Научные стремления 2011-1

Рисунок 2 - Распределение лесистости по районам Беларуси

Изменения площади земель по видам их использования взаимосвязаны: увеличение площади лесных земель происходит в основном из-за сокращения площади сельскохозяйственных земель. Мониторинги и инвентаризации земель позволяют определить наиболее рациональное использование земель, поэтому процесс перехода одних видов земель в другие является непрерывным. Состояние земельного фонда косвенно характеризует качественное состояние земель, так как наиболее плодородные земли относятся к сельскохозяйственному фонду. Постоянное изменение площади болот и водных объектов обуславливается промышленным использованием земель, вторичным заболачиванием, созданием прудов и водохранилищ на месте промышленных карьеров.

Литературные источники:

1.Государственный земельный кадастр по состоянию на 1 января 2010 г.: сборник / Под общ. ред. Н.Е Пигаль., Т.П. Шаститко., Н.П. Лущик. – Минск: Государственный комитет по имуществу Республики Беларусь, 2010.

2.Государственный земельный кадастр по состоянию на 1 января 2011 г.: сборник. – Минск: Государственный комитет по имуществу Республики Беларусь, 2011.

3.Кодекс Республики Беларусь о земле / М-во внутрен. дел Респ. Беларусь, Акад МВД. – Минск: Акад. МВД Респ. Беларусь, 2010. – 88 с.

4.Национальный доклад о состоянии окружающей среды. – РУП «Бел НИЦ

«Экология», 2006. – С. 26-32.

811

5. Об утверждении программы развития системы государственной регистрации недвижимого имущества, прав на него и сделок с ним на 2009 – 2013 годы: постановление Совета Министров Респ. Беларусь, 9 марта 2009 г., № 294 // Нац. реестр правовых актов Респ. Беларусь. – 2009. – № 5/29423.

A.V. Goncharova

CREATION OF INFORMATION-HELPFUL GIS «ALLOCATION AND

DYNAMICS OF THE LANDS FUND IN THE REPUBLIC OF BELARUS»

Belarusian State University, Minsk

Summary

Learning of structure of the Land fund in the Republic of Belarus by land types, land-users and patterns of ownership was led. Singularities of distribution of lands were revealed. Dynamics of allocation was analyzed and the main tendencies of changes were selected.

812

УДК 628.544

А.В. Дубина, В.И. Романовский

ТЕРМОХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ СЕТЧАТЫХ ПОЛИМЕРОВ

Белорусский государственный технологический университет, Минск

Актуальность. Вовлечение в хозяйственный оборот отходов производства и потребления в качестве вторичного сырья обеспечивает эффективное решение задач ресурсосбережения и охраны окружающей среды

[1].

Основными направлениями использования отходов реактопластов являются захоронение, термические методы и использование в составе композиционных материалов. Среди термических методов перспективным является пиролиз. При пиролитической обработке образуются газообразные, жидкие и твердые продукты. Продукты пиролиза могут быть использованы в качестве топлива, химического сырья, а твердый остаток в качестве сорбента.

Целью исследования было определение возможности пиролиза отходов анионита марки АН-31, заполимеризованного прессматериала и отвердевшей карбамидоформальдегидной смолы с определением состава и свойств получаемых фракций, а также определения направлений их использования.

В Беларуси за 2008 год образовалось 352,93 т отходов полиуретана, пресс-остатков производства прессованных технических изделий из фенолформальдегидных смол 1,73 т, отходов отработанных ионообменных смол образовалось в 2008 году 149,05 т. Данные отходы практически не используются повторно и по мере накопления вывозятся на захоронение.

Для исследования процесса пиролиза была разработана и изготовлена экспериментальная установка, которая позволяет проводить обработку отработанных ионитов при температурах до 1300 ºС в газовой среде различного состава и количественно отбирать фракции.

Для анализа состава и свойств получаемых продуктов использовали метод газовой хроматографии с анализатором СНNS фирмы Elementar vario EL III с детектором по теплопроводности, газожидкостную хроматографию, дифференциальную сканирующую калориметрию, термогравиметрический анализ, определение сорбционной ѐмкости по сорбции красителей из водных растворов и определение удельной поверхности по сорбции азота.

Для обоснования выбора температурного интервала был проведен термогравиметрический анализ.

Термодеструкция отработанных ионитов представляет сложный многостадийный процесс. На кривых ТГА анионита прослеживаются три стадии потери массы: удаление связанной влаги, сорбированных газов и азотсодержащих соединений (в интервале 50–210 °С), выделение азотсодержащих соединений и удаление углеводородов в результате деструкции углеводородной матрицы (210–560°С). По сравнения с анионитом, прессматериал более термоустойчивый, деструкция началась при температуре

813

200–250 ºС и прекратилась при температуре 580 ºС. Разложение карбамидоформальдегидной смолы началось при температуре 200–250 ºС.

Данные термогравиметрии подтверждены экспериментальными результатами определения выхода отдельных фракций при термообработке отходов на пилотной установке.

Для анионита наибольшая доля выхода жидкой фракции наблюдается при температуре 350–450 °C и составляет 44%. С дальнейшим увеличением температуры доля выхода уменьшается до 35% при 650 ºС. Выход смолистых веществ наоборот увеличивается с 37 до 45%.

Для прессматериала наибольшая доля выхода жидкой фракции наблюдается при температуре 550 °C – 11%, минимум выхода приходится на температуру 450 °C.

Для карбамидоформальдегидной смолы наибольшая доля выхода жидкой фракции наблюдается при температуре 350 °C – 59,2%.

Во всех случаях прослеживается общая закономерность увеличения выхода жидкой и газообразной и уменьшение выхода твѐрдой фракции пиролиза с увеличением температуры процесса.

Состав и свойства жидкой фракции анионита АН-31 и корбамидоформальдегидной смолы в настоящий момент исследуются.

Всоставе жидкой фракции прессматериала индентифицированы следующие ароматические соединения: фенол, бензол, толуол содержание которых составляет более 80% от общего содержания веществ в жидкой фракции.

Поскольку твердый остаток характеризуется остаточным содержанием азота, то интерес представляет определение для него сорбции по ионному обмену. Сорбцию проводили с использованием красителя кислотного синего.

Сорбционной емкостью обладают твердые остатки анионита АН-31 ПСОЕ равняется 20–30 мг/г, для твердых остатков пиролиза прессматериала и карбамидоформальдегидной смолы она составляет менее 5 мг/г.

Теплотворную способность твердой и жидкой фракции рассчитывали по данным элементного анализа по формуле Менделеева, для жидких фракции пиролиза она составила 20–27 МДж/кг, твердых остатков пиролиза – 25– 38 МДж/кг.

Впроцессе выполнения работы были установлены технологические параметры переработки отходов сетчатых полимеров, в продукты, пригодные для дальнейшего использования. На основании проведенных исследований разработана технология термохимической переработки отходов сетчатых полимеров.

Внастоящий момент ведется разработка пиролизного реактора для осуществления техпроцесса.

Врезультате проведенных исследований можно предложить использование жидкой фракции в качестве топлива или добавки к топочному мазуту, твердый остаток – в качестве изолирующих слоев при организации полигонов или топлива.

814

Заключение. При выполнении исследований решены следующие задачи: проведены экспериментальные исследования термической деструкции (пиролиза) отходов в интервале температур 50–650ºС; установлен компонентный состав фракций; определен выход отдельных фракций от температуры процесса; определены характеристики полученных продуктов, важные для выбора направления их использования.

Литературные источники

1 Национальная стратегия устойчивого социально-экономического развития Республики Беларусь на период до 2020 г. – Минск, 2004.

A.V. Dubina, V.I. Romanovski

THERMOCHEMICAL PROCESSING OF MESH POLYMERS WASTE

Belarusian State Technological University, Minsk

Summary

In work the urgency of the chosen direction of researches is designated. The basic results of experimental researches on thermochemical processing of a waste of cross-linked polymers are presented: spent anionit АН-31, polymeric press material and hardened carbamidformaldehyde pitches. On the basis of the presented results directions of use of the received products are defined.

815

УДК 621.785.36+537.621.4+546.73+54-165

А.А. Затюпо

СИНТЕЗ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ СИСТЕМЫ BiFeO3 – LaCoO3

Белорусский государственный технологический университет, Минск

Мультиферроики, т.е. материалы, в которых сочетаются как ферромагнитные (антиферромагнитные), так и сегнетоэлектрические (антисегнетоэлектрические) свойства, представляют большой интерес для применений в датчиках различного типа, устройствах хранения и обработки информации, быстроразвивающейся спинтронике [1, 2]. Среди мультиферроиков наиболее известным материалом является феррит висмута BiFeO3, в котором происходит дипольное упорядочение вблизи 1100 К и антиферромагнитное упорядочение при ≈640 К [3]. Однако широкому практическому его использованию препятствует низкий уровень магнитоэлектрических взаимодействий, обусловленный существованием пространственно-модулированной спиновой структуры. Одним из путей, позволяющих увеличить магнитоэлектрический эффект для BiFeO3, является частичное замещение ионов Bi3+ ионами редкоземельных элементов, т.е. за счет образования твердых растворов двойной системы BiFeO3–LnFeO3 (Ln – редкоземельный элемент), компоненты которой (BiFeO3 и LnFeO3) имеют кристаллическую структуру ромбоэдрически и орторомбически искаженного перовскита [4]. В большинстве опубликованных работ проводится частичное замещение либо ионов Bi3+ ионами редкоземельных или щелочноземельных металлов, либо ионов Fe3+ сегнетоактивными ионами Nb5+, Ti4+.

В настоящей работе впервые осуществлен синтез и исследованы кристаллическая структура, электропроводность и термо-ЭДС твердых растворов двойной системы BiFeO3 – LaCoO3, компоненты которой имеют

Bi1-xLaxFe1-xCoxO3 (x=0, 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0)

осуществлен методом твердофазных реакций из оксидов Bi2O3, Fe2O3, La2O3 и Co3O4. Порошки исходных соединений, взятых в заданных молярных соотношениях, смешивали и мололи в течение 30 мин в планетарной мельнице с добавлением этанола. Полученную шихту с добавлением этанола прессовали под давлением 50–75 МПа в таблетки диаметром 25 мм и высотой 5–7 мм и затем обжигали при 800оС на воздухе в течение 8 ч. После предварительного обжига таблетки дробили, перемалывали, прессовали в бруски длиной 30 мм и сечением 5×5 мм2. Известно, что синтез однофазных образцов BiFeO3 является сложной задачей, поскольку необходимо учитывать как кинетику, так и термодинамику протекающих реакций. В связи с этим в зависимости от состава условия синтеза образцов на воздухе варьировались в широких пределах: Т = (870 – 1150) оС и длительность от 10 мин до 8 ч. Чем больше ионов висмута замещено ионами редкоземельного элемента, тем выше температура синтеза.

816

Рентгеновские дифрактограммы получали на дифрактометре D8 ADVANCED с использованием CuКα-излучения. Электропроводность образцов измеряли на постоянном токе на воздухе в интервале температур 300–1050 К четырехконтактным методом с использованием серебряных электродов, нанесенных тонким слоем на торцевые поверхности образцов диаметром 10 мм

итолщиной 2–3 мм путем вжигания серебряной пасты. Коэффициент термоЭДС (S) определяли относительно серебра в интервале температур 300–1050 К на воздухе в динамическом режиме со скоростью нагрева и охлаждения 3– 5 К/мин при градиенте температур 20–25 К на образцах размером 5×5×27 мм.

Всистеме BiFeO3–LaCoO3, согласно данным рентгенофазового анализа, установлено существование непрерывного ряда твердых растворов со

структурой перовскита. Кристаллическая структура BiFeO3 характеризуется ромбоэдрически искаженной перовскитовой ячейкой с параметрами а=3,963 Ǻ

иα=89о44′, что хорошо согласуется с литературными данными [5]. На

дифрактограммах образцов твердых растворов Bi1-xLaxFe1-xCoxO3 (x=0; 0,05; 0,1), кроме основной фазы на основе BiFeO3 ромбоэдрически искаженного перовскита, и твердых растворов с 0,2≤x≤0,6 со структурой орторомбически

искаженного перовскита присутствови примесные фазы типа Bi25FeO40 и Fe2O3 (рисунок 1). Твердые растворы Bi1-xLaxFe1-xCoxO3 (x=0,7; 0,8; 0,9; 1,0) имели кристаллическую структуру ромбоэдрически

искаженного перовскита LaCoO3.

Результаты измерений удельной электропроводности (рисунок 2) показали, что удельная электропроводность (ζ) керамических образцов Bi1-xLaxFe1-xCoxO3 в интервале

различных температурах (рисунок 3).

817

Литературные источники

1.Кристаллическая структура и свойства твердых растворов Bi1-xCaxFeO3-d / О.А. Новицкий [и др.] // Весцi БДПУ. – 2008. - №3, сер. 3. – С.7 – 11.

2.Фазовые переходы и гигантский магнитоэлектрический эффект в мультиферроиках

/А.К. Звездин, А.П. Пятаков // УФН. – 2004. – Т.174, №4. – С. 465 – 470.

3.Слабый ферромагнетизм в мультиферроиках на основе BiFeO3 / И.О. Троянчук [и др.] // Письма в ЖЭТФ. – 2009. – Т.89, вып. 4. – С. 204 – 208.

4.Особенности тепловых, магнитных и диэлектрических свойтсв мультиферроиков

BiFeO3 и Bi0.95La0.05FeO3 / А.А. Амиров [и др.] // ФТТ. – 2009. – Т.51, вып. 6. – С.1123 – 1126.

5.О механизмах диэлектрической поляризации BiFeO3 // И.И. Макоед // Веснiк Брэсцкага унiверсiтэта. – 1998. - №2. – С.44 – 49.

6.Structural anomalies associated with the electronic and spin transitions in LaCoO3 / К. КnižeК [et al.] // The European Phys. Jour. B. – 2005. – Vol. 47, № 2. – P. 213-220.

A.A. Zatsiupa

SYNTHESIS AND ELECTRICAL PROPERTIES OF SOLID SOLUTIONS OF SYSTEM BiFeO3 - LaCoO3

Belarusian state technological university (BSTU), Minsk

Summary

In this paper synthesis of the solid solutions of BiFeO3 – LaCoO3 system is carried out for the first time crystal structure, electrical conduction as well as thermo-EMF of these solid solutions was investigated. It is found that in the above system ere a continuous series of the solid solutions having rhombohedrally distorted (at 0≤х≤0,1 and 0,7≤х≤1,0) or orthorhombically distorted (at 0,2≤х≤0,6) perovskite structure are formed. At dc electrical conduction and thermo-EMF were studied in air at 300 – 1100 K/ Energy activation of electrical conduction and thermo-EMF coefficient were calculated and discussed

820