сырья, а именно отходов производства, образующихся при аэрации артезианской воды, является актуальным. В качестве отходов использовали осадок, который представляет собой тонкодисперсный порошок красно-коричневого цвета. Исследованиями было установлено, что осадок представлен аморфной формой оксигидрата железа FeOOH*nH2O (ОГЖ), который можно использовать в качестве сорбента для регенерации сточных вод от фенола и отработанных минеральных масел, используемых в современной технике [1]. Несмотря на то, что осадок обладает высокой сорбционной емкостью и удельной поверхностью, использование его в порошкообразном виде достаточно проблематично: происходит пыление при засыпке в сорбционную колонку, вымывание тонкодисперсных частиц, уплотнение осадка и пр. Для предотвращения пыления и удобства работы желательно, чтобы сорбент находился в виде гранул размером порядка 2 – 5 мм (таблетки, черенки, сфера).

Целью данной работы является исследование возможности получения сорбента в виде таблеток из осадков, образующихся на скорых фильтрах станции обезжелезивания Томского водозабора, и определение физико-механических свойств полученных гранул [2].

Получение сорбента в таблетированном виде проводилось на ручном гидравлическом прессе ПГПР с различными связующими: 0,1 % полиакриламид (ПАА); 0,1 % карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ); 0,1 % метилцеллюлоза (МЦ); 0,1 % глиоксаль и глицерин. Подобраны оптимальные условия таблетирования: усилие прессования, массовое соотношение осадок: связующее, равное 1:0,08 – 0,3.

Исследованы физико-химические и физико-механические свойства исходного осадка и полученных из него гранул сорбента: сыпучесть, гигроскопичность, смачиваемость, фракционный состав, относительная и насыпная плотность, прессуемость, прочность на раздавливание в статических условиях и суммарный объем пор.

Прочность гранул от концентрации связующей жидкости:

1 – глицерин; 2 – 0,1 % КМЦ; 3 –0,1 % ПАА; 4 – 0,1 % МЦ; 5 – глиоксаль

В результате экспериментальных исследований установлена принципиальная возможность получения сорбента из отходов производства Томского водозабора методом таблетирования. Как показали результаты, наиболее эффективными связующими веществами являются ПАА и КМЦ.

Литература

1.Я. А. Каменчук. Отработанные нефтяные масла и их регенерация /Автореф. на соискание уч. степ. канд. хим. наук. Томск, 2006. – 24 с.

2.О. К. Семакина, Ю. С. Якушева, А. А. Шевченко. Выбор способа гранулирования сорбентов из отходов производства// Фундаментальные исследования. – 2013. – № 8. – с. 720 – 725.

Научный руководитель – канд. техн. наук, доцент, О. К. Семакина

104

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НОВЫХ МОДИФИЦИРОВАННЫХ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ОПОК АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ

Д. Е. Арчибасова, Э. М. Магомедова, А. С. Зухайраева, Э. А. Тимошадченко

Астраханский государственный университет

В работе приведены способы получения модифицированных сорбентов на основе опок Астраханской области, изучены их основные физико-химические и адсорбционно-структурные характеристики. Разработанные сорбенты можно использовать для получения в сети хозяйственно-питьевого водоснабжения и в индивидуальных водоочистителях питьевой воды, предназначенной для питья, приготовления пищи и использования в хозяйственно-технических целях.

Способ получения сорбента СВ-1-А2. К 100 г тонкоизмельченного сорбента СВ-1-А [1] с размерами частиц около 0,01 мм в поперечнике прибавляют 100 см3 флокулянта Z-92. Полученный раствор тщательно перемешивают и дают отстояться, сливают оставшуюся жидкость и заливают 500 см3 дистиллированной воды, постоянно перемешивая. Повторяют процедуру, затем оставляют сорбент на 1 час. Полученный сорбент высушивают в тонком слое при температуре 50-600 °С, постоянно перемешивая.

Способ получения сорбента СВ-1-А3. К 100 г тонкоизмельченного сорбента СВ-1-А с размерами частиц около 0,01 мм в поперечнике прибавляют 100 см3 флокулянта А-1510. Полученный раствор тщательно перемешивают и дают отстояться, сливают оставшуюся жидкость и заливают 500 см3 дистиллированной воды, постоянно перемешивая. Повторяют процедуру, затем оставляют сорбент на 1 час. Полученный сорбент высушивают в тонком слое при температуре 50 – 600°С, постоянно перемешивая.

Исследование физико-химических и адсорбционно-структурных характеристик сорбентов включало следующие этапы: определение пористости по ацетону, суммарного объема пор по воде (Vсум), содержания влаги и pH водной суспензии, удельной поверхности, а также определение насыпной плотности.

Основные физико-химические и адсорбционно-структурные характеристики сорбентов

Опоки Астраханской области обладают уникальным свойством поглощать воду, кислые газы, тяжелые металлы, различные органические и неорганические соединения из воздуха и воды, не нанося вред здоровью человека, являясь универсальным поглотителем. Поглотительная способность опок находится на уровне поглотительной способности активных углей. Вместе с тем, поглощение различных компонентов опоками проходит только на поверхности. Необходимо было создание таких сорбентов, которые бы не только обладали высокой поглотительной способностью, но при этом сохраняли бы уникальные сорбционные свойства. Из таблицы видно, что модифицированные сорбенты обладают высокими адсорбционными характеристиками: высокой пористостью, большой удельной поверхностью, что дает возможность считать, что рассматриваемые сорбенты можно использовать для сорбции тяжелых токсичных металлов, радионуклидов, СПАВ, а также многих других веществ. Высокие значения насыпной плотности частиц позволяют сделать вывод о том, что частицы сорбентов – достаточно прочные образования, сохраняющие свою форму и размеры при перемешивании, небольших механических воздействиях и при истирании [2, 3].

Литература

1.Е. Ю. Шачнева. Физико-химия адсорбции флокулянтов и синтетических поверхностно-активных веществ на сорбенте СВ-1-А: Автореферат канд. хим. наук: 02.00.04. – Махачкала. – 2011. – 23 с.

2.Е. Ю. Шачнева.,Н. М. Алыков, Д. Е. Арчибасова, Э. А. Тимошадченко. Применение сорбентов СВ-1- А2 и СВ-1-А3 для очистки воды от ионов кадмия // Водные ресурсы Волги: история, настоящее и будущее, проблемы управления. – Матер. II межд. научн.-практ. конф. – Астрахань. – Изд-во АИСИ. – 2012. – с. 166169.

3.Е. Ю. Шачнева, Н. М. Алыков, Д. Е. Арчибасова. Сравнительная характеристика модифицированных сорбентов группы СВ, полученных на основе опок Астраханской области. – Потенциал интеллектуальноодаренной молодежи – развитию Каспия: Матер. I межд. научн. форума молодых ученых, студентов и школьников. – Астрахань. – 2012. – с. 166-169.

Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Е. Ю. Шачнева

105

УДАЛЕНИЕ ТОНКИХ НЕФТЯНЫХ ПЛЕНОК С ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Н. А. Демьянова, М. В. Сентюрова

Сибирский федеральный университет, г. Красноярск Институт нефти и газа

В настоящее время загрязнение поверхностных водоемов углеводородами нефти происходит не только при аварийных разливах нефти, но и при проведении регламентных работ, что увеличивает техногенную нагрузку на экосистему. Поэтому особенно важным становится процесс оперативного удаления нефтяного загрязнения с поверхности воды. Актуальным на пути к решению этой проблемы встает вопрос поиска материалов, пригодных как для сбора нефти с поверхности воды, так и для очистки сточных промышленных вод.

Целью настоящей работы является выявление наиболее оптимальных параметров применения сорбента «УНИПОЛИМЕР», разработанного в Институте нефти и газа Сибирского федерального университета (патент на изобретение № 2411267). Данный многофункциональный сорбент представляет собой композиционный поропласт в виде ячеистого мезапористого термореактивного вспененного органического полимерного пеноматериала. Сорбент получают путем отверждения водорастворимой смолы катализатором при вспенивании водного раствора с пенообразующими веществами с последующим высушиванием, дроблением и озонированием, т. е. химическим сжиганием формальдегида (НСНО). В ходе лабораторных испытаний была исследована зависимость сорбционной способности сорбента от количества сорбента, времени сорбции, возраста и толщины нефтяной пленки. Для создания нефтяной пленки в лабораторных условиях в чашку Петри наливали ~ 40 мл речной воды, на поверхность которой капали несколько капель нефти. По мере образования нефтяного пятна определяли его диаметр и толщину образовавшейся пленки. В лабораторных испытаниях использована нефть Ванкорского месторождения.

Результаты лабораторных испытаний сорбента «Униполимер»

Как видно из представленных данных, максимальная сорбция нефти осуществляется в первый час, после чего сорбент в течение испытуемых суток способен удерживать сорбированную нефть. Увеличение толщины нефтяной пленки увеличивает нефтепоглощающую способность сорбента. С увеличением массы взятого сорбента количество сорбируемой им нефти постепенно растет. После достижения оптимального времени сорбции (1 час), скорость активной сорбции заметно снижается, что объясняется насыщением сорбента нефтью. Исследование зависимости сорбционной способности от возраста нефтяной пленки позволяет сделать вывод, что чем «старше» по возрасту нефтяная пленка, тем хуже она удаляется с поверхности воды.

Использование сорбционного метода очистки воды является эффективным способом удаления тонких нефтяных пленок с водной поверхности.

Научный руководитель – канд. техн. наук, доцент С. И. Васильев

106

УТИЛИЗАЦИЯ ПЭТФ-ОТХОДОВ

С. С. Лядов

Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачёва, г. Кемерово

Преимущества полимерной тары, заключающиеся в химической стойкости, малой плотности, низких затратах на производство, привели к практическому вытеснению ею других упаковочных материалов. Оборотной стороной широкого использования полимеров для упаковки является необходимость утилизации полимерных отходов потребления, что необходимо в связи со значительной долговечностью полимеров. Последнее делает неперспективным захоронение отходов на полигонах.

По данным пресс-службы Минприроды России, в 2011 году только в Кемеровской области образовалось 2457,5 млн. тонн отходов, из которых приблизительно 70 % являются отходами полиэтилентерефталата (ПЭТФ), а в местах, где запрещен выброс алюминиевой и стеклянной тары, доля отходов ПЭТФ может достигать 90 %. Такие цифры можно объяснить тем, что из-за свободы в выборе дизайна и форме, ПЭТ начали использовать повсеместно в различных сферах, от медицины, до строительства. ПЭТФ занимает второе место в перечне отходов потребления после алюминия, а значит, наиболее рациональным действием будет поиск инновационных и более эффективных методов его переработки.

Анализ существующих методик переработки ПЭТФ-отходов раскрыл ряд проблем [1]. Прежде всего, выяснилось, что сбор отходов для их последующей переработки или утилизации в российских реалиях трудновыполним. Для среднестатистического жителя отсутствует мотивация к раздельной сортировке мусора, что значительно усложняет процесс сбора ПЭТФ.

Следует учитывать, что для переработки ПЭТФ требуется оборудование, причем не дешевое. Например, стоимость укомплектованной линии обойдется в 132 тыс. долларов (3,9 млн. руб.). Ее производительность – 0,8 – 1 т в час. Суммарная мощность (энергопотребление) всей линии – 73 кВт∙ч. Для обслуживания установки потребуется 8 – 10 рабочих, с заработной платой 15 – 20 тыс. руб. Стоимость сырья – 100 долларов (около 3 тыс. руб.) за 1 тонну (в среднем 24 тыс. бутылок) [2].

Наряду с переработкой не менее востребованным способом избавления от ПЭТФ-отходов является утилизация методом сжигания при температуре не менее 1200°С в специальных печах, которые оборудованы подходящей системой фильтров. ПЭТФ бутылки ни в коем случае нельзя сжигать на огороде, в лесу, на поле и в других местах на природе, т. к. при горении ПЭТФ выделяется диоксин – ядовитое и канцерогенное вещество. Особенно токсично оно воздействует на печень, репродуктивную и иммунную системы, а также нервную и эндокринную системы. Тем не менее, существуют методы сжигания совсем без выделения вредных веществ. Например, изобретение профессора Янниса Левендиса [3]. Команда студентов под его руководством из Северо-Восточного университета (Northeastern University, США) создали камеру сгорания, которая преобразует пластиковые отходы в энергию, не вырабатывая при этом вредных выбросов. Она состоит из двух отсеков. В первом при высоких температурах сгорает основная часть отходов, а во второй сгорает газ и остатки вредных веществ. Установка существует пока только в качестве прототипа, в серийное производство не поступала.

Перспективным также является метод деполимеризации ПЭТФ отходов, в результате полимерные отходы превращаются в мономерные соединения, которые далее могут быть использованы для производства химической продукции [4]. Проведённые пилотные исследования показали, что разложение ПЭТФ отходов позволяет при относительно небольших затратах получить 80 % выход терефталевой кислоты и 10 – 15 % – этиленгликоля.

Подробный анализ основных методов сбора и утилизации отходов ПЭТФ показывает, что имеющиеся технологии в значительной мере устарели и нуждаются в срочных инновационных технологических процессах.

Литература

1.Переработка пластмасс: Практическое руководство/ О.Шварц, Ф.Эбелинг, Б.Фурт. – М.: Профессия,

2005. – 315 с.

2.Веб сайт: " www.openbusiness.ru" – портал бизнес-планов для малого бизнеса.

3.В американском университете преобразовали полимерные отходы в электроэнергию. http://news.unipack.ru

4.А. М. Иванов, А. С. Харичкин. Влияние природы щёлочи и её содержания в исходной реакционной смеси на макрокинетические характеристики глубокого гидролиза ПЭТФ в водных и спиртовых растворах // Пластические массы. – 2008. – № 6. – с. 9-12

Научный руководитель – д-р техн.наук, проф. Т. Н. Теряева

107

ИССЛЕДОВАНИЯ ВТОРИЧНОГО ПОЛИПРОПИЛЕНОВОГО СЫРЬЯ И ВОЗМОЖНОСТЬ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ В ИЗДЕЛИЯ

Д. А. Кузьмичёва, Н. В. Миронова, Ю. В. Ходяшева

Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева, г. Кемерово

Кемеровская область относится к числу наиболее развитых индустриальных регионов Сибири. Поэтому вопросы экологии и экологической безопасности в нашем регионе стоят очень остро. Среди множества программ большое внимание уделяется вопросам утилизации полимерных отходов. На сегодняшний день в области в данном направлении реализуются следующие проекты: утилизация резинотехнических и полимерных отходов низкотемпературным пиролизом; переработка резиновых и полиэтиленовых отходов методом закрытого пиролиза; создание производства по переработке автомобильных шин всех типоразмеров; организация переработки полиэтиленовой упаковки из под аммиачной селитры в товарную продукцию с утилизацией образующихся сточных вод.

Целью данной работы является исследование технологических свойств вышедших из употребления полипропиленовых изделий различного назначения, а также возможностей их повторной переработки в изделия.

Основные технологические свойства определяли по стандартным методикам. Результаты исследования представлены в таблице.

Технологические свойства вторичного полипропиленового сырья

ρ – плотность; ρнас – насыпная плотность; W – содержание летучих; ПТР – показатель текучести расплава; Тпл – температура плавления.

Научный руководитель – канд. техн. наук, доцент О. В. Касьянова

108

ВЛИЯНИЕ ВЫСОКООСНОВНОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ШЛАКА НА СВОЙСТВА ОБЖИГОВОЙ КЕРАМИКИ

Д. С. Горлов

Юргинский технологический институт (филиал) Национального исследовательского Томского политехнического университета, г. Юрга

Всвязи со сложившейся тенденцией перехода промышленности на качественно новый уровень ресурсо-

иэнергосбережения существует необходимость в более детальном изучении суглинков и подборе оптимальных добавочных компонентов производства керамических изделий. В большинстве случаев суглинки характеризуются высокой чувствительностью к сушке, низкой прочностью на сжатие и на изгиб в обожжённом состоянии, невысокой морозостойкостью. Все эти недостатки делают невозможным их применение без корректирующих добавок. При этом отмечается, что достаточно трудно подобрать такой добавочный компонент, который позволил бы устранить комплекс вышеперечисленных технологических проблем. Вследствие этого возникает необходимость корректировки шихтовых составов путём введения нескольких добавочных компонентов или минерализаторов в керамические массы, что приводит к удорожанию готовой продукции и увеличению материалоёмкости производства. Кроме того, при увеличении числа компонентов, слагающих керамическую массу, возникают дополнительные сложности, которые в итоге могут негативно сказаться на качестве обожженных изделий.

Целью данной работы является исследование особенностей применения сталеплавильных шлаков в грубозернистых керамических массах «суглинок-шлак» для производства кирпича методом пластического формования, оценка возможности устранения негативных факторов низкосортного глинистого сырья.

При проведении исследований применялись два вида глин и электроплавильный мелкозернистый шлак металлургического производства завода ЮрМаш.

На металлургическом производстве завода ЮрМаш выплавка стали осуществляется в электропечах. При этом производится около 3000 т/год шлаков. Для оценки возможности использования электроплавильных шлаков в строительных материалах необходимо знать их химический состав. В табл.1 представлена

характеристика шлака, а также приведены расчетные значения модуля основности шлака (Мо), модуля активности шлака (Ма) и его гидравлическая активность (К).

Взависимости от численного значения модуля основности Mo различают основные шлаки (Mo>1 ) и кислые (Mo< 1).

Химический состав электроплавильного шлака, %(мас.)

Электроплавильный шлак металлургического производства ЮрМаш имеет высокий модуль основности и являются основным. Важно отметить, что гидравлическая активность шлаков, в большинстве случаев, с увеличением модуля основности Мо и особенно модуля активности Ма возрастает. Для изготовления шлакощелочных цементов можно применять как основные, так и кислые шлаки. Шлаки с К> 1,9 отличаются повышенной активностью, с К= 1,6 имеют среднюю активность, с К< 1,6 малоактивны. Электроплавильный шлак металлургического производства ЮрМаш имеет высокую гидравлическую активность (К= 2,30) и может быть использован в строительных материалах.

В лабораторных условиях были подготовлены экспериментальные составы керамических масс. Технология их приготовления включала стадии: пластификацию, сушку и обжиг. Значение силы сжатия образцов состава 40 % электроплавильного шлака и 60 % тугоплавкой глины более чем в 2 раза превышало ее величину в образцах Юргинского кирзавода. Отличительной особенностью применения мелкозернистого шлака в керамических массах является объёмное окрашивание кирпича в светлые тона, что может быть использовано при производстве объёмно-окрашенного в светлые тона лицевого керамического кирпича. Преимуществом предлагаемого мелкозернистого шлака является также и то, что нет необходимости в его дополнительном измельчении в отличие от добавок, применяемых при традиционных способах объёмного окрашивания черепка в светлые тона.

Литература

1.Т. З. Лыгина, р. К. Садыков и др. Состояние производства стеновых керамических материалов в Российской Федерации // Строительные материалы. – 2009. – № 4. – с. 10-11.

2.Н. Г. Гуров, Л. В. Котлярова, Н. Н. Иванов. Расширение сырьевой базы для производства высококачественной стеновой керамики //Строительные материалы. – 2007. – № 4. – с. 62-64.

Научный руководитель – канд. пед. наук В. Ф. Торосян

109

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕКОРАТИВНОГО КАМНЯ НА ОСНОВЕ ГИПСОВОГО ВЯЖУЩЕГО И ЗШО

И. О. Кравчук

Новосибирский государственный технический университет

Вработе апробирована технология изготовления гипсового декоративного камня с применением отходов теплоэнергетического комплекса г. Новосибирска. Гипсовые вяжущие по частоте использования уступают цементам и извести, но используются весьма широко. Гипсовые изделия отличаются гигиеничностью, огнестойкостью, высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Благодаря этим свойствам, гипсовые изделия могут применяться в качестве материалов для ремонта внутри помещений. Кроме того, гипсовый декоративный камень является аналогом природных сланцев, но он более доступный по цене и простой в использовании.

Для изготовления гипсовых изделий был использован гипс марок Г-5 и Г-7 и высококальциевая зола ТЭЦ-3 г. Новосибирска, взятая с электрофильтров. Количество ЗШО в смеси варьировалось от 5 % до 30 % по массе; количество воды в смеси составило 40 % по массе.

Воснове формования гипсового камня лежит реакция гидратации гипса. Порошок гипсового вяжущего, затворённый водой, образует пластичное тесто, которое быстро схватывается и твердеет, при этом полуводный гипс присоединяет воду и превращается в двуводный:

Реакция гидратации протекает быстро, с выделением теплоты и заканчивается через несколько минут после затворения. Формование гипсового камня происходит в несколько этапов: приготовление формовочного теста, розлив в формовочные ёмкости, выемка изделий из формы и сушка изделий.

Одним из важнейших параметров оценки качества гипсового камня являются эстетические характеристики. Окраска камня при добавлении ЗШО изменяется незначительно, при добавлении 30 % ЗШО по массе камень приобретает бежевый оттенок, что может быть использовано в декоративных целях. Добавление ЗШО в гипсовое тесто не оказывает влияния на возможность добавления красящих пигментов, что позволяет изготавливать гипсовый камень всевозможных цветов и оттенков.

В процессе работы было изготовлено 14 серий образцов с применением гипса марок Г-5 и Г-7 и различным процентным содержанием ЗШО в смеси. Полученные образцы были испытаны на изгибную прочность и прочность при сжатии. Ниже представлены результаты испытаний на прочность при сжатии (ГОСТ 23789-79: Вяжущие гипсовые. Методы испытаний) образцов на основе гипса марки Г-7.

Результаты испытаний образцов на основе гипса марки Г-7 на прочность при сжатии

Результаты прочностных испытаний, ввиду их неточности, показали необходимость проведения испытаний по определению стандартной консистенции гипсового теста различных составов.

В заключение проделанной работы были сделаны выводы о том, что: добавление ЗШО в состав гипсового теста снижает изгибную прочность и прочность при сжатии при применении совместно с гипсом Г-5; совместно с гипсом Г-7 можно наблюдать повышение прочности при сжатии на 10-12 % по сравнению с «чистым» образцом, изгибная прочность при этом практически не меняется. Таким образом, возможно вовлечение ЗШО в строительный гипсовый материал от 5 до 30 %.

Научный руководитель – К. П. Гусев

110