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 | 2 || 4 |

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения ...»

-- [ Страница 3 ] --

Действительно, с одной стороны, проведение любых природоохранных мероприятий на предприятии влечет за собой увеличение издержек. Но, с другой стороны, можно говорить о том, что введение подобных мер связано и с рядом положительных эффектов. Поскольку экологическая сознательность общества в силу информационного прессинга постоянно растет, соблюдение предприятием экологических стандартов оборачивается существенными преимуществами. Скажем, на рынке сбыта в условиях, когда потребитель придает все большее значение соответствию товара и технологии, посредством которой он был произведен, определенным экологическим параметрам. Другой вопрос, конечно, - стало ли бы предприятие по собственной инициативе предпринимать соответствующие меры, в частности, по рециклированию производственных отходов или введению новых безотходных, но более дорогих технологий? Скорее всего, нет. Здесь и должны проявиться экологические функции государства, в задачи которого входит улучшение условий жизни общества в целом, в том числе и экологических. Однако поскольку решение проблемы отходов отнюдь не ограничивается приобретением и установкой «адекватной» технологии, а требует комплексного вмешательства во все аспекты проблемы (в том числе социальные, экономические), то участие властей не должно сводиться лишь к принятию «руководящих указаний».

Председатель семинара. Кого еще, на ваш взгляд, целесообразно привлечь к решению проблемы, или, по крайней мере, мнение каких заинтересованных сторон следует учесть?

Аспирант из России. На мой взгляд, законодательство является хотя и отправным, но все же лишь одним их инструментов механизма управления отходами. Так, далеко не во всех странах наличие законов в области управления и сокращения промышленных отходов служит поводом к действию. В России с 1998 г. вступил в силу закон «Об отходах производства и потребления», однако в первую очередь в силу экономических проблем на предприятиях (да и в народном хозяйстве в целом) реализовать многие из его требований в настоящее время весьма затруднительно.

Уважаемый участник ролевой игры, ознакомившись с содержанием закона РФ отходах производства и потребления», перечислите, какие стимулы им «Об предусмотрены для успешного решения проблемы эффективного обращения с отходами производства и потребления.

Экологический эксперт ЕС. Возможно, проблема для России заключается не только в финансовых трудностях части предприятий, но и в несовершенстве самой системы принуждения и стимулирования? Кроме того, важно выяснить, насколько в вашей стране действенна система контроля со стороны исполнительных органов власти.

Ведь не все же предприятия России убыточные, тем более в добывающем секторе, где и добыча, и переработка сырья наверняка связаны с образованием значительных по объему отходов!

Аспирант из России. Возможно. Многие законодательные акты, существующие на бумаге, зачастую остаются незамеченными региональными и муниципальными органами власти и предприятиями. Так можно напомнить, что сборы за отходы с граждан и штрафы с предприятий, наносящих ущерб окружающей среде, не имеют целевого характера, хотя основная идея этих платежей заключается в аккумулировании полученных средств в специальных фондах с последующим их направлением на реализацию экологических программ и мероприятий.

Задание участнику ролевой игры. Проанализируйте сложившуюся на сегодняшний день в России ситуацию с твердыми промышленными и бытовыми отходами. Какая категория отходов составляет наиболее значительную часть ТБО? Как, на ваш взгляд, отразились на современной ситуации с отходами такие факты, как:

неразвитость культуры потребления и недавний дифицит потребительских услуг и товаров;

слабость экологического законодательства и неопределенность имущественных прав на землю;

существовавший ранее расточительный подход к ресурсам и материалам;

закрытость части информации и недостаток исследований по проблеме?

Выделите основные группы экономических, экологических, социальных и культурных факторов, влияющих сегодня на решение проблемы промышленных и бытовых отходов в России.

Председатель семинара. Если вопросов больше нет, то мы перейдем к следующему докладу, целью которого является освещение ситуации с отходами, сложившейся в Германии и методами решения этой проблемы. Слово предоставляется экологическому эксперту правительства Германии.

Экологический эксперт правительства Германии. Тема моего доклада:

«Современная ситуация в области управления отходами в Германии».

На сегодняшний день в Германии производится 300 млн. т. различных отходов в год, из которых 10% - это бытовой мусор. Из общего объема ТБО 12 млн.т. составляют органические отходы и 7,5 млн.т. – пластиковая упаковка, стекло и бумага. До недавнего времени самыми привычными способами решения проблемы увеличивающегося из года в год количества промышленных и бытовых отходов было депонирование и сжигание.

Однако оба этих способа не являются экологически безопасными, так как они связаны с нанесением ущерба окружающей среде. Так, в случае депонирования мусора (т.е. его размещения на обычных мусорных свалках), проблема заключается в первую очередь в том, что количество свалок на сегодняшний день и так значительно (на территории Германии их насчитывается порядка 2500), а объем отходов продолжает расти. Кроме того, при нераздельном депонировании мусора могут происходить различные реакции между смешанными отходами с выделением в атмосферный воздух или в грунт вредных для окружающей среды и здоровья человека веществ. Сжигание также не является экологически разумным способом. В качестве примера может быть приведена ситуация на северо-западе США, где муниципальные установки для сжигания мусора являются единственными крупными источниками выбросов в атмосферу ртути и дают около половины всех связанны с человеческой жизнедеятельностью атмосферных выбросов в регионе. Сжигание, несколько сокращая горы мусора, в то же время приводит к выбросам диоксинов и увеличивает концентрацию токсичных веществ в остающемся мусоре, который становится, таким образом, еще более опасным.

На сегодняшний день важнейшими из учитываемых видов являются: 1) отходы домохозяйств;

2) промысловые отходы;

3) индустриальные отходы. Кроме того, отдельно выделяются опасные отходы, содержащие точные вещества.

В Германии предписания в отношении методов устранения отработанных материалов строги – если возникновения отходов невозможно избежать, то их по меньшей мере нужно раздельно собирать и квалифицированно устранять. Под квалифицированным сбором и устранением в первую очередь понимаются раздельный сбор мусора и применение различных способов рециклирования отработанных в ходе производства и потребления материалов. Однако на практике эти предписания не всегда выполняются, в том числе вследствие безответственного отношения некоторой части населения к проблеме раздельного сбора мусора. И при этом почти уже имеются специальные контейнеры для раздельного сбора биомусора, пластмассы, стекла, бумаги и компьютерного лома. Фирмы, занимающиеся депонированием или устранением этих отходов, получают прибыль. Заказы на депонирование и сжигание мусора выдаются промышленностью, общинами и коммунальными властями.

Аспирант из Португалии. Насколько успешно развивается в Германии такой способ устранения отходов, как рециклирование? Существуют ли конкретные положительные примеры в области экономии ресурсов или экономии соответствующих экологических затрат предприятия?

Экологический эксперт правительства Германии. Да, безусловно, примеры есть. Так, особое внимание проблемам устранения и избежания промышленных отходов уделяют предприятия химической промышленности, добывающих и перерабатывающих отраслей, поскольку именно их деятельность связана с наиболее вредными выбросами в ок ружающую среду и образованием значительных объемов отходов.

В качестве примера можно привести данные по ситуации, сложившейся на предприятиях по выплавке белой жести и ее дальнейшему вторичному использованию.

В 1999 г. в Германии было потреблено 694 тыс. т упаковки из белой жести. Большей частью это были упаковочные материалы для продовольственных продуктов, продуктов химической индустрии и напитков, а также пробки и вакуумные крышки. Белая жесть — материал, который может быть на 100% рециклирован, т. е. пущен во вторичную переработку.

В Германии ее рециклирование проводится на уровне 80% от всей потребленной в виде тех или иных упаковочных материалов белой жести. Кроме того, в этой области не стоит на месте и процесс разработки новых технологий и новых стандартов. Так, использование новых технологий позволяет существенно снизить толщину жестяных банок (стенка жестяной банки 0,33 л может достигать всего 0,14 мм), что обусловливает существенную экономию упаковочного материала. Эта экономия доходит до 30% по отношению к уровню 70-х гг.

Сейчас производство 1 млрд. жестяных банок требует на 10 тыс. т белой жести меньше, чем 20 лет назад. Для сравнения могут быть представлены следующие данные. В 1976 г. жестяная банка 0.33 л весила около 38 г, в 2000 г. она весила 26 г, предполагается, что в дальнейшем она будет весить 23 г (включая крышку). В результате, во-первых, вторичное использование уже отработанной белой жести для производства из нее упаковок для продуктов и напитков требует меньшего количества необходимых природных ресурсов, которые идут на производство самой белой жести. Во-вторых, процесс переработки отслужившей белой жести является более чистым с точки зрения эмиссии вредных веществ, чем процесс ее выплавки. При этом в Германии для всех предприятий в этой области существуют строгие экологические стандарты, в частности, многие предприятия в этой области имеют сертификаты ISO 14010.

Аспирант из Германии. Когда я проходил практику на одном из предприятий автомобильного концерна Toyota, то выяснил, что стратегия концерна в области управления отходами базируется преимущественно на двух основополагающих принципах: максимально возможное применение упаковочных материалов многоразового использования;

оптимальная сортировка и разработка методов для возможности вторичного использования не рециклируемых ранее упаковочных материалов. Благодаря постоянным усовершенствованиям в этих областях было достигнуто значительное уменьшение потребления дерева и бумаги:

потребление материалов для упаковки товаров снизилось на 15%. В абсолютном выражении экономия составила 150 т картона и 200 т древесины.

Аспирант из Франции. Как вы считаете, насколько в Германии на сегодняшний день развиты системы стимулирования производителей к внедрению, с одной стороны, технологий, позволяющих сократить образование отходов, и, с другой стороны, технологий их переработки и рециклирования?

Аспирант из Германии. Хотя, как я понял, вопрос обращен к экологическому эксперту правительства Германии, позвольте ответить на него мне. Данная проблема является темой моего диссертационного исследования. Сокращение отходов предполагает проведение спланированной серии мероприятий, направленных на уменьшение их количества, а также вредных свойств производимых отходов и увеличение доли отходов, которые могут быть использованы как вторичное сырье. В западных странах кампания за сокращение отходов ведется давно и в основном направлена против излишней упаковки, так как значительная часть ТБО состоит из упаковочных материалов. Так, около 30% отходов по весу и 50% по объему составляют различные упаковочные материалы. При этом 13% веса и 30% объема упаковочных материалов составляет трудно утилизируемый пластик;

в настоящий момент абсолютное количество пластиковых отходов в развитых странах удваивается (!) каждые 10 лет. Поэтому уменьшение отходов, связанных с упаковкой товаров, является одним из важнейших направлений работы. То, как упаковываются товары, в значительной степени зависит от предпочтений потребителей, которые, в свою очередь, формируются средствами массовой информацией, рекламой и т. п.

Следующие рекомендации потребителям могут стать содержанием образовательных и просветительских программ общественных организаций и городских властей:

• избегать ненужной упаковки (многие предметы в магазинах упаковываются только для того, чтобы привлечь внимание покупателя: например, так называемые blister packaging мелкие пред меты, помещенные на ярко раскрашенную картонную подложку и закрытые прозрачным пластиком);

• отдавать предпочтение продуктам многоразового использования;

• отдавать предпочтение минимальной упаковке - приобретать товары в более легкой упаковке и товары, продающиеся большими объемами;

• отдавать предпочтение упаковке, которую можно вторично использовать или переработать (так, в США среди упаковочных материалов, используемых как вторсырье, алюминий составляет 47%, бутылки для газированной воды - 17%, стальные консервные банки - 15%, стекло - 11%;

в России же ни алюминий, ни пластик пока не перерабатываются);

• отдавать предпочтение упаковке, изготовленной из вторично переработанных и / или экологически безвредных материалов (в настоящее время, когда не существует однозначного соглашения о том, какие материалы считать «вторично переработанными», т. е.

какой процент вторсырья они должны содержать, разумно полагаться на «зеленые значки», наносимые на товары и упаковку во многих странах).

Наряду с образовательными программами на решение проблемы сокращения отходов положительное влияние оказывают экономические стимулы, например плата за бытовой мусор, размер которой зависит от его количества.

Председатель семинара. Насколько мне известно, в последнее время в Германии стали реализовываться новые интересные инициативы в этой области?

Экологический эксперт правительства Германии. Да, речь идет о следующем. В Германии решением правительства от 20 марта 2002 г. с 1 января 2003 г введен «дозенпфанд» дополнительная плата за упаковку для определенных напитков, получаемая обратно при ее возврате - стеклянные и пластиковые бутылки, жестяные банки. При этом «дозенпфанд»

вводится только для тары одноразового употребления и составляет 25 центов за объем, меньший 1,5 л и 50 центов за больший объем. Эти меры касаются пива, минеральной воды и газированных напитков.

Какие цели помогает достичь эта мера? Во-первых, она способствует укреплению на рынке позиций многоразовой тары. Ранее продавать напитки в одноразовой упаковке было выгоднее, хотя многоразовая упаковка наносит намного меньше вреда окружающей среде. Производители, таким образом, переходят на использование многоразовой тары. Во вторых, она побуждает население аккуратно собирать и сдавать использованную упаковку.

Почему эта мера появилась в Германии именно сейчас?

Принятое в 1991 г. и дополненное в настоящее время Положение об упаковке предписывает ее введение для тех напитков, для которых доля многоразовой тары оказывается меньше 72%. Эта мера встретила понимание населения (согласно опросу, более 70% населения одобряет это решение). Несмотря на то что сейчас уже можно оценить эту меру как осуществленную успешно, остаются некоторые не до конца решенные вопросы. Они касаются технических вопросов функционирования единой системы возврата использованной тары.

Экологический эксперт ЕС. Хотелось бы подчеркнуть, что эта система не является изобретением Германии. В Швеции, например, с 1984 г. существует, так сказать, «свой дозенпфанд» на жестяные банки (в пересчете на € - около 6 центов за банку), а с 1994 г. - на одноразовые пластиковые бутылки (около 0,25 цента за бутылку в 1,5 л).

В Дании жестяные банки были вообще запрещены. Однако после критики Европейской Комиссией этой меры, нарушающей, по ее мнению, свободу конкуренции на европейском рынке, Дания разрешила использование банок с обязательным условием взимания «дозенпфанда».

В США уже около 20 лет существует «дозенпфанд» на жестяные банки и одноразовые пластиковые бутылки (около 10 американских центов) в 10 из 15 штатах.

Однако в связи с увеличивающимся в последнее время количеством отходов рассматривается возможность введения его во всех штатах.

Аспирант из Германии. Позвольте мне закончить выступление. Есть и еще одна важная проблема. Речь идет о разнородных отходах. Так, чем больше разнообразие упаковочных материалов, тем сложнее организовать программы вторичного использования и переработки. Поэтому возможно ограничение разнообразия упаковок.

Например, даже в таких странах с высоким уровнем жизни, как Дания и Норвегия, разрешены к применению не более 20 типов бутылок для напитков.

Кроме того, на большинстве немецких предприятий сейчас существует система так называемой логистики устранения отходов. В ее рамках речь идет не о банальной проблеме уничтожения мусора, а о дифференциации промышленных отходов, их вторичном использовании или уничтожении, о связанных с этим проблемах транспортировки, складирования, разработки ресурсосберегающих и малоотходных технологий производства. Этот путь является, несмотря на принуждающий характер введения на предприятиях подобных мер, наиболее эффективным и экономичным.

Практика западных стран показывает, что эффективно организованная логистика устранения отходов на предприятии позволяет, с одной стороны, снижать затраты по управлению отходами, с другой - повышать доходы, связанные с первичными и вторичными остаточными материалами.

Например, в результате преобразований в производственном плане концерна BMW, направленных на оптимизацию потребления сырья и энергии, тщательную дифференциацию и сортировку отходов, применение материалов, удобных для рециклирования (до 80% отработанной пластмассы возвращается вновь в производство), удалось существенно сократить производственные расходы.

Вопрос участнику ролевой игры. Какие дополнительные мероприятия по сокращению отходов и недопущению их бесконтрольного роста, сходные с обсуждаемыми на данном семинаре, вы могли бы предложить для России?

Аспирант из России. Но раздельная система сбора отходов (в особенности отходов домохозяйств) появилась сравнительно недавно, не говоря уже о том, что она приемлема не для всех стран. Как тут не вспомнить о культурных различиях! Нельзя забывать и о такой проблеме, связанной с отходами, как так называемые «старые долги», т. е. старые захоронения мусора. Как решается эта проблема в Германии?

Экологический эксперт правительства Германии. Проблема действительно существует. Угроза в первую очередь состоит в опасности загрязнения этими захоронениями грунтовых вод. В Германии в таких местах проводятся регулярные проверки с замерами концентрации вредных веществ.

4. Эффективное обращение с отходами - ключевые факторы успеха Аспирант из Италии. Как вы считаете, велика ли на сегодняшний день роль обычных граждан в решении экологических проблем, в том числе в управлении отходами? Какие существуют методы повышения экологической сознательности и экологической грамотности населения, а также его привлечения к участию в природоохранной деятельности страны, города, района?

Председатель семинара. Я полагаю, что этот вопрос мы можем адресовать нашему следующему участнику - представителю компании LIPOR Composting Scheme (Португалия).

Представитель компании LIPOR Composting Scheme. Темой моего сообщения и является «Участие граждан в решении проблем, связанных с устранением бытовых отходов».

Известно, что вопросы защиты окружающей среды успешнее всего решаются при участии в этом процессе всех заинтересованных лиц. Для этого прежде всего должен соблюдаться принцип, отражающий право на доступ населения к экологической информации и на участие в процессе принятия природоохранных решений. В частности, в странах ЕС активную роль в решении проблем с бытовыми отходами (в том числе биоразлагающимися) играет население. Этому в значительной мере способствует организация широких публикаций и информирования населения о преимуществах экологических схем, разрабатываемых местными муниципалитетами, а также предварительное проведение опросов общественного мнения по поводу их внедрения.

Разумеется, для успешной реализации таких схем необходима государственная поддержка, обеспечивающая их правовую основу. В частности, в ЕС была принята Landfill Directive 1999/31/ЕС с целью обеспечения высоких стандартов для размещения отходов и стимулирования их предотвращения через компостирование и биогазификацию биоразлагающихся отходов.Такие страны, как Испания, Франция, Ирландия, Италия, Португалия и Великобритания, уже успешно внедряют схемы раздельного сбора и централизованного производства компоста.

Рассмотрим более подробно опыт внедрения схем производства компоста на примере компании LIPOR Composting Scheme (Португалия). Эта схема охватывает восемь муниципальных территорий в Порто (637 км2) и 50 тыс. жителей. Она существует здесь с 1995 г.

Административное управление схемой принадлежит муниципальной ассоциации по управлению отходами. Схема заключается в раздельном сборе и централизованной переработке биоразлагающихся и неразлагающихся отходов на заводе по производству компоста и является частью интегрированной системы управления отходами. Количество биоразлагающихся отходов, собираемых по этой схеме, составляет 30 тыс. т в год.

Масса производимого компоста - 29 тыс. т в год. Биоразлагающиеся фракции отходов собираются муниципальными службами отдельно на каждой муниципальной территории. Неразлагающиеся отходы подвергаются другому циклу и либо собираются и рециклируются, либо подлежат захоронению.

Технические детали схемы таковы. Биоразлагающиеся фракции отходов транспортируются грузовиками на центральный завод по производству компоста, находящийся в Ermesinde и Valongo. Ежедневно на завод прибывает 42 машины, поставляющие 500-600 т отходов в неделю из трех источников: соседнего раздельного сбора (15%);

рынков, ярмарок, ресторанов (15%);

недифференцированных маршрутов сбора с высоким содержанием биоразлагающихся материалов (70%).

Состав собираемых отходов таков: 37 % - биоразлагающиеся материалы;

20-22% бумага;

12-14% - пластик;

4-5% - стекло;

2-3% -металл. Из общего количества поступающих отходов 42% идут в процесс производства компоста, а оставшаяся часть - в наполнение земель.

Финансовые детали применяемой схемы следующие. Капитальные затраты составили € 5,4 млн. Операционные издержки - 8,5 €/т (включая издержки на публикации в газетах, организацию ярмарок с целью продвижения компоста);

доход -25 €/т.

Персонал состоит из 25 человек, работающих в три смены.

В ближайшие два года планируется построить еще один завод.

Аспирант из России. В чем, на ваш взгляд, состоит секрет успеха схемы раздельного сбора и централизованного производства компоста в целом и в Португалии в частности?

Представитель компании LIPOR Composting Scheme. Ключевыми факторами успеха подобных схем, как правило, являются:

• установление ясных, достижимых целей схемы;

• правильное структурирование отходов по целевому использованию;

• организация эффективной и удобной для жителей инфраструктурной схемы;

• надежный финансовый менеджмент и планирование;

• организация широкой публикации и информирования населения о преимуществах схем с целью максимально широкого участия в них населения.

Главной же причиной успеха данной схемы в Португалии являются активное вовлечение местного населения и помощь муниципалитетов. Это позволяет значительно снизить количество отходов, идущих на захоронение или сжигание. Возможно, мои коллеги, занимающиеся аналогичными проблемами в других странах, могут выделить другие факторы.

Представитель компании Baix Camp (Испания). Мы считаем, что дополнительным фактором успеха может служить предварительно полученное положительное общественное мнение по поводу внедрения таких схем.

Представитель компании Gironde (Франция). Главным фактором успеха нашей компании является высокое качество производимого к о мп о ст а.

Аспирант из Ирландии. Известно, что внедрение разного рода экологических программ всегда затрагивает интересы различных социальных групп, часто с противоположными интересами, что ведет к возникновению препятствий для успешной их реализации. С какими трудностями приходится сталкиваться вам, или их нет?

Представитель компании Gironde (Франция). Главным препятствием на пути реализации схемы являлся поиск рынков сбыта конечного продукта - компоста, который, правда, в настоящее время успешно продается.

Представитель компанииБаи: Camp (Испания). Основными проблемами, с которыми мы столкнулись, является недостаток критической массы для эффективной работы завода по переработке отходов, а также беспокойство живущих вблизи завода жителей о благополучии экологической ситуации.

Уважаемый участник игры, известно, что в некоторых компаниях, занимающихся роизводством компоста, конечный продукт не подлежит продаже. Как, на ваш взгляд, функционируют подобные схемы, не приносящие реального дохода?

Председатель семинара. Проблема избежания и устранения отходов давно стала областью особо пристального интереса организаций, уделяющих серьезное внимание проблемам охраны окружающей среды. В различных странах при существовании в той или иной степени сходных законодательных норм проблема решается различными способа ми.

Одной из схем решения является система вторичной переработки на основе лицензионных взносов, предложенная Германией. Целью нижеследующего доклада является освещение функционирования данной системы.

Финансовый менеджер АО Der Griine Punkt-Duales System Deutsch-land (Зеленый пункт-Дуальная Система Германии). Тема моего доклада: «Решение проблемы рециклирования бытовых отходов в Германии на примере работы АО».

В 1990 г. в Германии производилось 28 млн. т домашних отходов, т. е. в среднем 350 кг отходов на человека. Из них 30% - сжигалось, 65% - депонировалось и только 5% подвергалось переработке и вторичному использованию. Сжигание и депонирование представляли собой не только экономически и экологически неэффективные способы решения данной проблемы, но и были нерациональными с точки зрения возможности вторичного применения отходов в производстве. Стала очевидной необходимость поиска новых подходов. Выходом стала предложенная в 1991 г. схема создания АО по сбору и сортировке упаковочных материалов (коммунальные отходы и отходы домохозяйств) Duales System Deutschland. В создание и развитие предприятия в 1993 г. было инвестировано около 6 млрд. DM. В результате был достигнут положительный социальный эффект, который заключался в появлении 17 тыс. новых рабочих мест. Задачей АО является сбор упаковочных материалов, их сортировка и последующее направление обработанных таким образом отходов на предприятия, которые гарантируют Duales System Deutschland их дальнейшее применение в производстве.

Само АО является бесприбыльным. Его деятельность финансируется через Grune Punkt за счет того, что последний обладает лицензией на размещение на упаковочных материалах для многих продовольственных продуктов особого знака Grune Punkt. Этот знак показывает, что данная упаковка подлежит вторичному использованию в производстве.

Взносы за лицензионный знак входят в цену продукта и берутся с производителей.

Председатель семинара. Ну что же, на этом «зеленом пункте», я полагаю, мы можем завершить обсуждение. Нами был рассмотрен обширный круг теоретических и практических вопросов по решению проблемы управления отходами. Участвующие в семинаре молодые ученые получили возможность сформировать четкое представление об употребляемой в данной области терминологии, познакомиться с рядом законодательных актов, регулирующих деятельность в области управления отходов в рамках Евросоюза и его отдельных стран, а также в России. Полезным был анализ организационных мер, а также экономических инструментов, применяемых в разных странах, формы работы с населением. Я думаю, что полученная вами информация вполне достаточна для решения задачи, сформулированной при открытии нашего семинара.

Дополнительные вопросы к участникам ролевой игры:

1. В ходе обсуждения было выяснено, что решение проблемы рециклирования бытовых отходов возможно различными методами. Опыт Португалии и Испании демонстрирует, как проблема решается при передаче ее в сферу частного бизнеса. На примере Германии проанализирована альтернативная с точки зрения имущественных прав модель лицензионных взносов. Какие недостатки и достоинства каждой из предложенных систем можно выделить?

2. Германская модель распространяется только на упаковочные материалы со знаком GrunePunkt. С помощью Интернета найдите информацию по управлению отходами в отношении других их видов, рециклирование которых возможно (стекло, текстиль и т. д.).

3. Возможно ли внедрение подобной модели управления ТБО в России?

Варианты докладов и вопросы для дискуссий студенты могут выбирать сами.

Кроме того, можно расширить число стран-участников этой ролевой игры. Для наглядности каждый участник свой доклад может сопровождать красочной презентацией.

3.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.1.

ПОЛУЧЕНИЕ ХВОЙНОГО ЭКСТРАКТА ИЗ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ СОСНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК Цель работы: овладение технологией утилизации древесной зелени сосны с получением хвойного экстракта и методами исследования его физико-химических свойств Задачи работы:

1) знакомство с составом древесной зелени сосны (ели);

2) сбор установки для получения хвойного экстракта;

3) измельчение древесной зелени сосны или ели;

4) определение ее влажности;

5) экстракция биологически активных веществ из древесной зелени сосны (ели);

6) изучение физико-химических свойств полученного экстракта.

Обеспечивающие средства:

• сушильный шкаф;

• электрическая плитка;

• рН-метр;

• колбонагреватель*;

• штатив;

• электрический мотор с мешалкой;

• набор ареометров;

• круглодонная колба на 250 мл;

• обратный холодильник;

• стеклянные стаканы на 50 мл;

• фарфоровые чашки;

• мерный цилиндр на 50 мл;

* Примечание. Колбонагреватель, электрический мотор с мешалкой можно заменить магнитной мешалкой, а круглодонную колбу – конической колбой.

Общие теоретические сведения.

Рациональное использование лесных ресурсов предусматривает переработку отходов древесины, которые образуются в процессе лесозаготовок и лесопиления. Особый интерес представляет утилизация древесной зелени ели или сосны.

Древесная зелень хвойных пород обычно содержит 65-75% хвои, 15-20% коры, 10 15% древесины. Чем тоньше побеги, тем больше доля хвои, поэтому наиболее ценными являются побеги диаметром до 0,6 см.

Хвоя очень богата каротином, хлорофиллом, витаминами (В1, В2, В6, С, Е, К, Р и др.), в ней также содержатся антимикробные вещества - фитонциды, эфирные масла, протеин, полисахариды, жиры, макро- и микроэлементы и другие полезные вещества [1].

Групповой состав хвои сосны и ели приведен в табл. 1.

Таблица Групповой состав хвои, % Составные части Сосна Ель Зола 3,08 4, Вещества:

- экстрагированные эфиром 11,87 9, - экстрагированные водой 18,66 29, Дубильные вещества 4,68 10, Редуцирующие вещества 3,63 10, Пентозаны 6,78 5, Целлюлоза 29,73 17, Лигнин 22,96 24, В результате технико-экономического анализа промышленных вариантов переработки древесной зелени и теоретического обобщения экспериментальных данных предложена универсальная технологическая схема, позволившая получать известные и новые биологически активные вещества (БАВ), что ранее в одном технологическом процессе считалось невозможным (рис.1).

По этой схеме экстрагирование БАВ осуществляется одновременно бензином и водой с последующим разделением на растворы бензино- и водорастворимых веществ.

После отгонки бензина экстрагированная древесная зелень используется для приготовления кормовой муки.

Из водорастворимых веществ получают экстракт хвойный натуральный и брикеты соляно-хвойные. Из раствора липидов при охлаждении, отстаивании и фильтровании выделяют суспензии воска-сырца, из которого путем экстракции получают воск и безметальные аналоги хлорофилла. Очищенный бензиновый раствор после отгонки растворителя обрабатывают едким натром, получая таким образом хлорофилло каротиновую пасту [2]:

В лабораторных условиях попробуем реализовать часть предлагаемой схемы и получить хвойный экстракт из хвои сосны.

1. Оборудование: Установка, состоящая из круглодонной колбы на 250 мл, обратного холодильника, термометра на 100оС, колбонагревателя, штатива с мешалкой, обеспечивающей скорость выщелачивания 100-150 об/мин.

Рис. Принципиальная схема получения биоактивных продуктов из древесной зелени Экспериментальная часть.

2. Методика эксперимента. 50 г хвои сосны измельчают до крупности 0,5 1,0 мм и помещают в круглодонную колбу, затем добавляют 200 мл горячей воды, нагретой до температуры 65-70оС. Температура процесса должна поддерживаться на уровне 70-75оС. Продолжительность экстракции 2-3 ч в зависимости от числа оборотов мешалки. Полученный экстракт, содержащий около 4-5% экстрактивных веществ, фильтруется через фильтр «синяя лента», освобождается от твердого остатка, и упаривается до 50%-ного содержания сухого вещества.

Выход экстракта составляет 15 мл из 100 г хвои сосны.

Полученный экстракт подвергается физико-химическому анализу по параметрам, регламентированным ТУ 81-05-97-70.

ХВОЙНЫЙ ЛЕЧЕБНЫЙ ЭКСТРАКТ Экстракт хвойный натуральный представляет собой жидкость коричнево черного цвета с характерным запахом хвойного эфирного масла. Применяется как лечебное средство для приготовления хвойных ванн: 250 г экстракта обычно разводят на одну ванну. Натуральный лечебный экстракт применяют при заболеваниях центральной и периферической нервной системы и ревматических болезнях. Требования к качеству натурального экстракта регламентированы ТУ 81-05-97-70 и ВФС 42-862-88 [2]:

Подлинность – при нанесении двух капель на фильтровальную 1.

бумагу жидкость не должна растекаться в течение 1 мин.

Плотность при 20оС, г/см3………. не менее 1,225.

2.

рН раствора ………… не более 5,0.

3.

Содержание эфирного масла, % объема …….. не менее 0,5.

4.

Содержание сухих веществ, % ………………...не более 50.

5.

Зольность, % сухого остатка…………………. не более 5.

6.

Содержание нерастворимых в воде веществ, 7.

% сухого остатка ……………………………….. не более 3.2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ОСАДКОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД.

ОБРАБОТКА ОСАДКОВ ОРГАНИЧЕСКИМИ ФЛОКУЛЯНТАМИ Цель работы - изучить влияние органического флокулянта на скорость осаждения труднорастворимого осадка.

Теоретическая часть Большинство осадков, образующихся в процессах очистки промышленных и бытовых сточных вод, в том числе гальванические шламы, представляют собой суспензии труднорастворимых и трудноосаждаемых соединений. Для успешного обезвоживания таких систем необходима их предварительная подготовка - кондиционирование, которое состоит в улучшении водоотдающих свойств путем изменения структуры осадков и форм их связи с водой. От этого зависит производительность обезвоживающих аппаратов, чистота отделяемой воды, а также чистота и степень обезвоживания осадков.

Кондиционирование можно осуществлять несколькими способами, различающимися по характеру физико-химического воздействия на структуру и свойства обрабатываемого осадка. В практике утилизации осадков промышленных сточных вод наиболее широко применяются химические (реагентные) способы обработки осадков. При реагентной обработке происходит коагуляция - совокупность процессов, приводящих к агрегации и укрупнению тонкодисперсных и коллоидных частиц, образование крупных хлопьев, сопровождаемое разрывом сольватных оболочек и образованием новых связей в системе осадок-коагулянт-вода.

Для реагентной обработки осадков используют минеральные и органические соединения - коагулянты и флокулянты. В качестве минеральных коагулянтов применяют соли железа, алюминия и гидроксид кальция. Эти реагенты вводят в обрабатываемый осадок в виде 10% растворов. Наиболее эффективным является хлорид железа (111), который применяется в сочетании с гидроксидом кальция. Дозы внесения в среднем составляют: 5 - 8 и 1 5 - 2 0 % (на сухое вещество обрабатываемого осадка).

Из органических флокулянтов наибольшее распространение получил синтетический полиакриламид (ПАА). Полиакриламид имеет формулу (-CH2-CHNH2-)n, где n равно (50 – 200). Флокулянты вводятся в осадок так же, как и минеральные реагенты, в виде растворов концентрацией 0,01 – 0,5% по активной части сухой массы. Доза введения флокулянтов при фильтровании составляет от 0,2 до 1,5% сухого вещества осадка.

В данной работе изучают действие флокулянта на осадок труднорастворимого фторида кальция, образующегося по реакции:

2 NaF + СаС12 = CaF2 + 2 NaCl при обезвреживании сточных вод, содержащих ионы фтора.

Экспериментальная часть Оборудование и реактивы - жидкие отходы производства с содержанием NaF - 4 г/дм - раствор хлорида кальция - 10% - раствор полиакриламида - 1% - градуированные пробирки для измерения скорости осаждения - химический стакан объемом 300 мл - мерный цилиндр на 100 мл - пипетка на 1 мл Порядок выполнения работы 1. Обезвреживание фторсодержащих сточных вод осаждением фторида кальция.

Рассчитать объем 10% раствора хлорида кальция (с трехкратным стехиометрическим избытком), необходимого для осаждения ионов фтора из 500 мл сточной воды с содержанием 4 г/л NaF. Отмерить цилиндром 500 мл сточной воды и поместить в стакан для осаждения. Поставить стакан с раствором на магнитную мешалку и медленно приливать расчетное количество раствора хлорида кальция при перемешивании.

84 2NaF + CaCl2 = CaF2+ 2NaCl Х 2· Х= = 2,64 г CaCl2: 10 г – 100 мл 84 Х=26,4 мл CaCl2=79,2 мл 2,64 г – Х мл 2. Исследование влияния количества органического флокулянта (ПАА) на скорость осаждения фторида кальция. В первую градуированную пробирку залить до верхней метки тщательно взмученную пульпу фторида кальция. В 5 химических стаканов на 300 мл добавить последовательно 0.25;

0.5;

0.75;

1.0 и 1.5 мл 1% раствора ПАА. В каждый стакан добавить по 100 мл хорошо перемешанной суспензии фторида кальция.

Полученной пульпой заполнить соответствующие градуированные пробирки точно до деления 30 см, заткнуть пришлифованными пробками и поместить их в штатив. Быстро перевернуть каждую пробирку 2 - 3 раза, включить секундомер и поставить их в штатив.

Через 5, 10, 20, 30, 40 мин отметить высоту осветленной жидкости в каждой пробирке и занести результаты в таблицу 1.

Таблица Зависимость скорости осаждения CaF2 от количества ПАА Время Объем 1% раствора ПАА, мл осаждения, 0 0,25 0,50 0,75 1,0 1, мин 5 5,3 17,4 23,5 25,7 24,2 27, 10 8,7 21,0 24,2 26,0 24,7 28, 20 15,6 22,4 24,8 26,5 25,2 28, 30 18,2 23,7 25,3 27,0 25,9 28, 40 21,1 24,3 25,9 27,4 26,5 28, Обработка результатов измерений Для каждой концентрации флокулянта рассчитать массовую долю ПАА (масс %) относительно массы сухого осадка CaF2. Для этого необходимо вычислить массу фторида кальция из стехиометрического уравнения, предполагая 100% полноту осаждения.

Построить график зависимости скорости осаждения от количества флокулянта (масс %).

Для этого по вертикальной оси отложить высоту осветленного слоя для одного и того же промежутка времени, например, для 20 мин. Сделать вывод о влиянии флокулянта на скорость осаждения, свойства осадка и механизм осаждения.

Контрольные вопросы 1. Методы кондиционирования осадков сточных вод перед обезвоживанием.

2. Механизм действия неорганических коагулянтов и органических флокулянтов на осадки.

3. Наиболее распространенные коагулянты и флокулянты, их состав, свойства, применяемые дозы.

4. Технологические схемы обезвоживания, включающие обработку осадков коагулянтами и флокулянтами.

5.Рассчитать концентрацию (моль/л, г/л) ионов фтора в насыщенном растворе фторида кальция IIP(CaF2) = 4 10-11.

3.3.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕТУЛИНА ИЗ БЕРЕЗОВОЙ КОРЫ ЭКСТРАКЦИЕЙ БУТАНОЛОМ Предлагается способ выделения ценных химических продуктов из отходов переработки, которые могут быть использованы в промышленности, например в медицинской, косметической. Способ характеризуется тем, что березовую кору измельчают, заливают 1-бутанолом и выдерживают в течение 1-12 или 2-48 часов при 20 120 С, проводят экстракцию 1-бутанолом, причем могут проводить и экстракцию бересты, в соотношении 1:1 до 1:10, фильтруют раствор, отгоняют растворитель, остаток выдерживают 2-16 часов при 5-15 С, кристаллы бетулина фильтруют, отжимают на фильтре, промывают водой и изобретение позволяет улучшить качество целевого продукта.

Известен способ получения бетулина из березовой коры, включающий измельчение коры, экстракцию спиртом, отделение раствора с последующим удалением из него растворителя (SU патент №382657, кл. С 08 Н 5/04, 1973). Недостатками известного способа является низкий выход бетулина, до 30% от веса бересты, низкое качество полученного бетулина (серого или желтого цвета), длительность получения бетулина. Экстракцию бересты осуществляют 90-95% этиловым спиртом при 70-75 С и во время экстракции добавляют активированный уголь.

Экспериментальная часть:

Пример 1. 560 г тонко размолотой бересты в 5 литровой колбе заливают 3 л 1-бутанола и кипятят при 120 С в течение 2 часов. Массу фильтруют на нутч-фильтре, шрот отжимают, а из фильтрата отгоняют около 2,8 л растворителя. Остаток оставляют для кристаллизации на 16 часов при 5-15 С. Полутвердую массу переносят на фильтр, тщательно отжимают от 1-бутанола и осадок промывают водой для удаления остаточного растворителя.

Кристаллы бетулина высушивают до постоянного веса.

Пример 2. 560 г тонко размолотой бересты в 5 литровой колбе заливают 4 л 1-бутанола и оставляют на 4-16 ч при 20-25 С. Массу фильтруют на нутч-фильтре, шрот отжимают и из фильтрата отгоняют около 3,8 л растворителя. Остаток оставляют для кристаллизации на 2 часа при 5-15 С. Полутвердую массу переносят на фильтр, тщательно отжимают от 1 бутанола и осадок промывают водой для удаления остаточного растворителя. Кристаллы бетулина высушивают до постоянного веса.

Получаемый сухой порошок представляет собой бетулин 98%-ной чистоты (порошок белого цвета).

Предлагаемый способ является простым и технологичным, все операции легко осуществимы. Не используются кислоты и щелочи, а также высокотоксичные растворители. Полученный продукт представляет собой тритерпеновый двухатомный спирт-бетулин фармакопейной чистоты и является ценным сырьем для фармацевтической, косметической и ликероводочной промышленности. Преимуществом данного способа является также то, что в процессе производства не образуются токсические продукты и отходы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА ИЗ ОТХОДОВ ДРЕВЕСИНЫ И ИЗУЧЕНИЕ ЕГО СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ В качестве гидролизного сырья широко используются различные виды отходов лесопиления и деревообработки, дрова, отходы переработки сельскохозяйственных культур и некоторые дикорастущие растения.

При заготовке древесины образуется около 15-25% лесосечных отходов в виде веток, вершин, пней, коры и т.п. Около 10-12% мягких отходов (опилки) и 20% твердых отходов (горбыль, обрезки) образуется при разделке древесины на пиломатериалы, что составляет на крупных лесопромышленных комплексах 400-500 тыс. пл. м3 в год.

Значительные запасы сырья (10-30 тыс. т щепы в год) образуется на лесохимических заводах, вырабатывающих дубильный экстракт (сырье – одубина) и экстракционную канифоль (сырье – осмольная щепа после экстракции).

Сырье для гидролиза должно иметь определенный гранулометрический состав (например, размер щепы по длине волокна 5-35 мм, а по толщине 5 мм), содержать коры не более 12%, гнили не более 6%, минеральных примесей не более 1%. Опилки, стружка, одубина, щепа после экстракции пригодны для гидролиза без какой-либо дополнительной обработки.

Критерием для использования тех или иных отходов является их стоимость, объем концентрации в районе расположения гидролизного завода и технологические свойства.

Наиболее дешевым видом сырья являются древесные опилки и подсолнечная лузга.

Растительное сырье, используемое на гидролизных заводах, должно содержать в необходимых количествах определенные полисахариды. Химический состав наиболее распространенных видов гидролизного сырья представлен в табл.1.

Таблица Химический состав гидролизного сырья, % массы абсолютно сухого вещества Подсолне Шелуха чная хлопкова рисовая Компонент Ель Осина лузга я Полисахариды:

- легкогидролизуемые 17,3 20,3 21,9 24,9 18, - трудногидролизуемые 48,0 44,0 28,7 34,3 29, Всего 65,3 64,3 50,6 59,2 47, Пентозаны 9,2 24,3 28,6 42,1 36, Гексозаны 58,7 45,4 28,0 34,4 32, Целлюлоза 46,1 41,8 - - Лигнин 28,1 21,8 28,2 30,6 19, Зола 0,3 0,3 2,2 2,5 18, Смолы 0,9 2,8 2,0 0,6 2, Химизм процесса гидролиза заключается в превращении полисахаридов растительного сырья в моносахариды. Гидролиз полисахаридов протекает под действием воды в присутствии крепкой минеральной кислоты в качестве катализатора. Роль катализатора выполняют ионы гидроксония Н3О+, образующиеся при взаимодействии протона кислоты Н+ с водой. Ионы гидроксония быстро протонизируют кислород гликозидной связи между звеньями полисахаридов, которая ослабевает и рвется с образованием иона карбония. Ион карбония реагирует с водой с образованием гидроксильной группы и высвобождая катализатор (протон Н+).

Реакции полного гидролиза полисахаридов древесины могут быть выражены уравнениями:

(С6Н10О5)n + (n – 1) Н2О n С6Н12О целлюлоза, глюкоза и гексозаны другие гексозы (С5Н8О4)n + (n – 1) Н2О n С5Н10О пентозаны пентозы В практике гидролизного производства наибольшее применение получил метод перколяционного гидролиза, предложенный Шоллером в 1926 году.

Гидролиз проводится разбавленной серной кислотой концентрации 0,2-1% при температуре 180-190оС и давлении 1-1,5 МПа без регенерации кислоты.

Характерной особенностью метода является периодичность загрузки сырья и непрерывность перколяции кислоты, заключающейся в том, что разбавленная свежая кислота концентрации 0,5% при температуре 180-190оС непрерывно фильтруется через слой измельченного растительного сырья и образовавшиеся в результате гидролиза сахара и другие продукты переходят в раствор и вместе с ним непрерывно удаляются из реакционного пространства. Удаляемый раствор кислоты, содержащий сахара и другие продукты распада растительного сырья, называют гидролизатом. Упрощенная технологическая схема получения гидролизата показана на рис.1.

Гидролиз растительного сырья проводят в стационарных гидролизаппаратах, работающих под давлением. В промышленности применяют гидролизаппараты вместимостью от 18 до 160 м3, изготавливаемые из кислотоупорной стали.

Гидролизаппарат (рис.2) представляет собой вертикальный цилиндрический стальной сосуд сварной конструкции со сферической верхней и конической нижней частями.

Сферическая часть заканчивается загрузочной горловиной, закрываемой крышкой.

Нижний конус оснащен выхлопным устройством для удаления лигнина после окончания процесса варки сырья. В верхней части аппарата имеются штуцера для подачи варочной кислоты, сдувки паров воздуха и газов. В нижнем конусе гидролизаппарата устанавливают фильтрующие устройства для отделения гидролизата от лигнина.

Рис.1. Технологическая схема получения гидролизата по методу непрерывной перколяции:

– гидролизаппарат;

2 – весомер;

3 – транспортер сырья;

2 – струйный подогреватель;

5 – подогреватель;

6,7 – решоферы;

8 – инвертор;

9,10 испарители;

11 – мерник кислоты;

12 – быстродействующий клапан;

13 – бак кислоты;

– транспортер лигнина;

15 – циклон.

Рис.2. Гидролизаппарат:

1 – фильтрующие устройства;

2 – корпус;

3 – загрузочная горловина;

4 сдувочный штуцер;

5 – весомер;

6 – выхлопная горловина.

Процесс гидролиза состоит из операций загрузки в аппарат измельченного сырья, закачки кислоты, подогрева содержимого аппарата, собственно перколяции, промывки лигнина водой, отжима остатка гидролизата и удаления лигнина из гидролизаппарата.

Экспериментальная часть.

1. Оборудование: Установка, состоящая из круглодонной колбы на 250 мл, обратного холодильника, термометра на 100оС, колбонагревателя, штатива с мешалкой, обеспечивающей скорость выщелачивания 100-150 об/мин.

2. Методика эксперимента. 50 г опилок помещают в круглодонную колбу, затем добавляют 200 мл 1%-ного раствора серной кислоты, смесь нагревают до температуры 180-190оС. Продолжительность процесса 1-1,5 ч в зависимости от числа оборотов мешалки. В этих условиях начинается процесс гидролиза и значительная часть гемицеллюлоз успевает перейти в раствор. Полученный гидролизат фильтруется через стеклянный фильтр. Количество отбираемого гидролизата за варку характеризуется гидромодулем выдачи гидролизата, под которым понимают отношение объема отобранного гидролизата к массе загруженного абсолютно сухого сырья (м3/т).

Лигнин на фильтре промывают горячей водой, отжимают и сушат.

Доброкачественность гидролизатов достигается проведением гидролиза в ступени. Первая ступень (облагораживание) проводится с перколяционной промывкой растительного сырья горячей водой (100оС) с целью удаления дубильных веществ, пектинов, жиров, смол, растворимого лигнина и других веществ. На этой ступени растворяется около 10% исходного сырья.


После облагораживания сырье освобождается от избытка воды, и начинается пентозный гидролиз с помощью 3%-ной серной кислотой при 110-130оС в течение 3 ч.

Концентрация пентозных сахаров в гидролизате достигает 6%, его доброкачественность 65-68%.

ИЗУЧЕНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА Экспериментальная часть.

1. Оборудование и материалы: Делительная воронка на 100 мл, штатив, прибор КФК 3. Водный раствор мурексида или малахитового зеленого.

2. Методика эксперимента:

В делительную воронку на 100 мл загружается 60 г сухого гидролизного лигнина, через который пропускают 200-300 мл дистиллированной воды (до бесцветной окраски).

Готовят 200 мл раствора мурексида или малахитового зеленого и измеряют его оптическую плотность на приборе КФК-3 (при длине волны соответственно 540 или нм в кюветах на 10 мм), которая должна находиться в пределах 0,9-1.

Затем 30 мл мурексида или малахитового зеленого пропускают через гидролизный лигнин и через каждые 10 мин берут аликвоту, замеряют ее объем, рН и измеряют оптическую плотную данного раствора. После прохождения всего объема мурексида, пропускают 30-60 мл дистиллированной воды для десорбции мурексида (также с интервалом в 10 мин) и измеряют объем, рН и оптическую плотность проб.

Для выяснения динамической обменной емкости (ДОЕ) лигнина аналогичный эксперимент проводят с объемом мурексида 40 мл, 50 мл и 60 мл.

На основании величин оптической плотности мурексида необходимо построить обменные кривые (Д /До – V) и рассчитать ширину фронта сорбции мурексида используя формулы:

X х = V --- V где х - ширина фронта сорбции, см;

V – ширина экспериментальной выходной кривой, см;

х / V – скорость перемещения фронта сорбции, см/мл Рассчитать сорбционную емкость мурексида на единицу массы сорбента, мл/г.

3.5.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № ПОЛУЧЕНИЕ БИОПРЕПАРАТОВ ИЗ ХВОИ СОСНЫ.

ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ И ХВОИ СОСНЫ.

На лесосеках при заготовке деловой древесины образуется большое количество неутилизируемых отходов – коры, хвои, побегов – которые содержат большое количество так называемых экстрактивных веществ. В состав экстрактивных веществ входит большое число органических соединений различных классов: алифатические углеводороды, спирты и кислоты, терпеновые соединения различных структурных типов, полифенолы, танниды, полисахариды и т.д. Наличие такого разнообразия экстрактивных веществ предполагает возможность их последовательного выделения из сырья путем селективной экстракции с использованием различных растворителей.

Древесная зелень (хвоя, листья, кора, древесина) содержат:

1. Вещества, растворимые в петролейном эфире (бензине): эфирные масла, каротиноиды, зеленые пигменты, витамины, нейтральные липиды, гликолипиды, фосфолипиды, зола.

2. Вещества, растворимые в горячей воде: витамины, простые фенольные соединения, дубильные вещества, углеводы, азотсодержащие вещества, карбоновые кислоты, зола.

3. Вещества, нерастворимые в петролейном эфире (бензине и горячей воде):

азотсодержащие углеводы (полисахариды), полимерные фенольные соединения (лигнин), зола (таблица 1).

Таблица Групповой состав хвои, % Составные части Сосна Ель Зола 3,08 4, Вещества:

- экстрагированные эфиром 11,87 9, - экстрагированные водой 18,66 29, Дубильные вещества 4,68 10, Редуцирующие вещества 3,63 10, Пентозаны 6,78 5, Целлюлоза 29,73 17, Лигнин 22,96 24, Древесная зелень хвойных пород составляет собой покрытые хвоей ветки диаметром не более 8 мм, взятые со свежезаготовленных деревьев и имеющие следующие соотношения фракций:

- содержание хвои и неодревесневших побегов не менее 60%;

- содержание коры не более 30%;

- содержание органических примесей (листьев, мха, лишайников) не более 10%.

Механический состав древесной зелени приведен в таблице 2.

Таблица Механический состав древесной зелени Механический состав, % Порода Хвоя Кора Древесина Ель 64,9 16,3 18, Сосна 68,7 15,6 15, МЕТОДИКИ АНАЛИЗА ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ И ХВОИ СОСНЫ Прежде чем получать биопрепараты, проводят определение количества хвои в древесной зелени, а также исследуют сколько в ней содержится влаги, золы, летучих и водорастворимых веществ.

1. Определение количества хвои в древесной зелени.

Проведение испытания. Хвойную лапку веток двух- и трехлетнего возраста измельчают на отрезки длиной 5-8 см. Навеску измельченной древесной зелени массой г, взвешенную с точностью до 0,2 г, помещают в кристаллизатор, и высушивают в сушильном шкафу при температуре 105оС в течение 2-3 ч при периодическом перемешивании. После 3 часов сушки и остывания в древесной зелени отделяют хвою от побегов и взвешивают. (К побегам относят все примеси древесного происхождения).

Обработка результатов. Процентное содержание хвои определяют по формуле:

М Х = ------------ 100, М1 + М где М1 – масса высушенной хвои, г;

М2 – масса высушенных побегов, г.

Содержание побегов (П) в процентах в древесной зелени определяют по формуле П = 100 – Х. За окончательный результат испытаний принимают среднее арифметическое трех параллельных определений. Допускаемые расхождения между параллельными определениями не должны превышать 2%.

2. Определение содержания влаги и летучих веществ.

Проведение испытания. В бюкс помещают навеску хвои, измельченную до крупности 0,2-0,5 мм, массой 2 г, взвешенную с точностью до 0,001 г.

Бюкс помещают в сушильный шкаф с температурой 100-105оС на 3 часа, но через каждые 0,5 часа после охлаждения бюкса в эксикаторе, навеску взвешивают и анализируют убыль массы хвои. Постоянную массу считают достигнутой, если разница между двумя последующими взвешиваниями не будет превышать 0,005 г.

Обработка результатов. Содержание влаги в % вычисляют по формуле М0 – М Х = --------------- 100, М где Мо – масса бюкса с навеской до высушивания, г;

М1 – масса бюкса с навеской после высушивания, г;

М2 – масса исходной навески, г.

За конечный результат принимается среднее арифметическое двух параллельных определений. Расхождение между двумя параллельными определениями не должно превышать 0,25%.

3. Определение содержания водорастворимых веществ.

Метод основан на определении разности масс навески образца до и после экстракции ее водой при температуре кипения.

Проведение испытания. Навеску измельченного сырья массой 3 г (с точностью до 0,0002 г) помещают в коническую колбу, приливают 100 мл дистиллированной воды и экстрагируют при слабом кипении в течение 2,5-3,0 ч, считая от начала кипения жидкости. Затем содержимое колбы в горячем состоянии фильтруют через бумажный фильтр, помещенный в воронку Бюхнера. Бумажный фильтр должен быть высушен в сушильном шкафу при 160оС в течение 10 мин и взвешен. Колбу промывают 3-4 раза водой и весь осадок количественно переносят на фильтр, не допуская потерь. Фильтр с остатком переносят во взвешенный бюкс и сушат в сушильном шкафу при температуре 160оС в течение 15 мин. Высушенный бюкс с остатком после водной экстракции охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Обработка результатов. Содержание водорастворимых веществ в процентах вычисляют по формуле:

М1 – М Х = -------------- 100, М где М1 – масса бюкса с остатком и фильтром, г;

М2 – масса бюкса с фильтром, г;

М3 – масса навески абсолютно сухого сырья, г.

За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое двух параллельных определений. Допускаемые расхождения между результатами параллельных определений не должны превышать ± 0,2 абс.%.

4. Определение содержания сырой золы Под сырой золой понимают остаток минеральных веществ, полученных после сжигания исследуемого продукта.

Проведение испытания. Навеску хвои массой 2-3 г (с точностью до 0,0002 г) помещают в заранее прокаленный и доведенный до постоянной массы тигель и сжигают в муфельной печи при температуре 600-700оС в течение 3 ч до превращения содержимого тигля в рыхлую массу. В охлажденный тигель приливают 1 мл концентрированной азотной кислоты и раствор выпаривают при слабом нагревании на плитке с асбестовой сеткой ( под тягой), затем тигель помещают в муфельную печь и нагревают до красного каления. Озоление проводят до исчезновения углистых частиц. Тиглю дают остыть, а затем помещают для охлаждения до комнатной температуры в эксикатор и взвешивают.

Повторным прокаливанием (по 30 мин каждое) доводят тигель до постоянной массы.

Обработка результатов. Содержание сырой золы в процентах вычисляют по формуле:

М1 – М Х = -------------- М где М1 – масса тигля с сырьем до сжигания, г;

М2 – масса тигля с золой после сжигания, г;

М3 – масса абсолютно сухой навески, г.

Получение биопрепарата – стимулятора роста растений Экспериментальная часть 1. Оборудование: Установка, состоящая из круглодонной колбы на 250 мл, обратного холодильника, термометра на 100оС, колбонагревателя, штатива с мешалкой, обеспечивающей скорость выщелачивания 100-150 об/мин.

В отсутствие установки эксперимент можно проводит в конической колбе на электрической плитке при периодическом перемешивании стеклянной палочкой.

2. Методика эксперимента. 50 г хвои сосны измельчают до крупности 0,5 1,0 мм и помещают в круглодонную (при нагревании в колбонагревателе) или коническую (при нагревании на плитке) колбу емкостью 250-300 мл, затем добавляют - 250 мл 2%-ного раствора гидроксида натрия и нагревают до температуры 45оС.

Продолжительность экстракции 1-2 ч. Полученный экстракт, содержащий около 4-5% экстрактивных веществ, фильтруется через фильтр «синей ленты», освобождается от твердого остатка, и упаривается до 50%-ного содержания сухого вещества.

Жидкая фаза, содержащая витамины, простые фенольные соединения, дубильные вещества, углеводы, азотсодержащие вещества, карбоновые кислоты представляет собой биопрепарат, стимулирующий рост растений.


Выход полученного продукта можно подсчитать по формуле:

М1 – М Х = -------------- 100, М где М1 – масса остатка на фильтре, г;

М2 – масса фильтра, г;

М3 – масса навески абсолютно сухого сырья, г.

3.6.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № ПОЛУЧЕНИЕ ЛЕГКОПЛАВКИХ СТЕКОЛ ИЗ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ КВАРЦЕВОГО СЫРЬЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Получение 10-15 г легкоплавкого цветного стекла из отходов переработки кварцевого сырья.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАБОТЫ.

Промышленное получение стекла, вяжущих, огнеупорных, керамических материалов основано на переработке природных силикатов и алюмосиликатов, конечной стадией которой является обжиг и сплавление.

При получении силикатных изделий и материалов реакции протекают в твердой фазе при температуре (0,8 или 0,9t), где t – температура плавления наиболее легкоплавкого из получаемых компонентов. Например, при совместном нагревании карбоната кальция и оксида кремния силикаты кальция получаются уже при 700-800оС, хотя самые легкоплавкие соединения в системе СаО-SiO2 плавятся около 1000оС.

Наибольшее влияние на скорость протекающих химических реакций в твердой фазе оказывают температура и степень измельчения веществ.

Вещества, образующие стекла, называются стеклообразователями. К ним относятся следующие оксиды: В2О3, GeO2, SiO2, P2O5, As2O5, Al2O3, V2O5 и др.

Свойства стекла определяются его составом. Например, ВаО, GeO2, PbO повышают показатель преломления стекла (оптическое стекло), Al2O3 увеличивает механическую прочность (тарная посуда) и т.д. Многие оксиды, растворяясь в стекле, сообщают ему соответствующую окраску. В наибольших количествах готовится простое силикатное стекло, которое имеет примерный состав (оконное стекло) Na2O CaO 6SiO2.

Приготовление стекла включает следующие стадии:

1) дробление или помол оксидов и их просев;

2) дозировка оксидов;

3) перемешивание оксидов;

4) варка стекла.

В лабораторных условиях варку стекла удобно проводить в электрических печах.

Особенно легко готовятся легкоплавкие стела – свинцовые и борсвинцовые, так как для их изготовления требуются сравнительно невысокие температуры. На базе этих стекол можно приготовить и окрашенные стекла.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ.

1. Шамотный, корундовый или фарфоровый тигель объемом 50-70 см3.

2. Тигельная электропечь.

3. Тигельные шипцы.

4. Жаровня с песком.

5. Кварцевый песок.

6. Борный ангидрид или борная кислота.

7. Безводные поташ или сода.

8. Прокаленные оксиды металлов PbO, CoO, Co3O4, NiO, V2O5, Cr2O3, MnO2, CuO, Cu2O, SnO2, Fe2O3.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Для приготовления прозрачных и легкоплавких стекол – борсвинцовосиликатных – можно рекомендовать следующие смеси (таблица 1):

Таблица Состав, % № Температура плавления, оС п/п Pb B2O3 SiO 84, 1 11,0 4,5 86, 2 10,6 3,4 87, 3 11,4 1,1 75, 4 15,0 10,0 Наиболее легкоплавкие борсвинцовые и свинцовосиликатные стела имеют состав (табл. 2):

Таблица Состав, % № Температура плавления, оС п/п PbО B2O3 SiO 1 92,7 7,3 2 86,6 13,4 3 93,7 6,3 4 61,4 38,6 5 70,4 - 29, 6 88,1 - 11, 7 91,8 - 8, Расчет ведут на 30-35 (10-15) г шихты. Предварительно оксиды растирают в ступке и просеивают через сито с мелкими отверстиями так, чтобы размер частичек был не более 0,1 мм. Оксиды взвешивают на весах с точностью до 0,01 г и тщательно перемешивают на листе бумаги или в ступке. Затем 8-10 н смеси всыпают в тигель и помещают его в нагретую печь. (Вследствие вспенивания расплавленная масса может переливаться через край тигля и испортить футеровку печи. Особенно вспенивание наблюдается при использовании борной кислоты!).

Полученная стекломасса должна быть совершенно однородной. Для этого ее выдерживают в расплавленном состоянии в течение 10-15 мин. Варка стекла ускоряется при перемешивании стекломассы проволокой. Однако, если для этой цели применяется не платиновая проволока, а, например, железная, то стекло немного загрязняется оксидами железа.

После окончания варки тигель вынимают из печи и стекло выливают на чистую железную или никелевую пластинку или керамическую плитку.

Для варки стекла оксид свинца PbO можно приготовить прокаливанием сурика, карбоната или нитрата свинца при 500ОС в течение 15-20 мин. Поташ и сода должны быть подсушены и прокалены при 500-600оС. Хранить эти вещества нужно в плотно закрытых склянках.

За неимением борного ангидрида для варки стекла можно воспользоваться борной кислотой. Поскольку она при нагревании сильно вспенивается, ее лучше перевести предварительно в борный ангидрид. Для этого ее нужно прокалить небольшими порциями (по 2-10 г) в платиновой или фарфоровой чашке при температуре 650оС. Вязкую массу выливают на железную, никелевую или керамическую плитку. Остывшую хрупкую массу разбивают на кусочки. Дальнейшее обевоживание нужно проводить небольшими порциями, по 2-3 г, в фарфоровой чашке или тигле при температуре около 650оС. За обезвоживанием необходимо все время наблюдать, так как вследствие вспенивания масса может вылиться из чашки и испортить муфель. Хранить борный ангидрид нужно в плотно закрытой склянке, так как он гигроскопичен. Порошок борного ангидрида, вводимого в шихту, приготавливается растиранием его в фарфоровой ступке. Ввиду того, что кусочки борного ангидрида при этом разбрасываются, на пестик нужно надеть лист бумаги, закрывающий ступку.

Получение окрашенного стекла.

На основе вышеперечисленных прозрачных стекол можно приготовить окрашенные стекла. Для этого к приготовленной шихте, дающей прозрачные стекла, нужно добавить оксид, сообщающий стеклу соответствующую окраску (таблица 3).

Таблица № п/п Краситель Количество оксида, Окраска % Оксид железа (П) Сине-зеленая 1 0,2-0, Оксид железа (Ш) Желто-зелена 2 0,3-0, Оксид кобальта (П) Синяя 3 0,003-0, Оксид никеля (П) Сине-зеленая 4 0,1-0, Оксид меди Голубая до синей 5 0,1-0, Оксид хрома Зеленая 6 0,05-0, Оксид марганца Дымчато-красная 7 0,01-0, Серебро (в виде нитрата) Желтая 8 0,1-0, Сера Черная 9 1- Диоксид олова Молочное стекло 10 5- Тальк Молочное стекло 11 5- Интенсивность окраски зависит от количества добавленного оксида. Для равномерного распределения красители перетирают с шихтой, но их можно добавить и в сплавляемую массу при осторожном покачивании тигля.

Серу для получения черного непрозрачного стекла нужно вводить после сплавления первых порций стекла прямо в жидкое стекло. Если же серу ввести в начале плавки, то она иногда выгорает.

3.7.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № ПОЛУЧЕНИЕ ЦВЕТНЫХ ТИТАНО-КРЕМНЕЗЕМНЫХ ПИГМЕНТОВ ИЗ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНОВОЙ РУДЫ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ ПИГМЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК Цель работы: Получение цветных титано-кремнеземных пигментов из «черных шламов» (отходов переработки титанового сырья) и определение пигментных свойств полученных продуктов.

Задачи работы:

1. Получение цветных (бежевых, серых, белых) титано-кремнеземных пигментов из отходов переработки титанового сырья путем их обработки фосфорной кислотой и ее солями.

2. Модифицирование цветных пигментов н-бутанолом и уайт-спиритом.

3. Изучение свойств титано-кремнеземных пигментов (маслоемкость, укрывистость) до и после модифицирования.

Теоретическое обоснование.

Пигменты-наполнители используют во многих отраслях химической промышленности. Помимо применения в лакокрасочной технике (в грунтовках, шпатлевках, красках, эмалях) наполнители используют в производстве пластмасс, резин, как компоненты отделочных составов в строительстве, в бумажной и керамической промышленности, в парфюмерии. Например, кремнеземные наполнители широко используются в шинной, резино-технической и кожевенной промышленности.

Обычно из-за высокой стоимости пигментный диоксид титана в чистом виде не используется. Для изготовления красок и эмалей различных расцветок применяют диоксид титана в смеси с цветными пигментами. Даже титановые белила, готовые к употреблению содержат 25-30% ТiO2 и 65-70% наполнителя, в качестве которого применяют барит, сульфат кальция, тальк, слюду и др.

Расширение ассортимента наполнителей возможно за счет использования в качестве сырьевого источника «черных шламов», получаемых при сернокислотной переработке флотационных титановых концентратов Ярегского месторождения на пигментный диоксид титана.

Цвет пигментов можно изменить, применяя для обработки различные минеральные кислоты и соли, например, пигменты светло-желтых тонов получают при обработке сырья фтористым натрием, светло-бежевых тонов – ортофосфорной кислотой, цветных – гидроборатом магния и т.п. и прокаливанием при температурах 500-900оС.

Методика эксперимента.

Титано-кремнеземный шлам («черный шлам») после отделения от сернокислых растворов титана высушивают при температуре 100-200оС до постоянного веса, размалывают до крупности – 0,075 мкм. Для получения титано-кремнеземного пигмента бежевого цвета шлам прокаливают при температуре 800-900оС в муфельной печи в течение 1 ч. Для получения титано-кремнеземных пигментов серого и серо-белого оттенков шламы обрабатывают ортофосфорной кислотой при Т:Ж = 1:0,5 и Т:Ж = 1:1, соответственно, или двузамещенным фосфорнокислым калием (10-20% от массы шлама) с последующим прокаливанием при 800-900оС в течение 2-3 часов (серые) и 900оС в течение 1-2 часов (серо-белые).

Полученные цветные пигменты после хемотермообработки растирают механическим путем и определяют их маслоемкость и укрывистость.

Для интенсификации процесса диспергирования шламы с остаточной влажностью 0,1-0,5% подвергают обработке неполярным растворителем уайт-спиритом и полярным растворителем н-бутанолом (Т:Ж = 1:1) при температурах кипения растворителей в течение 4-6 часов.

После обработки шламы высушивают и также, как и до обработки растворителями, определяют их маслоемкость и укрывистость.

Анализ основных свойств титано-кремнеземных пигментов (маслоемкость и укрывистость) проводят согласно ГОСТовских методик.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УКРЫВИСТОСТИ 1.

Сущность метода. Сущность метода определения укрывистости заключается в определении расхода краски в г/м2, нанесенной равномерным слоем до полного укрытия контрастной черно-белой поверхности.

Ход анализа. 5,0 г пигмента растирают с натуральной олифой на мраморной плите курантом до получения краски малярной консистенции. Полученную краску наносят равномерным слоем на стеклянную пластинку, имеющую контрастные черно-белые квадраты (рис.1).

Рис.1. Стеклянная пластинка с шахматным рисунком (длина пластинки 300 мм, ширина 100 мл, квадраты 25х25 мм).

При нанесении краски пластинку держат в левой руке. Кистью разносят краску сначала вдоль, а затем поперек, все время добавляя ее до полного укрытия контрастного рисунка. Пластинку с нанесенной краской кладут на лист белой бумаги и под углом 45оС рассматривают в отраженном свете. Если шахматный рисунок не просвечивает, то количество краски, использованное на полное укрывание пластинки, определяют по разности ее веса с краской и без краски. Взвешивание производят с точностью до 0,01 г.

Укрывистость пигмента в г/м2 (Х) вычисляют по формуле:

G1 G2 Х =--------------- S где G1 – количество краски, израсходованное на укрывание стеклянной пластинки, г;

G2 – содержание пигмента в готовой краске, %;

S – площадь стеклянной пластинки, укрытой краской, см2.

Расхождение между двумя параллельными определениями не должно превышать 5%, считая максимальную укрывистость за 100%.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАСЛОЕМКОСТИ.

Сущность метода заключается в определении количества масла, необходим ого для смачивания навески испытуемого пигмента до пастообразного состояния без растирания или применения сильного давления.

Ход анализа. Навеску пигмента, предварительного просушенного при 110оС до постоянного веса, взвешивают с точностью до 0,01 г и помещают в высокий химический стакан. Из микробюретки в него прибавляют льняное отбеленное масло с кислотным числом 3-5 мг едкого кали в количестве, равном 0,3 мл, затем по 2-3 капли и под конец по одной. После прибавления каждой порции масла пигмент перемешивают стеклянной палочкой.

Вначале образуются отдельные комочки, которые при дальнейшем прибавлении масла сливаются друг с другом. Точка насыщения пигмента маслом соответствует тому моменту, когда весь пигмент смочен маслом и образует сплошной комок. Этот момент является пределом определения. Общее время, затрачиваемое на все определение, не должно превышать 20 мин. Величину навески, необходимую для выполнения определения, выбирают исходя из ожидаемой маслоемкости, согласно данным таблицы 1.

Таблица Зависимость ожидаемой величины маслоемкости пигментов от величины навески Ожидаемая величина маслоемкости пигмента, Навеска пигмента, г г масла /100 г пигмента Менее 10 От 10 до 30 От 30 до 50 От 50 до 80 Свыше 80 Маслоемкость пигмента (М), выраженная в г масла, необходимого для смачивания 100 г пигмента, рассчитывают по формуле:

100 V d М = --------------, G где V - объем масла, израсходованный на определение, мл;

d – удельный вес масла, г/см3;

G – навеска пигмента, г.

Расхождение между результатами двух параллельных определений не должно превышать 2 г/100 пигмента.

Результаты работы заносят в таблицу 2:

Таблица Основные параметры получения цветных пигментов и анализ пигментных характеристик Маслоемкость, Укрывистость, Темпера Реагент, г/м г/100 г тура используемый для Цвет Т:Ж прокали получения пигмента До После До После вания, цветного пигмента о обработ обраб обрабо обрабо С ки отки тки тки Ортофосфорная кислота Фосфорно-кислый калий Фтористый натрий Гидроборат магния Обсуждение результатов работы и выводы.

На основании полученных данных эксперимента выявляют наиболее приемлемые параметры получения цветных пигментов с хорошей укрывистостью и маслоемкостью.

Контрольные вопросы.

1. Объяснить механизм действия кислот и солей при получении цветных пигментов.

2. Почему некоторые растворители способны интенсифицировать процесс диспергирования титано-кремнеземных пигментов?

3. Нарисовать схему утилизации черных шламов 3.8.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № ПОЛУЧЕНИЕ СУЛЬФАТА АЛЮМИНИЯ ИЗ БОКСИТОВ СРЕДНЕГО ТИМАНА Сульфат алюминия является наиболее распространенным коагулянтом, применяемым в водоочистке для обработки питьевых и промышленных вод, используется в целлюлозно-бумажной промышленности для проклейки бумаги, в текстильной промышленности в качестве протравы при крашении хлопчато-бумажных, шерстяных и шелковых тканей, при дублении кож, для консервирования дерева, в производстве древесно-волокнистых плит, в промышленности искусственных волокон.

Коагулирующие свойства сульфата алюминия обусловлены образованием коллоидного гидроксида алюминия и основных сульфатов алюминия в результате гидролиза. В процессе коагуляции Al(OH)3 коллоидные частицы примесей, находящиеся в воде, захватываются и выделяются вместе с гидроксидом алюминия в виде студенистых хлопьев.

Сульфат алюминия Al2(SO4)3 безводный представляет собой белые кристаллы, имеющие плотность 2,71 г/см3. Растворимость при 0оС равна 31,2 г, при 100оС 89 г в 100 г воды. Из водного раствора кристаллизуются бесцветные моноклинные кристаллы Al2(SO4)3 18Н2О, имеющие плотность 1,69 г/см3 (17оС) и обезвоживающиеся при 86,5оС.

На территории Республики Коми в качестве сырья для получения сульфата алюминия можно использовать бокситы Среднего Тимана, а после строительства глиноземного завода - отходы переработки бокситов – красные шламы.

Состав кремнийсодержащих бокситов одного из месторождений Среднего Тимана следующий: Al2O3 – 65-72%, SiO2 – 12-19%, TiO2 – 1-3%, Fe2O3 – 0,5-1,5%, H2O – 2-8%, CaO, MgO, Cr2O3 и др. – 1-3%.

Принципиальная аппаратурно-технологическая схема получения сульфата алюминия, разработанная ОАО «ВАМИ» представлена на рис.1.

Бокситы после измельчения (d 0,1 мм), выщелачиваются в течение часа при 150 160оС в 75-85%-ной серной кислоте, полученная пульпа охлаждается до температуры 25 35оС и центрифугируется: оборотная кислота направляется на выщелачивание бокситов, а твердый продукт растворяется при температуре 75-95оС в оборотном фильтрате второй ступени кристаллизации.

Полученный раствор отфильтровывается на фильтр-прессе, фильтрат направляется на вторую ступень кристаллизации, после охлаждения (t = 25-35оС) пульпа сульфата алюминия центрифугируется, соль направляется потребителям, оборотный раствор поступает на растворение соли, полученной при первой кристаллизации.

Материальный баланс опытного производства мощностью 3000 кг боксита /ч приведен на рис.2.

Экспериментальная часть.

1. Оборудование. Установка, состоящая из круглодонной колбы на 250 мл, обратного холодильника, термометра на 200оС, колбонагревателя, штатива с мешалкой, обеспечивающей скорость выщелачивания 100-150 об/мин.

2. Методика эксперимента. В круглодонную колбу, помещенную в колбонагреватель, наливают 150-200 мл 75-80%-ной серной кислоты, нагревают до 160оС и при постоянном перемешивании засыпают 100 г бокситов, измельченных до крупности – 0,074 мм. Выщелачивание проводят на протяжении 1,0 часа при температуре процесса 160оС. Затем пульпу охлаждают до температуры 25-35оС и отфильтровывают через стеклянный пористый фильтр. Полученный раствор упаривают при температуре 75 95оС в течение 1 ч, охлаждают и выкристаллизовывают сульфат алюминия. Полученные кристаллы отделяют от раствора, который возвращают вновь на выщелачивание бокситов.

Выход сульфата алюминия 180-190 г.

Полученный сульфат алюминия должен соответствовать техническому сернокислому алюминию ГОСТа 12966-67 (таблица 3).

Физико-химический анализ полученного сульфата алюминия провести по ГОСТовским методикам.

3.9.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № ПОЛУЧЕНИЕ МАЛЯРНОГО КЛЕЯ ИЗ ОТХОДОВ КОЖЕВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА С целью снижения негативного воздействия отходов кожевенного производства на окружающую среду большую их часть стремятся вовлечь в переработку для получения конечной продукции, такой как клей, удобрение, белковый гидролизат, кормовые дрожжи и др.

Для производства жидкого малярного клея используют дубленые неокрашенные отходы, спилок кож хромового дубления толщиной менее 0,4 мм, непригодный для производства искусственных кож, спилковую обрезь.

Технология изготовления жидкого малярного клея заключается в размачивании, раздубливании, разваривании кожевенных отходов, двух стадий отстаивания, между которыми их нейтрализуют серной кислотой. Затем идут стадии выпаривания, упаковки и консервирования с использованием сернокислого цинка.

Жидкий клей используют в строительстве, химической промышленности и других отраслях.

Экспериментальная часть Оборудование.

1.

Методика проведения эксперимента.

2.

50 г сырья, измельченного до крупности 25-50 мм, подвергают золению: выдержке в колбе при температуре 25-30оС в растворе смеси извести с кальцинированной содой (известь 10-12 г/л, кальцинированная сода 0,2-0,3 г/л) в течение 10-12 ч. После золения отходы промывают проточной водой, нейтрализуют сульфатом аммония и серной кислотой и снова промывают. Затем отходы подвергают термической обработке при температуре 58-60оС.

3.10.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКОГО СОСТАВА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ ГРАВИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ Цель работы: Определение морфологического состава ТБО гравиметрическим методом Теоретическое обоснование Твердые бытовые отходы (ТБО) образуются при разнообразной деятельности людей:

• в условиях жилья, • учреждений и подразделений различного профиля (административно управленческого, образовательного, медицинского, культурно-просветительного, спортивного и т.п.), • пунктов общественного питания, • улиц, • общественного транспорта, • мест отдыха и т.п.



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 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.