авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |

«В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть 15 ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. ХИМИЯ УДК 663.48 И.Т. Кретов, С.В. Шахов, А.И. Потапов, Е.С. ...»

-- [ Страница 6 ] --

Ввиду изношенности теплоэнергетического оборудования технологических систем производст ва ОАО «Урал Сталь» необходимы постановка задачи с полным исследованием проблем теплоснаб жения и инженерные расчеты по эффективному решению. Для цеха КХП предложено ЦТП, выбрано оборудование, произведены необходимые теплотехнические и гидравлические расчёты.

ОАО «Урал Сталь» – это крупное предприятие с полным металлургическим циклом, которое включает все основные металлургические производства: доменное, сталеплавильное и прокатное.

Предприятие имеет в своем составе коксохимическое и агломерационное производство для получения кокса и агломерата.

ОАО «Урал Сталь» производит около 20% стали повышенного качества с комплексом свойств, не имеющих аналогов в зарубежном производстве. Выплавляемые стали: обыкновенного качества;

свариваемая для судостроения;

низколегированная толстолистовая и широкополосная универсальная;

низколегированная для газонефтепроводных труб, в том числе для районов Крайнего Севера;

легированная конструкционная и трубная;

высокопрочная сталь специального назначения. Прокатное оборудование позволяет выпускать продукцию, которая по своим потребительским свойствам превышает требования международных стандартов в 1,1-2,3 раза. Комбинат внесен в международный каталог как поставщик высококачественного проката.

Для обеспечения технологического процесса производства металлоизделий, а также жизнедеятельности ОАО «Урал Сталь» используются:

технологическое топливо (коксующийся уголь, природный газ, мазут, горючие вторичные энергоресурсы (доменный газ, коксовый газ));

электроэнергию;

тепловую энергию;

техническую, пить евую и оборотную воду;

сжатый воздух;

кислород. Электроснабжение комбината осуществляется от энергосистемы (АО «Оренбург энерго») и собственной ТЭЦ. Теплоснабжение завода осуществляется от собственной ТЭЦ, пиковой котельной №2, входящей в ее состав, и вторичных энергоресурсов. Внешних источников теплоснабже ния ОАО «Урал Сталь» не имеет. Реальный температурный график тепловой сети комбината 95/700С и ниже. Фактическая выработка тепловой энергии в горячей воде в 2008 г. (по данным планово-учетного - 112 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть бюро УГЭ) составила 265 Гкал/ч, что значительно меньше максимальной нагрузки (60% от расчетного значения).

В настоящее время для отопления производственных и бытовых помещений КХП используется тепло от собственной ТЭЦ. При этом цех испытывает дефицит в теплоснабжении: низкая температура в тепловой сети и перепад давления в прямом и обратном трубопроводах сети из-за отдаленности от источника теплоснабжения (ТЭЦ). Следовательно, многие потребители цеха не получают необходимой тепловой нагрузки.

Коксохимическое производство ОАО “Урал Сталь” состоит из: углеподготовительного цеха;

коксовых цехов;

цеха улавливания;

биохимической установки. Исходным сырьем для получения кокса являются угольные концентраты ряда коксующихся марок каменных углей. Получаемый на комбинате каменноугольный кокс сухого и мокрого тушения вырабатывают из низкосернистых углей (0,3-1,0%) Кузнецкого, Карагандинского и Печорского бассейнов с высоким уровнем равномерности показателей качества (85-95%) по зольности, сере, влаге, летучих веществ и прочности. В процессе улавливания из коксового газа получают смолу каменноугольную для дальнейшей переработки, сульфат аммония, применяемый в сельском хозяйстве, и бензол сырой каменноугольный, предназначенный для дальней шей переработки с получением органических растворителей и пластических масс. Обеспечение метал лургического передела коксом собственного производства всегда являлось одной из первостепенных задач для коксохимиков “Урал Сталь”. Доменные печи “поедают” кокс класса более 25 мм. Кокс полу чается путём нагрева угольной шихты без доступа воздуха в коксовых печах до высоких температур.

Температура в осевой плоскости коксового пирога составляет 1050 50°С.

На КХП имеется большое количество тепла, выбрасываемого с отработанным паром после тех нологических потребителей цеха. Это тепло можно использовать на нужды отопления потребителей закрытой системы теплоснабжения КХП.

В проекте предлагаются следующие мероприятия:

1) произвести локализацию схемы теплоснабжения КХП созданием ЦТП на месте выведенной из эксплуатации подмешивающей насосной станции;

2) установить в системе замкнутого теплоснабжения КХП температурный график 110/70 0С;

3) рассчитать расходы теплоносителей в модернизированной схеме теплоснабжения;

4) произвести гидравлический расчет модернизированной схемы теплоснабжения цеха;

5) выбрать оборудование для теплового пункта;

6) произвести расчет электроснабжения теплового пункта.

Основное назначение тепловых пунктов заключается в установлении и поддержании параметров теплоносителя (температура, давление и расход) на заданном уровне, необходимом для надежной и экономичной работы теплопотребляющих установок, питаемых от подстанции. Сооружение ЦТП улучшает управление крупными системами теплоснабжения и регулирования (учета) тепловой энергии и теплоносителя на групповом уровне. Тепловые пункты оснащаются приборами контроля и учета теп лоты и теплоносителя, а также автоматическими устройствами для регулирования отпуска теплоты и поддержания заданных параметров теплоносителя в абонентских установках.

Применение ЦТП упрощает эксплуатацию тепловых сетей вследствие уменьшения количества узлов обслуживания и повышает комфорт в теплоснабжаемых зданиях благодаря выносу всех насос ных установок, являющихся источником шума, в изолированные помещения ЦТП.

Произведенные расчеты показывают техническую возможность улучшения схемы теплоснабже ния КХП ОАО «Урал Сталь» созданием центрального теплового пункта, с помощью которого обеспе чено устойчивое теплоснабжение потребителей тепла данного цеха, более того:

1) создана локальная, замкнутая схема теплоснабжения КХП;

2) создан оптимальный температурный и гидравлический режимы работы тепловой сети цеха;

3) выявлена возможность полезно использовать тепло сбросного, отработанного пара в целях на грева сетевой воды в пароводяных подогревателях, данная вода будет циркулировать в замкнутой схе ме теплоснабжения КХП;

4) в результате локализации схемы потребность в воде с заводской тепловой сети снижается, так как цех потребляет оттуда воду только для подпитки в количестве 5,8 м3 /ч.

Проект является эффективным, так как каждый вложенный рубль капитальных затрат в год при несет прибыли 3 рубля 69 копеек, в результате чего данная модернизация окупится через 4 месяца.

- 113 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть УДК 541.182:535. А.Н. Еременко, Н.К. Еременко Кемеровский филиал Института химии твердого тела и механохимии СО РАН г. Кемерово, Россия ТЕРМОСТИМУЛИРОВАННАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ АЛМАЗОВ Зафиксирована термолюминесценция наноалмазов. Проведено ее сопоставление с термолюми несценцией синтетических алмазов. Показана возможность использования ультрадисперсных алмазов в качестве дозиметрического материала при регистрации больших доз облучения (до 10000 Гр).

Сущность метода термостимулированной люминесценции (ТСЛ) заключается в исследовании яркости свечения возбуждения кристаллофосфоров в режиме нагревания и привлекает простотой изме рений, наглядностью результатов и возможностью непосредственно оценить спектр центров захвата.

Спектральные свойства поглощения и люминесценции в синтетических алмазах (СА) к настоя щему времени достаточно хорошо изучены практически во всех спектральных диапазонах [1 - 4].

От СА ультрадисперсная форма отличается тем, что значительная часть атомов (более 10%), со ставляющих кристаллы, находится вблизи поверхности частицы и под ее существенным влиянием. Оп тические свойства ультрадисперсных алмазов (УДА) изучены мало [5 - 7]. В настоящей работе иссле дована ТСЛ ультрадисперсных алмазов и проведено ее сопоставление с ТСЛ синтетических алмазов.

Для исследования ТСЛ использовался УДА, полученный детонационным методом и очищенный по методу [8]. Для сравнения изучались синтетические алмазы.

Рабочая установка позволяет регистрировать кривые ТСЛ в широком температурном интервале (20 - 450°С), менять скорость нагрева от 0.5 до 8 градусов в секунду, изменять спектральную область регистрации.

Исследование примесей в алмазных порошках проводили на рентгенофлуоресцентном анализа торе «Spectrace-900».

Облучение приготовленных проб проводилось в широком диапазоне доз 0 - 100Гр (облучение рентгеном) и 100 - 10000 Гр ( - облучение на установке МХР 60Co). Все пробы облучались изодозно.

Термолюминесценция СА надежно регистрируется уже при облучении дозами 0.01 Гр. ТСЛ УДА удалось зафиксировать, лишь начиная с дозы облучения 10 Гр.

Для всех типов алмазов максимум пика термостимулированной люминесценции находится в районе 250°С, полуширины пиков 100°С, интенсивность ТСЛ УДА слабее интенсивности ТСЛ СА в ~ 300 раз. Идентичность кривых ТСЛ синтетических и детонационных алмазов указывает на одинаковую энергетическую структуру центров захвата электронов. Низкая интенсивность ТСЛ УДА, вероятно, связана с более низкой концентрацией центров захвата или, возможно, с влиянием поверхности образ цов [9].

Для всех типов алмазов исследованы зависимости интенсивности термостимулированной люми несценции в максимуме кривой ТСЛ от дозы облучения в широком интервале доз 0 - 10000 Гр. Для всех СА после дозы 100 Гр наблюдается выход на насыщение. Для УДА значения интенсивности ТСЛ продолжает расти с увеличением дозы облучения, при этом рост интенсивности остается практически линейным. Такой ход зависимости позволил предложить использование УДА для дозиметрии больших доз облучения.

Одной из причин ненасыщения УДА при высоких дозах облучения могло быть различное со держание примесных дефектов в структуре образцов. С целью проверки данного предположения про веден рентгенофлуоресцентный анализ синтетических и ультрадисперсного алмазов.

Количество несгораемых примесей для УДА с размером частиц 5 нм составляет 0.1 %. Содержа ние примесей в СА оказалось выше (~ 0.5 %). УДА оказались несколько чище в примесном плане, в целом состав примесей и чистота алмазов сравнимы, что не позволяет привлекать для обсуждения низ кого выхода ТСЛ и хода зависимости ТСЛ от дозы облучения алмазов их примесный состав. Вероятно, для объяснения этих экспериментальных фактов следует провести исследования, по выяснению роли поверхности в формировании ТСЛ алмазов. Однако в настоящее время все способы получения УДА различными детонационными методами приводят к частицам алмаза с размером ~ 5 нм. Поэтому влия ние поверхности на формирование ТСЛ алмазов экспериментально оценить затруднительно.

Таким образом, установлено, что ТСЛ УДА имеет линейный характер в большом диапазоне доз облучения, но существенно отличается по интенсивности от СА. Линейный характер зависимости тер мостимулированной люминесценции УДА от дозы облучения позволяет их рекомендовать в качестве рабочего тела для измерения больших доз облучения.

- 114 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть Список использованных источников 1. Клюев Ю.А., Непша В.И., Налетов А.М.. Спектры поглощения алмазов различных типов // Докл. АН СССР. 1972. Т. 203. № 5. С. 1054-1057.

2. Davies G. The optical properties of diamonds // Chem. and Phys. of Carbon. 1977. V. 13. P. 1-143.

3. Вишневский А.С., Мирзухин Л.В., Устинцев В.Н. Некоторые особенности термолюминесцен ции синтетических алмазов // Сверхтвердые материалы. 1982. №6. С. 19-22.

4. Винс В.Г. Спектроскопия оптически активных дефектов в синтетическом алмазе. Дисс. к. ф. м.н., Новосибирск, 1988. 163 с.

5. Компан Н.Е., Компан М.Е., Теруков И.Е., Гордеев С.К., Жуков С.Г., Николаев Ю.А. Спектры фотолюминесценции ультрадисперсных алмазов // ФТТ. 1997. Т. 39. №12. С. 2156-2158.

6. Агальцов А.М., Горелик В.С., Рахматуллаев И.А. Двухфотонно-возбуждаемая флуоресценция в ультрадисперсных алмазных порошках // Журнал технической физики. 1997. Т. 67. № 11. С. 113-115.

7. Миков С.Н., Иго А.В., Горелик В.С. Спектры двуфотонно-возбуждаемой люминесценции в нанокристаллах алмаза // ФТТ. 1999. Т. 41. № 6. С. 1110-1112.

8. Еременко Н.К., Образцова И.И., Ефимов О.А., Коробов Ю.А, Сафонов Ю.Н., Сидорин Ю.Ю.

Патент РФ № 2081821 от 11. 01.1995 г. // Способ отделения ультрадисперсного алмаза / 9. Александров А.Б., Алукер Э.Д. и др. Введение в радиационную физико-химию поверхности ЩГК // Рига: Зинанте, 1989. С. 176.

УДК 544.478. Д.С. Сидоренко1, Г.М. Кузьмичёва1, А.Б. Дубовский Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова Центральный научно-исследовательский институт химии и механики г. Москва, Россия ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК КАТАЛИТИЧЕСКИМ ПИРОЛИЗОМ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ НА ИХ ПАРАМЕТРЫ Углеродные наноструктуры получены каталитическим пиролизом жидких углеводородов в изо хорических условиях при температуре 450-550°С и времени 10-120 ч. Методами электронной микро скопии и рентгеновской дифракции определены параметры углеродных нанотрубок и нановолокон (длина, внешний и внутренний диаметры, число слоёв, размер кристаллитов) и установлена их связь с условиями получения.

Интерес к получению и исследованию углеродных нанотрубок (УНТ) продиктован двумя важ ными обстоятельствами. Во-первых, УНТ обладают уникальными физико-химическими свойствами (прочность, жесткость, химическая стойкость, теплопроводность, электропроводность и др.), не при сущими другим объектам нанометровых размеров и зависящими от их строения и параметров (диа метр, длина, число слоёв, область когерентного рассеяния), которые в свою очередь зависят от метода получения и их технологических режимов. Во-вторых, свойства определяют возможность их приклад ного использования при создании новых материалов и устройств (дисплеи с холодными эмиттерами тока, батареи и электрические конденсаторы сверхвысокой ёмкости, сверхпрочные керамики и пр.).

Основные проблемы, которые необходимо решить в технологии углеродных наноструктур, со стоят в разработке способов управления их параметрами (внешним и внутренним диаметрами, длиной) и степенью очистки, т.е. требуется получение конечного продукта с содержанием чистых УНТ более 90-95 % от общей массы. Хотя все эти проблемы до настоящего времени полностью не решены, уро вень развития технологии позволяет производить УНТ в количествах, достаточных для начала их ре ального использования.

Цель данной работы – установить оптимальные технологические режимы (исходные реагенты, концентрация катализатора, температура, время, давление) каталитического пиролиза жидких углево дородов и выявить связь между условиями получения УНТ и их параметрами (длина, внешний и внут ренний диаметры, количество слоёв).

Существует множество методов получения углеродных наноструктур, основными из которых являются электродуговой [1], лазерной абляции [2], каталитического пиролиза углеводородов [3].

Электродуговым получают наиболее качественные однослойные УНТ, метод лазерной абляции позво ляет варьировать видом и размером УНТ в зависимости от катализатора и длины волны лазера, дис пропорционированием СО (HiPCO-процесс) высокого давления (30-50 атм) при температуре 1100 – 1200°С синтезируют в основном только однослойные УНТ [4].

- 115 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть Наиболее технологичным способом получения УНТ является каталитический пиролиз углерод ных соединений (жидких и газообразных) на поверхности металлического катализатора. Этот метод обладает значительными преимуществами по сравнению с другими способами получения из-за более низких температур процесса (800-1000°С) и больших возможностей выбора вида углеродных соедине ний и материала катализаторов.

На основе этого способа нами разработан метод, отличающийся, главным образом, технологиче ским оборудованием и условиями синтеза: углеродные наноструктуры были получены путём катали тического пиролиза жидких углеводородов в изохорических условиях при температуре от 450 до 550°С, т.е. удалось ещё больше понизить значения температуры синтеза по сравнению со стандартным методом каталитического пиролиза. К другим преимуществам метода следует отнести дешевизну, воз можность варьирования температурой и временем синтеза, проведение процесса без внешних источни ков давления в герметично закрытых автоклавах.

В качестве источника углерода использовались: толуол (C6H5CH3), бензол (C6H6) и изопропанол ((CH3)2CHOH) с участием оксалата никеля (Ni2C2O42H2O) в качестве предкатализатора. Синтез осу ществлялся в металлических сосудах двух типов: автоклав марки II-К (внутренний диаметр – 45 мм, высота – 200 мм, рабочий объём 250 мл) при температурах (t) 450 – 550 °С и автоклав марки Б- (внутренний диаметр – 55 мм, высота – 550 мм, рабочий объём 1,1 л) при температурах 540 °С. В по следнем случае исходным веществом был толуол. Главное отличие этих автоклавов состоит в том, что автоклав марки Б-23 оснащён манометрической системой для определения показаний внутреннего дав ления (p) в ходе синтеза.

В результате анализа результатов применения комплекса современных методов (порошковой дифрактометрии, электронной микроскопии), а также кристаллохимических расчетов для изучения углеродных нанотрубок (УНТ) и углеродных нановолокон (УНВ), полученных методом каталитиче ского пиролиза в изохорических условиях с предкатализатором оксалата никеля, была установлена связь между условиями получения образцов, содержащих УНТ и УНВ и их характеристиками.

C увеличением времени синтеза (от 10 до 50 часов) при температуре 500 °С степень графитиза ции образцов, полученных пиролизом толуола, возрастает с 10% до 50 %, выход УНТ увеличивается с 75 % до 90 %;

при температуре 550°С степень графитизации образцов практически не изменяется и составляет 60-70 %, выход УНТ – 65-75%. При увеличении концентрации катализатора (k) от 0, г/мл до 0,25 г/мл степень графитизации образцов, полученных пиролизом толуола при температуре 540°С и времени синтеза 48 часов, возрастает с 40% до 55 %, а выход УНТ в этих образцах уменьшает ся с 95% до 75 %.

С увеличением времени синтеза от 12 до 50 часов при температуре 500 °С степень графитизации образцов, полученных пиролизом изопропанола составляет 44-50 %, выход УНВ увеличивается с 30 % до 65 %;

при температуре 550 °С степень графитизации образцов составляет 60-65 %, а выход УНВ – 30-35 %. При увеличении концентрации катализатора от 0,06 г/мл до 0,18 г/мл степень графитизации образцов, полученных пиролизом изопропанола при температуре 450 °С и времени синтеза 120 часов, возрастает с 50% до 90 %, а при дальнейшем увеличении концентрации катализатора до 0,24 г/мл сте пень графитизации этих образцов уже понижается до 50 %, выход УНВ составляет всего 10-12 %.

При температуре 540 °С с увеличением времени синтеза (от 24 до 48 часов) степень графитиза ции образцов, полученных пиролизом бензола возрастает с 30 % до 50 %, выход УНТ уменьшается с % до 77 %;

При увеличении концентрации катализатора от 0,0083 г/мл до 0,25 г/мл степень графитиза ции образцов, полученных пиролизом бензола при температуре 500 °С и времени синтеза 48 часов, возрастает с 36% до 50 %, а выход УНТ в этих образцах уменьшается с 98% до 88 %.

При использовании различных автоклавов объёмом 0,25 л и 1,1 л для получения УНТ пиролизом толуола при одинаковых условиях синтеза (t = 540 °С, = 48 ч, k = 0,033 г/мл), степень графитизации образцов отличается и составляет ~37 % и ~44 % соответственно, а выход УНТ ~ 94 % независимо от типа автоклава.

Каталитическим пиролизом только изопропанола получены УНВ с редкой морфологической разновидностью «стопка чашек», в которой графеновые слои расположены перпендикулярно оси во локна, вследствие чего эффективная поверхность повышается в 2-3 раза по сравнению со стандартны ми УНТ (при сопоставимых других геометрических параметрах).

Установлена связь параметров УНТ с условиями их получения. Внешний диаметр (Dвнеш) и дли на (l) УНТ и УНВ, внутренний диаметр (Dвнут), и число слоев (n) УНТ зависят от исходных жидких уг леводородов: УНТ из толуола (Dвнеш ~ 50-130 нм;

Dвнут ~ 5-15 нм;

l ~ 1-5 мкм;

n ~ 30-90);

УНТ из бензо ла (Dвнеш ~ 20-30 нм;

Dвнут ~ 5-8 нм;

l ~ 0.3-1 мкм;

n ~ 10-20);

УНВ из изопропанола (Dвнеш ~ 250- нм;

l ~ 1-2 мкм) и не зависят от времени синтеза (10-50 часов), температуры (450-550 °С) и концентра ции исходных реагентов. Рассчитанные значения размеров областей когерентного рассеяния (L) нахо дятся в интервалах L ~ 8-10 нм для УНТ, полученных с использованием толуола, L ~ 6-8 нм – бензола и - 116 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть L ~ 9-13 нм для УНВ с применением изопропанола с одинаковым количеством слоев (N) в этой области (N ~ 7-8).

В результате это дает возможность направленно получать УНТ с требуемыми параметрами (диаметр внешний и внутренний, длина, количество слоёв, размер областей когерентного рассеяния) и необходимыми характеристиками образцов (степень графитизации, выход), варьированием условиями технологического процесса (время, температура, давление).

Список использованных источников 1. Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon // Nature. — 1991. — V. 354. — P. 56-58.

2. Yudasaka M. Mechanism of the effect of NiCo, Ni and Co catalysts on the yield of single-wall car bon nanotubes formed by pulsed Nd:YAG laser ablation // Journal of Physical Chemistry. — 1999. — V. 103.

— P. 6224-6229.

3. Hafner J.H., Bronikowski M. J., Azamian B.R., Rinzler A.G. Catalytic growth of single-wall carbon nanotubes from metal particles // Chemical Physics Letters. — 1998. — V. 296. — P. 195-202.

4. Nikolaev, P., Bronikowski, M.J., Bradley, R.K., Rohmund, F., Colbert, D.T., Smith, K.A., and Smal ley R.E. Gas-phase catalytic growth of single-walled carbon nanotubes from carbon monoxide. // Chemical Physics Letters. — 1999. — V.313. — P.91-97.

УДК 637.133. Л.Н. Потехина, О.В. Пачина Энгельсский технологический институт (филиал) Саратовского государственного технического университета г. Энгельс, Россия МЕМБРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПЕРЕРАБОТКЕ ВТОРИЧНОГО МОЛОЧНОГО СЫРЬЯ Одним из перспективных путей переработки вторичного молочного сырья, в том числе и сыво ротки, является широкое внедрение мембранных технологий. Мембранная обработка позволяет из влекать и концентрировать составные части молочного сырья, максимально сохраняя их пищевую, биологическую ценность и технологические свойства.

Известно, что в процессе производства молочных продуктов, образуются побочные продукты переработки молока – вторичное молочное сырье (обезжиренное молоко, сыворотка, пахта).

Так, сыворотка содержит половину сухих веществ молока, а именно – лактозу, сывороточные белки, минеральные вещества, витамины и биологически активные компоненты. В то же время сыво ротка оказывает пагубное воздействие на водные бассейны и слив ее экологически опасен. Внедрение глубокой переработки сыворотки, а именно с использованием мембранных технологий, позволит полу чать гамму ценных компонентов и на их основе новые молочные и другие пищевые продукты, а также биологически активные добавки. Уровень рентабельности таких компонентов и продуктов выше, чем традиционных молочных продуктов.

Основным преимуществом мембранных методов с сопоставимыми энергетическими затратами является возможность получения продуктов с регулируемыми составом и свойствами.

Мембранная фильтрация – это технология фильтрации с помощью полупроницаемых мембран, позволяющая произвести разделение вторичного молочного сырья на составляющие. Создаваемая раз ница в давлении заставляет частицы, которые меньше, чем пора мембраны, проникать через мембрану (пермеат), в то время как оставшиеся компоненты задерживаются (концентрат).

Одним из методов мембранного разделения, позволяющим сохранить натуральные компоненты максимальным образом, является ультрафильтрация.

Для ультрафильтрации используются преимущественно полимерные мембраны, т.к. они облада ют высокой разделяющей способностью и удельной производительностью;

инертностью по отноше нию к компонентам разделяемой смеси;

стабильностью свойств во времени;

приемлемой механической прочностью и сравнительно низкой стоимостью, а также являются гигиенически безопасными. Всем этим требованиям в наибольшей степени соответствует природный полимер – целлюлоза и производ ные из нее материалы, в частности - вторичные ацетаты целлюлозы (ВАЦ).

Авторами разработаны и исследованы полимерные пленочные мембраны на основе ВАЦ с раз личными модифицирующими наполнителями, такими как бикарбонат натрия (NaHCO3) и активиро ванный уголь, а также протофильной добавкой - этиловым спиртом. Рецептура мембран защищена патентами РФ на изобретение.

- 117 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть Изучены структура разработанных мембран, их прочностные и эксплуатационные характеристи ки.

В ходе проводимых исследований установлено, что разработанные мембраны по своим характе ристикам, таким как проницаемость по воде и сыворотке, селективность по белку, намного превосхо дят промышленные полимерные мембраны. Кроме того, механическая прочность таких мембран до вольно высока.

Показано, что разработанные полимерные пленочные мембраны обладают существенными пре имуществами и могут быть рекомендованы к промышленному использованию для выделения сыворо точных белков из вторичного молочного сырья.

УДК 544.723:544.032. Л.А. Джигола, А.В. Рублева, Ю.М. Симакова, О.В. Никитина Астраханский государственный университет г. Астрахань, Россия ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНОМЕТРИИ В ИЗУЧЕНИИ СОРБЦИИ И ДИФФУЗИИ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ Изучены диффузия в глинах и сорбционное концентрирование ионов Hg2+, Fe3+, Pb2+, Cs+ опока ми и глиной Астраханской области. Найдены константы (К), сорбционная емкость (Г) и термоди намические характеристики (Н, G, S) сорбции ионов металлов опокой и глиной из водных раство ров. Определены значения коэффициентов диффузии (D) ионов Hg2+, Fe3+, Pb2+, Cs+ в глинах.

Во всем мире остро стоит вопрос о сохранении водных и почвенных ресурсов. Наиболее опас ными источниками являются радиоактивные, тяжелые и токсичные отходы. Особую опасность пред ставляют соединения тяжелых металлов (ртуть, свинец, цинк, железо, кадмий, цезий и др). Они нахо дятся в рассеянном состоянии, но при этом способны образовывать природные локальные аккумуля ции, где их содержание превышает предельно допустимые концентрации. На особом контроле должен быть механизм диффузии и накопления различных загрязнителей через подземные и грунтовые воды в естественные водоемы и реки.

Определение сорбционных характеристик ионов Hg2+, Cs+, Fe3+, Pb2+.

При изучении сорбции и диффузии впервые использован ионометрический метод определения концентрации ионов Hg2+, Fe3+, Pb2+, Cs+[1]. По результатам измерений и расчетов по методу наи меньших квадратов строили градуировочные графики в координатах «Е -lgСi»: по оси ординат откла дывали соответствующие значения потенциала ИСЭ (Е, мВ), а по оси абсцисс обратный логарифм концентрации ионов в стандартных растворах, используя которые определяли концентрации ионов Hg2+, Fe3+, Pb2+, Cs+.

Для построения градуировочных графиков в координатах «Е - lgСi» приготавливали растворы определяемых соединений, полученные путем последовательного разбавления исходных растворов нитрата ртути (II), нитрата свинца (II), хлорида железа (III), хлорида цезия (I) с концентрациями 1моль/дм3.

В мерных колбах вместимостью 50 см3 готовили растворы с концентрациями: нитрата ртути (II) 10 -10-6 моль/дм3;

нитрата свинца (II) 10-1-10-7 моль/дм3;

хлорида железа 10-2-10-7 моль/дм3;

хлорида - цезия 10-2-10-6 моль/дм3, поддерживали постоянный солевой фон и рН среды. Для измерения потенциа ла ИСЭ переносили приготовленные растворы в химические стаканы вместимостью 50 см3 и измеряли потенциал ИСЭ, переходя последовательно от меньших концентраций к большим.

При изучении сорбции ионов Hg2+, Fe3+, Pb2+, Cs+ глиной и опоками [2] в мерных колбах емко стью 50 см3 готовили по две серии растворов ионов Hg2+, Fe3+, Pb2+, Cs+ в установленном интервале концентраций (градуировочные графики), поддерживали постоянный солевой фон и рН среды и изме ряли потенциал ИСЭ в растворах. Далее, в первую серию растворов (отдельно для каждого иона) вно сили по 2 г глины, а во вторую – по 2 г опок, интенсивно перемешивали 5-10 минут и вновь измеряли потенциал ИСЭ в растворах [3].

Сорбцию (Г, моль/г) оценивали через величины исходной (С0), равновесной [С] концентраций С сорб C 0 [C ] V ионов Hg2+, Fe3+, Pb2+, Cs+ и массы минерального сырья m: Г, где Ссорб – коли m m 3 чество сорбированного вещества (моль/дм );

V – объем раствора (дм ), m – масса минерального сырья - 118 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть (г). Константы сорбции (К) и емкость минерального сырья (Г) рассчитывали графически с использо 1 1 1 ванием уравнения Ленгмюра в линейной форме: Г Г Г К [с].

K R T1 T 2 ln K 1, G R T ln K и найденные значения кон Используя уравнения: H T2 Т стант сорбции, рассчитали изменение энтальпии (Н) и изобарно-изотермического потенциала (G) процесса сорбции. Значения H и G позволили рассчитать изменение энтропии сорбционного про цесса S.

Для исследования десорбции данных ионов растворы декантировали, к глине и опокам добавля ли 1 см3 концентрированной HNO3, кипятили, доводили объем дистиллированной водой до 50 см 3, поддерживали постоянный солевой фон и рН среды и вновь измеряли потенциал ИСЭ. Результаты проведенных нами опытов приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица Константы и термодинамические характеристики сорбции ионов металлов опокой из водных растворов Hg2+ Cs+ Fe3+ Pb2+ Характеристики Температура, К сорбции 275 298 278 293 292 275 К104 К10- Константы сорбции, К 35,9 32,1 10,02 10,9 11,4 12,81 14,87 57, Емкость, 87,20 35,20 16,61 22,15 11,2 37,3 36,85 Г, мг/г Н, -15,89 3,89 34,88 -41, кДж/моль 29,23 31,08 15,96 17,03 17,09 16,24 16,58 21, -G, кДж/моль S, -48,51 -51,52 71,45 -4,98 44,6 202,09 202, Дж/моль К Отрицательные значения изобарно-изотермического потенциала (табл.1,2) свидетельствуют о самопроизвольном характере процесса сорбции, протекающим через стадию образования достаточно прочного активированного адсорбционного комплекса, что иллюстрирует значения энтропии в иссле дуемом интервале. Изотермы сорбции, термодинамические характеристики, константы и сорбционная емкость позволяют отметить, что процесс сорбции – экзотермический для ионов Hg2+ и Pb2+, а для ионов Cs+ и Fe3+ – эндотермический. Кинетические исследования позволяют предположить, что начальная стадия механизма сорбции – ионный обмен, далее преобладает хемосорбция [4,5,6].

Полученные расчетные данные (табл.1, 2) свидетельствуют о высокой сорбционной емкости опок и глины по отношению к исследуемым ионам.

Определение диффузионных характеристик ионов Hg2+, Cs+, Fe3+, Pb2+.

В природных пластах местных глин отбирали пробы в виде параллепипедов размером см, в которых отбирали образцы глины диаметром – 1 см и высотой – 0,5 см, помещали образцы в хи мические стаканы емкостью 50 см3 и заливали 5%-ми растворами нитрата ртути (II), нитрата свинца (II), хлорида железа (III) и хлорида цезия. Далее образцы глины, содержащие ионы Hg2+, Fe3+, Pb2+, Cs+ помещали обратно в центр изучаемой пробы. Параллепипеды герметизировали в стеклянных кристал лизаторах и термостатировали при Т~295К. Далее через 1, 6 и 24 часа на расстоянии от центра в изу чаемой пробе 0,5, 1 и 3 см отбирали образцы глины.

- 119 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть Таблица Константы и термодинамические характеристики сорбции ионов металлов глиной из водных растворов Hg2+ Cs+ Fe3+ Pb2+ Характеристики Температура, К сорбции 275 298 278 293 292 275 К 104 К 10- Константы сорбции, К 34,15 3,09 15,12 21,7 14,52 21,4 4,64 36, Емкость, 466,06 463,96 12,4 16,5 9,33 20,0 126,27 517, Г, мг/г Н, -71,14 16,31 13,53 69, кДж/моль 29,12 25,60 16,92 18,72 16,53 18,62 3,51 8, -G, кДж/моль S, -0,36 -0,15 12,6 11,38 0,11 266, Дж/моль К Отобранные образцы глины помещали в химические стаканы емкостью 50 см3 и по описанной выше методике десорбировали ионы Hg2+, Fe3+, Pb2+, Cs+, после чего, используя метод прямой потен циометрии и ионселективные электроды, измеряли потенциалы ИСЭ в этих растворах. Используя гра дуировочные графики, находили концентрации ионов Hg2+, Fe3+, Pb2+, Cs+ в растворах после десорб ции, т.е. концентрации диффундирующего вещества на различных участках этой системы. Используя полученные данные и сделав упрощающее допущение, что диффузия происходит в гомогенной среде, обладающей во всех точках одинаковыми диффузионными свойствами, рассчитали коэффи циент диффузии (D). Результаты проведенных нами опытов приведены в таблице 3.

Таблица Коэффициенты диффузии ионов Т~295К Hg2+ Fe3+ Pb2+ Cs+ Расстояние от центра Время элементарного объема, l, отбора D·104, см 2·сек-1 D·107, см2 ·сек- см проб, ч 0,5 1 5,4 0,47 1,8 2, 1 6 1,8 1,39 1,4 1, 3 24 1,35 0,35 1,1 1, Полученные значения коэффициентов диффузии (табл. 3) сопоставимы с данными, получен ными для плотных глиняных экранов, что свидетельствует о высоких задерживающих свойствах глины как одного из компонентов при моделировании геохимического барьера на пути загрязненных водо носных потоков [7].

Список использованных источников 1. Джигола, Л.А. Изучение сорбционного концентрирования ионов цезия / Алыков Н.М., Джигола Л.А. // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 2005. - Т.48. - №2. - С. 87-90.

2. Алыков, Н.М. Опоки Астраханской области. Монография / Н.М Алыков, Т.В. Алыкова и др. – Астрахань.: Изд. Дом «Астраханский Государственный Университет», 2005. – 140с.

3. Джигола, Л.А. Использование природного сорбента для очистки водных объектов от ионов цезия / Алыков Н.М., Джигола Л.А. // Экологические системы и приборы. - 2006. - №6. – С. 12-15.

4. Симакова, Ю.М. Применение экспресс-метода ионометрии в изучении сорбции ионов ртути (II) // Геология, география и глобальная энергия. - 2008. - №3(30). - С.134-137.

- 120 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть 5. Силантьева, И.Н. Диффузия ионов свинца (II) в глинистых породах Астраханской области // Геология, география и глобальная энергия. - 2008. - №3(30). - С.137-139.

6. Джигола, Л.А. Моделирование инженерного геохимического барьера для концентрирования ионов железа (III) на основе изучения сорбционных и диффузионных равновесий / Джигола Л.А., Рублева А.В. // Материалы III Международной научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы получения новых материалов». – Астрахань: Изд. дом «Астраханский университет», - 2009. – С. 207-213.

7. Брилинг, И.А. Фильтрация в глинистых породах / И.А. Брилинг. – М., 1984. – 57с.

УДК 665.637. Я.А. Сандуляк, О.А. Криворучко, О.В. Анищенко Волгоградский государственный технический университет г. Волгоград, Россия ВАРИАНТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ МАСЕЛ ДЛЯ ООО «ЛУКОЙЛ-ВОЛГОГРАДНЕФТЕПЕРЕРАБОТКА»

Рассмотрены варианты повышения эффективности работы установки депарафинизации ос таточных и дистиллятных масел на ООО «ЛУКОЙЛВолгограднефтепереработка» с целью улучше ния показателей процесса. Предложен способ совершенствования процесса депарафинизации за счет использования в качестве депарафинирующей добавки импортной депрессорной присадки полиметак рилатного типа LZ-7749B.

Опытным путем выбирали оптимальную концентрацию модификатора для остаточного и дис тиллятного сырья. При проведении лабораторной депарафинизации сравнивали результаты опытов с использованием данной присадки в интервале концентраций 0-1,2% масс. Об эффективности депара финирующего действия судили по скорости фильтрации и выходу депарафинированного масла.

Результаты исследований показали, что при депарафинизации остаточного сырья оптимальной является концентрация присадки LZ-7749B в количестве 0,05% масс. При этом наблюдается увеличе ние выхода депарафинированого масла на 5% масс. и снижение содержания масла в твердой фазе на 4% масс, повышается относительная скорость фильтрации на 35%. При депарафинизации дистиллятно го сырья оптимальной является концентрация присадки 0,01% масс. Выход депарафинированного мас ла при этом увеличивается на 4% масс, снижается содержание масла в гаче на 3% масс, скорость фильтрации повышается на 32%. В ходе экспериментов как с добавкой присадки LZ-7749B, так и без таковой были получены депарафинированные компоненты с температурой застывания минус 15°С.

Исследования показали, что с точки зрения промышленного применения целесообразно использование депрессорных присадок полиметакрилатного типа в качестве депарафинирующий добавок. При прове дении процесса депарафинизации в присутствии данных присадок проявляется не только их модифи цирующий эффект, но и наблюдается резкое повышение приемистости базовых масел к депрессорным присадкам. Реализация результатов исследования в промышленных условиях позволит сократить рас ход полиметакрилатной присадки при производстве масел ориентировочно в 4 раза.

УДК 697.34 (078.8) О.О. Чернышова Научный руководитель: Ануфриенко О.С., канд. техн. наук Оренбургский государственный университет г. Орск, Россия К ВОПРОСУ ВОДОПОДГОТОВКИ КОМПЛЕКСОНАТАМИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ ЭНЕРГОУСТАНОВОК… Внедрение комплексоната в технологический процесс химводоподготовки является высокоэф фективным энергосберегающим мероприятием.

Растворенные в воде вещества вызывают те или иные неполадки в работе энергетического обо рудования. В основном это связано с образованием в тепловых агрегатах накипных отложений, со стоящих из солей кальция и магния, содержащихся в подпиточной воде.

Нами был произведен анализ технологической эффективности водоподготовки для технологиче ского цикла Орской ТЭЦ-1 по схемам: известкование-коагуляция-механическая фильтрация - 121 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть комплексонат-деаэрация и известкование-коагуляция-механическая фильтрация-Na-катионирование деаэрация. Удовлетворительный результат получили по первой схеме.

Технология водоподготовки комплексонатами является наиболее эффективной и полностью уст раняет все виды накипеобразования и коррозию, вызванную любыми факторами.

Комплексонаты применяются для решения следующих задач:

а) стабилизации растворенных в воде соединений щелочноземельных металлов (солей жестко сти) для предотвращения их распада и образования осадков накипи при нагревании воды;

б) ингибирование коррозии металлического (обычно стального) теплоэнергетического оборудо вания;

в) удаление отложений накипи с внутренних поверхностей теплоэнергетического оборудования и теплотрасс;

г) удаление продуктов коррозии с внутренних поверхностей теплоэнергетического оборудования и теплотрасс.

Актуальность эффективного решения этих задач диктуется тем, что образование отложений на кипи и продуктов коррозии отрицательно сказывается на экономичности теплоэнергетического обору дования. Отложение на поверхности нагрева котлов и теплообменников слоя накипи толщиной 1 мм приводит к снижению КПД котельной на 10%. Например, при сжигании 200 тыс. тонн условного топ лива в год, это ежегодно приводит к непроизвольному сжиганию 20 тыс. тонн условного топлива и вы бросу в атмосферу свыше 60 тыс. тонн двуокиси углерода.

Очевидно, что в реальной практике все вышеперечисленные задачи возникают параллельно и взаимосвязано. Основным преимуществом комплексонных технологий является способность обеспе чить одновременное решение всех этих задач.

Применение обработки теплоносителя комплексонатами можно считать высокоэффективным энергосберегающим мероприятием, позволяющим увеличить срок службы внутридомовых систем теп лоснабжения и ГВС и при этом существенно восстановить их пропускную способность и теплосъем.

УДК 621. О.С. Ануфриенко, А.Н. Бушуев Оренбургский государственный университет (филиал) г. Орск, Россия РАСШИРЕНИЕ ОРСКОЙ ТЭЦ-1 С УСТАНОВКОЙ ПАРОГАЗОВОГО БЛОКА МОЩНОСТЬЮ 230 МВТ Решение вопроса комплексной модернизации оборудования и технологического цикла сложной энергетической системы рассматривается на примере Орской ТЭЦ-1. Предложен вариант эффек тивного повышения установленной мощности Орской ТЭЦ-1 посредством парогазового блока с кот лом-утилизатором.

Целью инженерного исследования являлось предложение Орской ТЭЦ варианта комплексной модернизации технологического цикла с повышением кпд на 10-12% при приемлемых капитальных затратах.

Были произведены термодинамический расчет газотурбинной установки, подробный тепловой расчет котла-утилизатора и тепловой расчет вновь устанавливаемой башенной градирни при различ ных тепловых нагрузках.

Эффективность использования природного газа на ТЭС и ТЭЦ можно существенно повысить при использовании газотурбинных и парогазовых технологий.

Вследствие принципиальной простоты цикла и схемы стоимость газотурбинных установок су щественно ниже, чем паровых. Они занимают меньше места, не нуждаются в охлаждении водой, быст ро запускаются и изменяют режимы работы. Газовые турбины легче обслуживать и полностью автома тизировать. С учетом всех достоинств ПГУ наиболее важной задачей для отечественной энергетики является перевод многочисленных паровых электростанций, работающих на природном газе, в парога зовые.

В настоящее время на Орской ТЭЦ-1 установлено и находится в работе следующее оборудова ние: паровой котел №9 типа БКЗ-210, паровые котлы ст. №10,11,12,13 - ТГМ-84, турбоагрегаты № 9,10,11 типа ПТ 65/75-130/13 и турбоагрегат №12 типа ВПТ-50-130. Основная проблема станции за ключается в моральном износе данного оборудования и недостаточной мощности. Наиболее опти мальным и выгодным с технико-экономической точки зрения является установка на станции нового оборудования, работающего на тех же параметрах пара, что уже существующее.

- 122 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть В результате инженерного исследования предложено возведение на территории Орской ТЭЦ- парогазового блока установленной мощностью 230 МВт. В состав ПГУ-230 входят газовая турбина ГТЭ-110, котел-утилизатор ТГЕ-435 с дополнительным дожигом топлива, паровая турбина КТ-120/140 12,8. Для обеспечения работы паровой турбины на территории ТЭЦ-1 необходимо возведение новой башенной градирни площадью орошения 3200 м с большим запасом по тепловой мощности для дальнейшего расширения станции. Котел-утилизатор вырабатывает перегретый пар стандартных пара метров, за счет чего котел может работать как индивидуально на новую турбину КТ-120/140-12,8, так и посредством поперечной связи на паровые турбины ПТ-65/75-130/13, установленные в котлотурбин ном цехе 4-й очереди. Реконструкции также подлежит здание химводоочистки ХВО-2 для обеспечения питательной водой котельного агрегата ТГЕ-435.

Предложенная модернизация дает возможность решения практически всех возникших на сего дняшний день проблем на станции. Во-первых, эффективно решит проблему морального и физический износ основного оборудования. Во-вторых, не только увеличит установленную мощность станции в раза, но и обеспечит наилучшее осуществление высоких технико-экономических показателей в работе ТЭЦ.

УДК 66.023: 536. А.Б. Голованчиков, Н.А. Дулькина, Ю.В. Аристова, С.Б. Воротнева Волгоградский государственный технический университет г. Волгоград, Россия КОЖУХОТРУБНЫЙ РЕАКТОР В работе решается проблема неравномерного распределения и нивелирования пиков темпера туры реакционной массы на входе в кожухотрубный реактор. Преимуществами новой конструкции неизотермического каталитического химического реактора являются:

- увеличение степени конверсии;

- улучшение качества продуктов, даже при падении активности катализатора;

- предотвращение термической деструкции катализатора.

Данная работа посвящена проблеме, связанной с трудностями равномерного распределения тем пературы реакционной массы по длине труб в неизотермических каталитических химических реакто рах и нивелирования температурных пиков (на входе в трубы) максимумов для экзотермических реак ций и минимумов для эндотермических реакций, что приводит к снижению степени конверсии во вре мени и ухудшению качества продуктов реакции.

На основании патентно-информационного поиска была предложена новая конструкция аппарата, решающая данную проблему, и заключающаяся в том, что внутри каждой трубки реактора на входе осесимметрично установлена дополнительная трубка для подачи теплоносителя.

Реактор работает следующим образом. Поток реакционной массы подается в трубы 3 трубного пучка. Так как концентрации реагирующих компонентов здесь наибольшие, то и тепловой эффект мак симален. Поэтому по коллектору 9 в центральные открытые трубки 8 подается дополнительный тепло носитель, который вытекает в распределительные трубки 6, закрытые крышкой 7, через стенки отбира ет или передает тепловую энергию реакционной массе и выходит в коллектор 10. Частично прореаги ровавшая реакционная масса в зоне распределительных трубок 6 на длине l поступает выше в трубы 3 с катализатором 5 и далее отводится из реактора.

Отношение диаметров центральной трубки (d) и распределительной трубки (D) составляет d/D = 0,65 0,75.

Уменьшение диаметра центральной трубки ниже заявленного предела d/D 0,65 приводит к воз растанию гидросопротивления теплоносителя внутри дополнительной трубки и увеличению кольцево го сечения между распределительной трубкой и дополнительной трубкой. Последнее приводит к уменьшению скорости теплоносителя, движущегося в этом кольцевом сечении, и уменьшению тепло переноса от реакционной массы к хладагенту. Увеличение диаметра дополнительной трубки выше за явленного предела d/D 0,75 приводит к уменьшению кольцевого сечения между распределительной трубкой и дополнительной трубкой, что увеличивает гидравлическое сопротивление и скорость тепло носителя, что приводит к увеличению теплопереноса.

Таким образом, установка центральных трубок 8 позволяет дополнительно осуществлять тепло перенос на входе в каждую трубу 3 трубного пучка, где концентрации реагирующих компонентов, а значит, скорость реакции и тепловыделение (теплопоглощение) наибольшие. Установка центральной - 123 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть трубки позволяет менять расход теплоносителя а значит, и температуру реакционной массы в зоне рас пределительной трубки, которая в значительной степени со временем меняется в связи с падением ак тивности катализатора. Реакционная масса в зоне распределительных трубок 6 на длине l движется в кольцевом зазоре между трубами 3 трубного пучка и распределительными трубками 6 с большей ско ростью, чем за зоной распределительных трубок 6, что также увеличивает теплоперенос за счет роста коэффициента теплопередачи.

Использование описанной конструкции реактора дает возможность варьировать расход и темпе ратуру теплоносителя в распределительных трубах, а значит, и температуру реакционной массы, тем самым предотвращать термическую деструкцию катализатора или переохлаждение его и реакционной массы на входе в трубы трубного пучка.

Все вышесказанное позволяет поддерживать высокую степень конверсии и качество продуктов реакции, даже при падении активности катализатора, и может найти применение в химической и неф техимической промышленности.

DТ 1 5 d 7 8 4 l 6 Рис. 2. Распределительная Рис. 1. Общий вид реактора трубка с дополнительной трубкой 1 – корпус;

2 - трубные решетки;

3 – трубы трубного пучка;

4 - распределительное устройство;

5 – катализатор;

6 - распределительные трубки;

7 – крышки;

8 - центральные трубки;

9, 10 – коллекторы.

УДК 541. А.Б. Баешов, Э.Ж. Тулешова, А. Мауленова Международный казахско-турецкий университет им. А. Ясави г. Кентау, Республика Казахстан ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОЛИЗА НА РАСТВОРЕНИЕ СЕРЕБРА Изучено электрохимическое поведение серебра при поляризации переменным током промышлен ной частоты. Рассмотрено влияние плотности тока на серебряном и титановом электродах, кон центрация соли, продолжительность электролиза, температура электролита и частоты тока на процесс растворения серебряного электрода и на выход по току.

В последние годы интересными являются исследования, проводимые под действием переменно го тока промышленной частоты. К настоящему времени проведены многочисленные исследования электрохимического поведения различных металлов при поляризации промышленным переменным током [1-3]. Однако поведение серебра при поляризации переменным током, как следует из литера туры, не изучено. Целью данного исследования явилось изучение электрохимического поведения се ребра при поляризации промышленным переменным током частотой 50 Гц в растворе сульфата натрия.

Объектом исследования являются электродные реакции, протекающие на серебре в растворе сульфата натрия.

При поляризации двух серебряных электродов переменным током с частотой 50 Гц в интервале плотностей тока 200... 1200 А/м2, растворение металла практически не происходит. При плотности тока 200 А/м2 выход по току растворения имеет наибольшее значение и составляет 2,5 %, при замене второго серебряного электрода на проволочный титановый, резко возрастает ВТ растворения сереб ряного электрода в анодном полупериоде переменного тока. При этом продуктом электролиза является оксид серебра.

Нами исследовано влияние плотности тока на титановом и серебряном электродах на ВТ раство рения серебра. Как показали результаты исследования при iТi = 100 кА/м2, iAg = 400 А/м2 ВТ растворе - 124 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть ния серебра с образованием оксида серебра составляет 83,2 %. Для сравнения результатов проведен электролиз при постоянном токе. Полученные результаты при анодном растворении серебра постоян ным током показывают, что процесс растворения металла протекает с очень низкой скоростью, чем при поляризации переменным током. Максимальный выход по току растворения серебра в растворе сульфата натрия не превышает 31,4 %.


Также было изучено влияние концентрации и температуры электролита, продолжительность электролиза и частоты переменного тока. Установлены оптимальные параметры растворения металла (iTi = 100 кА/м2, iAg = 400 кА/м2, C = 0,5 моль/л, t = 20 - 25 0C, = 0,25 час, = 50 Гц).

Полученный электрохимическим путем оксид серебра (I) исследовали методом рентгенофазово го анализа на установке марки ДРОН-3 и ИСП-30 при интервале углов 9 - 640. Наличие на рентгено грамме оксида серебра (I) дифракционных линий с параметрами межплоскостных расстояний: 2,73 А0;

2,37 А0;

1,67 А0 соответствует значениям американской картотеки ASTM. Указанные дифракционные максимумы характерны для кристаллической решетки оксида серебра (I).

Разработанный способ получения оксида серебра, рекомендуются использовать в авиационной и космической технике, электротехнике при изготовлении аккумуляторов, при приготовлении металли зационных паст на скипидарно-канифольной основе, в системах очищения воздуха помещений под земных автомобильных гаражей и стоянок.

Список использованных источников 1. Баешов А.Б., Сарбаева Г.Т., Баешова А.К., Журинов М.Ж. Электрохимическое поведение свинца в водных растворах при поляризации промышленным переменным током. // "Поиск", №1. - Ал маты, 1996. - С.7-13.

2. Жылысбаева Г.Н., Баешов А.Б., Баешова А.К., Бейбитова А. Исследование электрохимических процессов при поляризации медных электродов переменным током в кислых растворах. // КИМС, № 6.

- Алматы, 1996. - С. 34-38.

3. Баешов А.Б., Сулейманова Д.З., Сарбаева Г.Т. Растворение биполярного титанового электрода при поляризации переменным током. // Вестник КазГУ. - Алматы, 1995. - С. 22-28.

D.D. Uvarkina Tomsk Polytechnic University Tomsk, Russia EVALUATION OF MODERNIZATION PROCESS OF CATALYTIC REFORMING METHODS One of the ways of oil refining is the process of catalytic reforming. This work presents how to modern ize reforming as well as the goal and tasks of further investigating the process of reforming with continuous catalyst regeneration with the creation of a computer program.

The petroleum-refining industry of Russia faces now a number of serious problems. One of them is a low depth of oil refining in comparison with foreign countries.

Catalytic reforming is one of the basic processes of oil refining used for manufacture of higher octane components of motor petroleum as well as aromatic hydrocarbons and hydrogen.

At reforming the main objective is converting low octane petrol components into higher octane. The process is usually applied to paraffin fractions of direct distillation. In the process of reforming there is con verting initial raw materials, both a heat, and catalysts at simultaneous influence on it.

In modern process of catalytic reforming basically the bifunctional and polymetallic catalysts possess ing high activity and selectivity are used. The duality of functions of the catalyst is explained by its structure:

on the basis possessing acid function (more often aluminium oxide), one or several metals possessing the basic function are put (these metals are platinum, rhenium and others) [1-2].

Target reactions of process run basically with absorption of heat and at low pressure. The elevated pres sure is used for suppression of collateral reactions and delay of processes of catalysts poisoning.

In this connection, for deepening the processes of oil refining there is a necessity of modernization of process reforming: pressure reduction, increase of octane numbers of catalysate and improvement of work of installations.

There are some possibilities of modernization of the process:

1. To modernize existing reforming installation, having increased total amount of the catalyst or using the catalyst of bigger activity, providing a high product yield.

2. To reconstruct reforming installation with a stationary layer with introduction of the scheme "Dual forming" or "CycleX" as an effective solution with low capital and operational expenses to increase hydrogen - 125 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть and reformate obtaining. Dualforming is one of the forms of modernization of existing catalytic reforming in stallation with a stationary layer by introduction to operation of a new moving-bed reactor of the catalyst. One of the advantages of dualforming is a maximum use of the equipment which is available in a traditional tech nological scheme of installation with a stationary layer of the catalyst. In this version average pressure in the reactor decreases from 2,6 MPa to 1,5 MPa, that increases reformate and hydrogen obtaining, increases octane number of catalysate, duration of an interreclaiming cycle of the catalyst of reactors with a stationary layer.

3. To modernize reforming installation with a stationary layer of the catalyst to platforming installation with continuous regeneration of the catalyst with lowered working pressure to increase hydrogen and refor mate obtaining. Feature of the process is movement of the catalyst from reactor to reactor due to gravity.

The qualitative analysis of work of operating installation and calculations of various variants of recon struction are necessary for definition of an optimum direction of modernization. The method of mathematical modeling allows to analyze various variants of reforming process without much time and material inputs.

The purpose of our research is modeling process of catalytic reforming in a moving-bed reactor for the further estimation of efficiency of various technological schemes of reforming process.

To achieve the given purpose the analysis of literature on subjects had been carried out and the follow ing tasks were put:

1. Analysis of existing mathematical models for the moving-bed reactor of the catalyst;

2. Drawing up a mathematical description for the reactor of catalytic reforming of gasoline with conti nuous regeneration of the catalyst;

3. Approbation of the model with the use of initial data from plants, definition of adequacy of calcula tions;

4. Working out a computer program for calculations of reforming process of gasoline with a moving bed reactor of the catalyst.

The solution of the given problems is a priority direction of work for the nearest future.

Process perfection of reforming has been proceeding for a long time and does not stop at present. Work ing out new catalysts and perfection of their structure to increase activity and selectivity in the process of a target product obtaining proceeds. There is a perfection of technological schemes of enterprises, leaving instal lations with a stationary layer for dualforming and the process of continuous regeneration. Thus there is a re construction of reactors that reduces expenses in comparison with building of new enterprises of the given branch.

References 1. Reforming as a way to obtain benzene with improved characteristics.

http://www.ref.by/refs/97/40580/1.html 2. D. I. Kiryanov, M. D. Smolikov, V. V. Pashkov, A. G. Proskura, E. V. Zatolokina, I. E. Udras, and A. S. Belyi Modern State of the Catalytic Reforming of Petrol Fractions. Experience of Manufacture and In dustrial Exploitation of Reforming Catalysts of the PR Series // Russian Journal of General Chemistry, Vol.

77, No. 12, pp. 2255-2264 (2007).

3. Akhmetov S.A. Technology of deep oil and gas refining: Course book for university students. - Ufa:

Gilem, 2002. – 672p.

4. Manovyan А.К. Natural energy carriers refining. - М.: Chemistry, KolosS, 2004.- 456 p.

УДК 543.48:544.015. Е.А. Хорохордина, О.Б. Рудаков Воронежский государственный архитектурно-строительный университет г. Воронеж, Россия ОБОБЩЕННЫЙ КРИТЕРИЙ ОПТИМАЛЬНОСТИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ ДЛЯ ЖИДКОСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ И ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ ФЕНОЛОВ С помощью обобщенного критерия, включающего 8 частных критериев (стоимость, предельно допустимая концентрация, температура вспышки, самовоспламенения и кипения, давление пара над растворителем, предел прозрачности в УФ-свете, коэффициент распределения фенола) проведен рейтинг 200 индивидуальных и смешанных растворителей, испытанных в качестве экстрагентов фе нола из водных и водно-солевых сред В настоящее время имеется большая база данных по коэффициентам распределения фенолов между водной (водно-солевой) и органической фазой [1,2]. Однако этот массив информации не про анализирован с точки зрения целесообразности и оптимизации применения того или иного варианта - 126 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть жидкостно-жидкостной экстракции для последующего определения фенолов современными инстру ментальными методиками, в частности методикой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

Цель исследования – разработка алгоритмов и проведение рейтинговой оценки 200 гидрофоб ных, гидрофобно-гидрофильных и гидрофильных индивидуальных и смешанных растворителей, испы танных в качестве экстрагентов из водных или водно-солевых растворов фенолов.

За основу выбрали обобщенный критерий, рассчитываемый по формуле:

m a i ( x is / x iw ), R (1) E i где RE– значение критерия для s-го сольвента, аi - коэффициент веса для i-го показателя, xis – величина i-го показателя для s-го варианта сольвента, xiw – нормирующее значение для i-го показателя (свойства гипотетического или реального растворителя, имеющего оптимальное значение i-го показателя), m – количество показателей.


Оценивали не только индивидуальные, но и смешанные сольвенты, в том числе гидрофильные, которые образуют собственную органическую фазу только при введении в водную фазу большого ко личества неорганической соли. Для расчета суммарных свойств смешанных растворителей применяли или экспериментальные данные или аддитивные модели.

Все расчеты проводили с помощью рабочей книги разработанной в табличном процессоре МS Excel. Граничные условия устанавливали экспертным путем. В результате автофильтрации установле но, что в качестве оптимальных экстрагентов фенолов является смеси изопропанола, ацетонитрила и диоксана с водой, «работающие» только в присутствии неорганической соли. Особо хочется выделить азеотропную смесь ацетонитрил - вода (0,84:0,16), которая легко регенерируется простой перегонкой.

Данные экстракционные системы успешно испытаны в стадии пробоподготовки для определения фе нолов в гидрофобных и гидрофильных матрицах, в которых состав экстракционной системы макси мально приближен к рабочему составу растворителей, применяемых в качестве растворителя пробы или в качестве подвижной фазы в ВЭЖХ.

Таким образом, многопараметрическая оптимизационная процедура на количественно формали зованном уровне показала, что для рутинных и массовых аналитических задач предпочтение следует отдавать смешанным с водой гидрофильным растворителям.

Список использованных источников 1. Суханов П.Т., Коренман Я.И. Концентрирование и определение фенолов. Воронеж: Из-во ВорГТА., 2005. – 260 с.

2. Рудаков О.Б., Подолина Е.А., Хорохордина Е.А., Харитонова Л.А. Влияние состава бинарных растворителей на экстракцию фенолов из водных сред// Журн. физич. химии. – 2007. – Т.81, №12. С.

2278-2283.

УДК 621. А.С. Задворных, В.А. Носов, В.В. Карих Липецкий государственный технический университет ООО «ЧугунСпецСтрой»

г. Липецк, Россия ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОТЖИГА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ФАСОННЫХ УЗЛОВ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА Темой данной работы являются исследования и разработка технологии высокотемпературного отжига сварных соединений фасонных узлов из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом на гревом изнутри.

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ) отличается от серого чугуна с пластин чатой формой графита тем, что обладает более высокими прочностными свойствами, близкими к свой ствам стали Ст45 (предел прочности при растяжении, предел текучести и относительное удлинение) и повышенной коррозионной стойкостью [4, 5].

Способность чугуна образовывать неразъемное соединение, удовлетворяющее комплексу предъ являемых к нему требований, определяется его химическим составом, структурой, механическими свойствами при различных температурах, особенностями формирования структуры в зоне термическо - 127 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть го влияния (ЗТВ), деформационной способностью металла, подвергшегося воздействию сварочного термического цикла, стойкостью против образования трещин.

Соединения, выполненные дуговыми способами сварки, непосредственно после процесса харак теризуются неоднородностью структуры и свойств металла сварного шва, зоны термического влияния, а также наличием в них сварочных напряжений.

Неоднородность структуры соединения зависит главным образом от неравномерности нагрева металла при сварке. Появление сварочных напряжений также обусловлено неравномерностью нагрева различных зон соединения и усадкой металла при охлаждении, структурными изменениями и жестко стью свариваемого изделия.

Сварочные напряжения опасны тем, что могут вызвать появление трещин в сварных соединени ях. Кроме того, после сварки в зоне термического влияния образуются хрупкие структуры ледебурита, которые тоже способствуют трещинообразованию. Для устранения ледебурита и уменьшения уровня сварочных напряжений применяют термообработку соединений из ВЧШГ [1, 4].

Термообработка сварных соединений трубопроводов проводят согласно нормативно технической документации (НТД), учитывая требования, предъявляемые к сварным соединениям, хи мический состав используемых металлов, эксплуатационные условия производства (температура, дав ление и коррозионная опасность рабочей среды, климатические условия и т. п.). Сварные соединения труб и трубных элементов из ВЧШГ при диаметре до 325 мм с толщиной стенки до 8 мм подвергают термической обработке по режиму высокотемпературного отжига с нагревом до 920-960 за 5-15 мин с выдержкой 15 мин и замедленным охлаждением под слоем теплоизоляции до 600 со скоростью Vохл12/мин, далее на спокойном воздухе. Необходимость низкой скорости охлаждения вызвана пре дотвращением образования в чугуне с шаровидным графитом перлитной и сохранением более пла стичной ферритной структуры [1].

В настоящее время известен один из способов термообработки путем нагрева сваренных трубо проводов из ВЧШГ и соединительных узлов к ним кольцевыми газовыми горелками КГГ, когда нагрев производится по внешнему контуру сварного соединения.

Кольцевая газовая горелка КГГ Ду300 обеспечивает качественный отжиг кольцевых сварных со единений чугуна с шаровидным графитом. Однако существующая конструкция кольцевой горелки имеет существенные недостатки:

- требуется высокая квалификация термистов;

- высокая трудоёмкость отжига фасонных узлов из ВЧШГ;

- конструкция горелки не обеспечивает равномерный нагрев кольцевых швов секторных отво дов;

- не технологичен и не гарантирован процесс замедленного охлаждения.

Все указанные недостатки совместно могут привести к неравномерному отжигу, что недопусти мо для сварных соединений чугуна с шаровидным графитом.

Для качественного отжига сварных секторных отводов из ВЧШГ авторским коллективом разра ботаны несколько типов кольцевых газовых горелок для внутреннего нагрева фасонных узлов из ВЧШГ.

Устройство для отжига в целом состоит из газовой горелки, коллектора с манометром, баллона с пропаном, пропанового редуктора, вентиля и соединительных рукавов.

Горелка питается горючим газом через коллектор. Давление газа в коллекторе контролируется манометром. Коллектор рассчитан на присоединение трех баллонов с пропаном ГОСТ 13860-70.

Кольцевая газовая горелка внутреннего нагрева состоит из корпуса, двух рукавов, и инжектора с ниппелем для подвода горючего газа. На внешней стороне корпуса горелки находятся 3 ряда отвер стий, расположенных по контуру отжигаемого сварного шва. Подвод горючей смеси к корпусу осуще ствляется рукавами, соединенными с инжекторами. Каждый инжектор имеет 3 воздухозаборных окна.

На инжекторе расположена заслонка, регулирующая забор воздуха, стопорная гайка, фиксирующая положение заслонки, и ниппель с резиновым рукавом для подачи газа от коллектора. Горелку центри руют в обрабатываемой трубе с помощью фиксаторов.

Проведенные испытания показали, что данная горелка превосходит по технологическим показа телям известную кольцевую газовую горелку КГГ Ду300.

Использование горелки ВКГГ Ду300 позволяет вести нагрев обрабатываемого изделия с более высокой скоростью по сравнению с кольцевой газовой горелкой внутреннего нагрева. При этом суще ственно снижается расход горючего газа, так как тепловые потоки внутри изделия стеснены формой конструкции узла, а поверхностная теплоотдача при этом уменьшается за счет снижения теплообмена с окружающей средой вследствие конвекции [2].

Таким образом, в результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:

- 128 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть 1. Разработаны конструкции горелок нескольких типов для внутреннего отжига сварных соеди нений секторных отводов из ВЧШГ;

2. Разработана технология эффективного и экономичного отжига за счет нагрева внутренней по верхности фасонных узлов, позволяющая значительно понизить расход энергоресурсов;

3. Конструкции горелок повышают технологичность процесса термообработки неразъемной конструкции;

4. Термообработка нагревом изнутри обеспечивает требуемые механические свойства сварных соединений;

5. Металлографическими исследованиями установлено, что отжиг ВКГГ с наружной теплоизо ляцией фасонного узла из ВЧШГ и циклы его охлаждения гарантировано обеспечивают отсутствие в зоне термического влияния перлитной структуры [2, 3].

Список использованных источников 1. Вопросы термообработки сварных соединений фасонных узлов трубопроводов из ВЧШГ / А.С. Задворных, В.А. Носов, В.В. Карих // Современная металлургия начала нового тысячелетия: сбор ник научн. трудов по матер. IV междунар. науч.-техн. конф. / Липецк: ЛГТУ, 2007. – Часть 3. - 205 С.

2. Исследование влияния режимов отжига внутренней кольцевой газовой горелкой на структуру и свойства сварных соединений из ВЧШГ / В.А. Носов, В.В. Карих, А.С. Задворных и Т.В. Редичкина.

// Повышение эффективности металлургического производства: тезисы докладов XVII областной на уч.-техн. конф. / Липецк: ЛГТУ, 2008. – С. 55-56.

3. Металлография сварных соединений чугуна / Ю. Я. Грецкий, В. А. Метлицкий, В. Ф. Грабин и др. – Киев: Наукова думка, 1987. - 192 с.

4. Сварка и резка чугуна / Б. Г. Иванов, Ю. И. Журавицкий, В. И. Левченков – М.: Машино строение, 1977. – 208 с.

5. Термическая обработка сварных соединений / П. М. Корольков – Киев: Екотехнологiя, 2006. 176 с.

УДК 544. А.А. Яковлева, Во Дай Ту, Чыонг Суан Нам Иркутский государственный технический университет г. Иркутск, Россия НЕРУДНЫЕ МИНЕРАЛЫ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ КАК ОБЪЕКТ КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Изучена адсорбции поверхностно-активных веществ - олеата натрия и децилсульфата натрия - на порошке талька марки ММ-30 Онотского месторождения, необходимая для определение соот ношения базальной (гидрофобной) и боковой (гидрофильной) поверхностей этого слоистого минерала.

Для ряда глин проведены оптические исследования с целью установления изменений фракционного со става. Дана оценка влиянию электролитов на распределение частиц размолотых образцов глин. Рас смотрены кинетические аспекты осаждения дисперсных частиц в растворах электролитов.

Недра Иркутска области содержат богатейшие природные ресурсы, в том числе нерудные мине ралы каменной соли, слюды, гипса, графита, огнеупорных и каолиновых глин, талька, песков, цемент ного сырья [1].

В живописных предгорьях Восточного Саяна расположен знаменитый Онотский тальковый руд ник. По химическому составу (по чистоте) наш тальк стоит на одном из первых мест в мире. Тальк ши роко используется, важным является использование его в качестве адсорбента для очистки бумажной массы от смолы и жира, содержащихся в волокнистых материалах, полученных из древесины [2].

В настоящее время проводятся исследования адсорбции различных поверхностно-активных ве ществ (ПАВ) на поверхности талька [3]. Это необходимо для того, чтобы подобрать оптимальный ва риант обработка талька ПАВами для улучшения его адсорбционной способности. Такой подбор будет существенно облегчен, если известно соотношение базальной (гидрофобной) и боковой (гидрофиль ной) поверхностей талька. В литературе имеется достаточно подробное описание талька китайского месторождения [4]. В настоящем докладе мы представляем результаты изучения адсорбции ПАВ (олеата и децилсульфата натрия) на тальке Онотского месторождения.

При проведении исследований системы «тальк – водный раствор ПАВ» выдерживали на встря хивателе до 24 часов, отбирали надосадочную жидкость и после центрифугирования измеряли по верхностное натяжение методом максимального давления в пузырьке газа на установке Ребиндера. Ве - 129 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть личину адсорбции ПАВа на поверхности талька определяли по разности поверхностного натяжения исходных растворов и систем «раствор ПАВ - тальк» в равновесном состоянии. На рис. 1 и 2 представ лены парные изотермы поверхностного натяжения в системах тальк – ПАВ.

3.10, Дж/м.10 (Н/м) 75. 70 70. равновесный раствор 60 65. исходный растор 60. 55. 50. 45. Срав (М) Срав, М 40. 0.0000 0.0200 0.0400 0.0600 0.0800 0. 0 0.004 0.008 0.012 0.016 0.02 0. Рис. 1. Зависимость поверхностного Рис. 2. Зависимость поверхностного натяжения от концентрации натяжения от концентрации олеата натрия децилсульфата натрия На рис. 3 изотерма адсорбции представлена в долях площади талька, занятой олеатом натрия C17H33COONa. Далее на рис. 4 для примера мы приводим одну из изотерм адсорбции, когда в качестве адсорбата используется децилсульфат натрия С10Н21SO4Na.

Результаты работы свидетельствуют, что адсорбция используемых ПАВ на поверхности талька идет по мономолекулярному механизму. Мицеллообразование не сказывается на механизме адсорбции.

A, моль/г 0. A/А А 0. 1. 0. 0.8 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.2 0. Срав (М) 0.000070 Срав (М) 0. 0. 0 0.002 0.004 0.006 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0. Рис. 3. Зависимость степени заполнения Рис. 4. Зависимость величины адсорбции поверхности талька от концентрации децилсульфата натрия Были проделаны опыты, направленные на получение количественных характеристик десорбции.

Определено, что часть молекул ПАВа постоянно удерживается на твердой поверхности, когда молеку лы образовали прочную связь с поверхностью талька за счет электростатических сил между отрица тельно-заряженной цепью ПАВа и положительно-заряженными участками на боковой поверхности талька. Хорошо вымываются с поверхности талька те молекулы ПАВа, которые адсорбировались на основе взаимодействия гидрофобного хвоста молекулы ПАВ с гидрофобной базальной поверхностью талька за счет силы Ван-дер-Ваальса.

Глины имеют широкое распространение, в Иркутской области расположены месторождения раз личных типов глин, наибольший интерес представляют Трошковское и Каменское месторождения ог неупорных глин, являющиеся базой для Восточно-Сибирского завода и Ангарского завода керамиче ских изделий, для Хайтинского фарфоро-фаянсового завода, продукцию которого еще в царские вре мена вывозили на международную выставку во Франции.

Первостепенной задачей коллоидно-химических исследований суспензий является оценка ус тойчивости тонкодисперсных минеральных частиц к оседанию и агрегации [5].

Цель второй части работы - исследование устойчивости водных суспензий глин некоторых ме сторождений в зависимости от добавок электролитов.

Для проведения анализа готовили 1% суспензию. Дисперсионной средой служили сернокислые растворы натрия, магния и алюминия с концентрацией 0,01 М. Суспензии перемешивали на магнитной мешалке в течение 15 мин, затем быстро вливали в цилиндр и отставляли для осаждения на 2 часа.

Верхнюю фракцию суспензии после отстаивания отбирали пипеткой для измерения оптической плот ности с помощью колориметра КФК-3. Возможностью получать достоверную информацию об измене ниях дисперсного состава обладает турбидиметрический метод исследования, в основе которого лежит - 130 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть n n уравнение D k и k ', где D – оптическая плотность;

- мутность;

– длина волны (м);

к, 2,3D к’ – константы [6]. Мутность определена как:, где l – длина кюветы.

l Результаты экспериментов удобно выражать через экспонент n, который может быть использо ван для суждения о средних размерах частиц. Экспонент n может быть легко найден как тангенс угла наклона из линейной зависимости lgD (или lg) от lg..

Результаты проведены в виде диаграмм (рис. 5). Достоверность их подтверждают высокие коэф фициенты вероятности R2 (более 0,95).

n 1, Cуспензий талька 1, 1, Cуспензий 0,8 Слюдянской глины 0, 0,4 Cуспензий Николькой глины 0, 0 Дисперсионная среда 1 2 3 а) min - max, cm- Cуспензий талька Cуспензий Слюдянской глины Суспензий 3 Никольской 2 глины Дисперсионная среда 1 2 3 б) Рис. 5. Оптические характеристики изучаемых систем:

а - значение экспонента n;

б - минимальное и максимальное значения мутности суспензий для:

1 – водной среды;

2, 3, 4 – в растворах соответственно Na2SO4, MgSO4, Al2(SO4) 3.

Видно, что в присутствии электролитов показатель n сильно повышается, что соответствует уменьшению среднего размера частиц в суспензиях, причем мутность суспензий снижается. Это связа но с тем, что в присутствии электролитов в суспензиях происходит коагуляция. Под действием ионов электролитов структура ДЭС частиц талька нарушается, частицы слипаются и оседают.

На рис. 6 приведено сравнение устойчивости исследуемых суспензий глинистого минерала Слю дянского месторождения в растворах электролитов.

- 131 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть 2 сульфат, см- натрия 1, сульфат 1, магния 1, сульфат 1,2 алюминия 0, 0, 0, 0, время, мин 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Рис. 6. Изменение мутности суспензий Результаты свидетельствуют, что устойчивость суспензий существенно зависит от природы электролита.

Список использованных источников 1. В.М. Бояркин и др. География Иркутской области – изд. «Сарма», Иркутск, 2007, - 255 с.

2. Примаков С. Ф. Производство бумаги. М.: Лесная пром-ть. 1987. 224 с.

3. Яковлева А.А., Чыонг Суан Нам, Во Дай Ту. Физико-химические свойства суспензий талька.

// Матер. Всерос. НК «Научное творчество XXI века». Красноярск, 2009 года. С.200-209.

4..Тарасевич Ю.И. Строение и химия поверхности слоистых силикатов. Киев: Наукова думка.

1988. 248 с.

5. Дерягин Б.В. Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок. М.: Наука. 1986. 206 с.

6. В.И. Кленин, С.Ю. Щеголев, В.И. Лаврушин. Характеристические функции светорассеяния дисперсионных сред. Изд. Саратовского университета, 1977, с. 177.

ЭКОЛОГИЯ УДК 628.4:629.33.027. С.В. Горюнов Филиал Кузбасского государственного технического университета в г. Прокопьевске, Россия ПЕРЕРАБОТКА ШИН КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ Утилизация и переработка шин в современном мире, где число автомобилей неуклонно растёт, приобретает большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира, в том числе и России. Это связано прежде всего с тем, что изношенные шины являются источником дли тельного загрязнения окружающей среды. К тому же резина огнеопасна и не подвергается биологиче скому разложению, а куча резиновых покрышек представляет собой достаточно удобное место для проживания целых колоний грызунов и насекомых, многие из которых которые являются источником инфекционных заболеваний.

В Кузбассе практически на всех автотранспортных предприятиях существует проблема утилиза ции отработанных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий. Из ношенные шины представляют собой крупнотоннажную продукцию полимерсодержащих отходов, практически не подверженных природному разложению, являются пожароопасным отходом (причем в случае возгорания, погасить их достаточно сложно). Если старую шину закопать или просто выбросить на свалку, то осадки и грунтовые воды будут много лет вымывать из нее вредные для окружающей среды токсичные органические соединения, которые начнут загрязнять почву (выброшенные на свалки либо закопанные шины разлагаются в естественных условиях не менее 100 лет). В настоящее время в год, по самым скромным подсчетам, на территории Кузбасса образуется до 12 тысяч тонн отработан - 132 В мире научных открытий, 2010, №4 (10), Часть ных шин. И наметилась тенденция по их неуклонному росту – этому активно способствует увеличение парка автотранспорта, как частного, так и большегрузного карьерного, использующего крупногабарит ные, наиболее трудно утилизируемые шины. По данным департамента природных ресурсов и экологии администрации Кемеровской области, сейчас в регионе скопилось более 160 тыс. тонн отработанных шин.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.