Введение к работе
В технологической практике многие соли тяжелых металлов в карбо-новых кислот предпочитают использовать в виде растворов, суспензий или паст в растительпых маслах, жирах или более сложлых многокомпонентных системах. Примерами таких композиций могут служить плавленные я осажденные сиккативы, полупродукты для жирующих составов я ряд других систем, выполняющих функции детергентов, мыл, ПАВ, моющих систем я т.д.
Классическим путем получения растворов мыл тяжелых металлов является синтез, выделение и очистка соответствующих солей металлов в нх последующее растворение (дн-пергнровапне) в предварительно подготовленных должным образом растительных маслах. Такой путь многостадиен, довольно длителен и па каждой стадии предусматривает образование довольно ш ирокого ассортимента отходов-загрязнений окружающей среды.
Насты солей снхкативирующих металлов получают путем высокотемпературного (250С и выше) взаимодействия выбранного растительного масла и оксидов соответствующих металлов. При этом даже а таких условиях процесс развивается и протекает довольно медленпо. Естественно, имеют место н побочные процессы конденсации, поставляющие довольно большие количества смол в целевой продукт. Сам метол в существующем исполнении огнеопасен, а условия работы персонала относятся к категории весьма тяжелых.
В противовес последнему трнбохимнчгское получение солей яз каслот и оксидов металлов в органических дисперсионных средах протекает в мягких температурных условиях (менее 50 С), быстро, с количественным превращением реагента в недостатке я не сопровождается образованием и накоплением смол. Но для него нужны свободные кислоты, а не траглацернды как таковые.
Возникла необходимость разработать низкотемпературный (100С а менее), экологически более чистый и малоотходный процесс получения солей нз растительных масел а жиров и оксидов (гндроксидов) тяжелых металлов, используя для этого стадию быстрого при компатных температурах тра-бохимического превращения каслот в соли. А для получения пулного количества кислот применить частичный кислотный гидролиз растительных масел пли жиров в присутствия близких к стехвонстрическвн количеств воды. Таким образом задача состояла в том. чтобы предварительно гндролязовоть растительное масло ила жир до 30-35%.пых степеней превращения трвгла-цернда и полученные при этом кислоты без существенного изменения соста-
ва среды трибохимически превратит;, в соли. Иными словами предстояло получить указанным способом примерно 30%-ные растворы или суспензии солей в частично гидролизованнон растительном масле или жире и показать, что такие композиции пригодны для целевого использования в различных отраслях промышленности. Одновременно выявить те положительные эффекты и преимущества по сравнению с имеющимися аналогами, которые будут предопределены указанным подходом к решению поставленных задач.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность тены. Любое химическое превращение протекает лучше всего, если берутся химически чистые реагенты, катализаторы и другие компоненты реакционной среды. И это вполне закономерно, поскольку любая примесь, тем более , если она присутствует в заметных количествах, может привести к конкурентоспособному одному или нескольким побочным направлениям, способных значительно ухудшить характеристики основного процесса В тех случаях, когда целевой продукт получается в результате нескольких последовательно проводимых индивидуальных процессов, с технологической точки зрения чаще всего целесообразно последние превратить в последовательные стадии одного процесса, причем даже тогда, когда такое превращение будет сопровождаться некоторой потерей в характеристиках каждой из зі их стадий. Это вытекает из того, что при индивидуальном проведении ряда последовательных процессов стадии выделения и очистки продукта предшествующего процесса (реагента следующего процесса) довольно сложны, за-тратвы, энергоемки и неизбежно сопровождаются образованием отходов-загрязнений окружающей среды. В этом плане тема диссертационной работы Трибохвмическое получение солей металлов из их оксидов (гидроксидов) в реакционных смесях кислотного гидролиза растительных масел и жиров" актуальна, тем более, что она касается процессов, имеющих непосредственную практическую значимость.
Цель исследования. Целью работы является моделирование объединенных в один процесс кислотного гидролиза растительных масел и жиров в слабооб-водненных средах и тркбохиннческого превращения оксидов (гидроксидов) металлов в солн жирных кислот, изучение кинетики и катализа индивидуальных указанных стадий с последующим использованием результатов для реализации смоделированного объединенного процесса на практике.
При этом предполагалось решить следующие задачи: 1. Изучать кинетику кислотного гидролиза растительных масел и жиров в слабообводненвых системах в навів условия для протекания процесса с тех-
нологическн приемлемыми скоростями, степенями гидролиза и прочими ус-ловнями при температурах не выше 100 С.
-
Изучить влияние всех компонентов реакционных смесей гидролиза на закономерности и характеристики трнбохнмического превращения оксидов (іидроксидов) металлов в соли жирных кислот.
-
Объединить процессы гидролиза и трнбохнмического получения солей в один и реализовать его в виде последовательных во временя стадий в одной реакторе.
Научная новизна заключается:
в количественных кинетических закономерностях кислотного гидролиза растительных масел и жиров в слабообводнениых средах при температурах 100С и ниже, в выборе вариантов для реализации в виде стадия объединенного процесса;
в оценке роли основных компонентов реакционных смесей стадии гидролиза на трибохнмнческое превращение оксидов (гндрокендов) многих металлов н соли жирных кислот и, как следствие, в формулировке требований к проведению стадии гидролиза и выборе оптимального варианта для объединенного процесса.
и прякіической реализации объединенною процесса в бисерной мельнице как едином реакторе для стадий індролнза и грибохимнческого получения солей;
в характеристике преимуществ объединенного процесса и получаемых в нем КОМПОЗИЦИЙ солей.
Научная и практическая ценность. Создана необходимая научная база для технолоіического оформления важного в практкчес» м отношении в, по существу, новою способа получения солей из растительных иасел н жаров как источника кислот и оксидов (гидрокендов) различных металлов. Данный способ реализуем в мяиих температурных условиях (ЮО'С и менее) а не сопровождается образованием и накоплением побочных продуктов - загрязнений окружающей среды.
Метолы_нс_следовання н_крщ^<шг П работе использован современный кинетический метод исследования с елементами физического в математического моделирования. Контроль осуществлялся методами рН-нетрвв в слабообводнениых оріаннческнх средах и нефелометрии, а также химическими методами количественного анализа.
Апрсбация^абош. Результаты выполнеппоя работы докладывалась ва Юбилейной конференции ученых Курскою политехнического института
(г.Курск, 1994 г.); 3-ей региональной конференции "Проблемы химии и хи-мимической технологии" (г.Воронеж, 199S г.); Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы хинин и химической технологии" (г.Курск, 1995 г.); 2-ой международной научно-технической конференции "Медико-экологические информационные технологии - 99" (г.Курск, 1999 г.).
Публикации. По материалам исследований опубликовано 9 работ, из них 2 статьи, патент РФ, 6 тезисов докладов. Результаты работы использованы при разработке методических указаний к лабораторным работам по дисциплине "Основы моделирования".
Структура и обьем диссертации. Работа изложена на/Йстраницах основного текста, состоит нз 5 глав, включает 42 рисунка, 7 таблиц, список литературы содержит 150 источников.
Личный вклад автора. Диссертантом выполнен весь обьем экспериментальных нсследований, проведены необходимые расчеты, обработка результатов о их анализ, сформулированы общие положения, выносимые на защиту, выводы и рекомендации.
