Введение к работе
з
Введение. Основное направление защиты окружающей среды - предотвращение загрязнений непосредственно в технологическом цикле и использование побочно образующихся продуктов в различных отраслях народного хозяйства. Современная технико-технологическая база промышленности не позволяет осуществить без дополнительных энерго- и ресурсозатрат глубокую очистку отходов, чтобы их использовать как товарный продукт, что становится экономически невыгодным.
\_*дним из мкоготокналсных отходов, образующихся б целом по стране з количестве сотен тысяч тонн, является отход производства полимеров, использующих в качестве ацилиругощих средств уксусный ангидрид и уксушгую кислоту, например производство ацетилклетчатки (кино-, фотоматериалы и др.), также производство сополимеров на основе винилацетата и вииилхлорида, с последующим их гидролизом в гидроксилсодержащий полимер и производство полимерных материалов типа спандекса. Во всех указанных многотоннажных процессах, широко реализуемых в нашей стране и за рубежом, в виде отходов образуются соли уксусной кислоты (ацетаты). Известные методы переработки ацетатсодержащих отходов в полезные продукты требуют значительных материальных и энергетических затрат, практически новых производств. Поэтому эти отходы направляются !в отвал. Локальные скопления этих отходов отрицательно влияют на окружающую среду. Локализация, даже веществ 4 класса опасности, к которым относятся ацетаты, является угрозой окружающей среды, так как они обладают большой растворимостью и в силу этого в больших концентрациях угнетающе действуют на бактериальную сферу почвы, на окружающую растительность и водохранилища. Это выводит из хозяйственного пользования большие земельные площади. Значительный объем отходов делает актуальным методологию применения этих отходов, в частности в строительстве для замены используемых в настоящее время противоморозных добавок при приготовлении бетонов.
Объемы укладываемого бетона с добавками в целом по стране составляют около 100 млн. м , почти 40% монолитного и сборного бетона и железобетона. По применению противоморозных добавок мы занимаем ведущее положение в мире. Многие из этих добавок являются высокотоксичными веществами, что делает процесс приготовления бетонных смесей опасным для окружающей среды и требует охранных мероприятий. Так, широкоприменяемый в качестве противоморозной добавки в бетон, нитрат натрия относится к 3-у классу опасности. В частности, попадая в пищевую цепочку, нитраты преобразуются в нитриты и другие еще более опасные нитросоединения, обладающие мощным мутагенным биологическим воздействием. Ацетаты же участвуют в биологической деятельности микроорганизмов, являясь их естественным продуктом. Ацетаты добавляют в корм домашним животным. Ацетаты применяют как мочегонное средство, согласно Машковскому М. Д., главным образом при отеках, связанных с нарушением кровообращения. Суточная доза для взрослых 5 - 10 г. Замена только нитратов, как противоморозных добавок, на ацетатсо-держащие отходы позволило бы обезвредить значительную часть их без привлечения дополнительных энергетических и материальных ресурсов.
Другим объектом, где возможно широкомасштабное использование аце-. татсодержащих отходов, является замена хлоридосодержащих препаратов, используемых в качестве противогололедных средств для борьбы с зимней v скользкостью на автодорогах. Хлориды, накапливаясь в почве, в зоне наибольшего количества корней растений, угнетающе действуют на них. Кроме того, они обладают способностью накапливаться во времени, увеличивать электропроводность почвы, способствуя тем самым, развитию коррозионных процессов в коммуникационных сетях (водопроводной, газотрубной и пр.), что, в свою очередь, провоцирует явления, приводящие к нарушению окружающей среды. Использование ацетатсодержащих отходов в качестве преларатов для борьбы с ^ зимней скользкостью на автодорогах, в случае замены хлоридосодержащих средств, позволяет использовать до миллиона тонн отхода в год. Предлагаемые способы утилизации ацетатсодержащих отходов являются особенно актуаль-
ными для регионов, имеющих длительный зимний период, а это две трети территории России. Учитывая, что потребность в добавках в бетон и в противогололедных препаратах настолько велика, что применение любого из предлагаемых способов защиты окружающей среды позволит одновременно полностью решить задачу по утилизации ацетатсодержащих отходов даже в случае значительного увеличения объемов производств, связанных с образованием данных отходов и решить также ряд экологических проблем в строительстве. Из вышесказанного вытекает, что проблема утилизации ацетатсодержащих отходов, замена нитратов и хлоридов в производстве строительных изделий является очень актуальной.
Актуальность работы, определяется решеїшем проблемы загрязнения окружающей среды крупнотоннажными ацетатсодержащими отходами через использование их в строительстве посредством замены более агрессивных по отношению к окружающей среде нитратов и хлоридов, используемых в настоящее время, без привлечения дополнительных энергетических и материальных средств.
Перспективным методом защиты окружающей среды является переработка отходов в строительстве в производстве строительных материалов, учитывая особенности физико-химических превращений, протекающих при образовании бетонов с участием ацетатов. Учитывая особенности физико-химических процессов перехода одного агрегатного состояния (твердая фаза) в другое агрегатное состояние (жидкая фаза) при добавлении в систему "лед-вода" ацетатов, можно предположить высокую эффективность использования апетятсодержа-щих отходов и для борьбы с гололедом на автодорогах. Следует отметить, что при этом ликвидируется высокая токсичность веществ, используемых в бетонных смесях (нитраты) и хлоридных материалов как антигололедных средств.
В данной работе предлагаются методы охраны окружающей среды от ацетатсодержащих отходов75Гкачестве: 1) добавки в бетоны; 2) замены арггиго-лоледного средства для борьбы с зимней скользкостью на автодорогах на основе используемых в настоящее время хлоридов.
Данная работа выполнялась в соответствии с Региональной научно-технической программой «Экология Нижней Волги на 1994-2000 годы» (Постановление Государственного Комитета РФ по высшему образованию №166 от 22.11.93). Цель работы.
Исключение загрязнения окружающей среды ацетатсодержащим отходом посредством его широкомасштабного использования в производстве бетонов, а также и как антигололедного средства, для замены экологически более опасных добавок (нитратов) и хлоридов, применяемых в строительстве. Задачи исследований:
Изучение способов охраны окружающей среды от ацетатсодержащих отходов. Обоснование рациональных методов и режимов утилизации и разработка практических рекомендаций по использованию ацетатсодержащих отходов: в производстве бетонов и цементных растворов улучшенного качества; как альтернативы хлоридосодержащим препаратам, используемым в качестве средств борьбы с зимней скользкостью на автодорогах; замена более токсичных веществ, используемых в качесгве добавки в бетоны. Научная новизна:
впервые предложены способы утилизации крупнотоннажных ацетатсодержащих отходов, исключающие загрязнение ими окружающей среды и не требующих дополнительных энергетических и материатьных затрат;
предложен способ замены ядовитых нитратов в производстве строительных бетонных изделий на ацетатсодержаздие отходы;
впервые изучен и предложен метод защиты окружающей среды от использования хлоридов в качестве противогололедных препаратов через замену их аце-татсодержащими отходами;
исследованы качественные и количественные экологические и ресурсосберегающие показатели метода использования ацетатсодержащих отходов в производстве строительных бетонных изделий;
- определены экологические и ресурсосберегающие показатели метода исполь
зования ацетатсодержащих отходов в качестве противогололедного препарата
для борьбы с зимней скользкостью па автодорогах.
Практическое значение:
результаты исследований позволяют избежать крупномасштабного загрязнения окружающей среды ацетатсодержащими отходами, используя их в строительстве для замены экологически опасных нитратов;
замена хлоридов на ацетатсодержащие отходы в процессах зимней эксплуатации дорог позволяет снять проблему засоления почвы, природных вод и угнетения жизнедеятельности придорожной растительности;
разработаны технологические рекомендации использования твердых и жидких ацетатсодержащих отходов в строительном производстве;
новизнз разработок подтверждена: заявка 99124458, приоритет от г. Достоверность научных положений подтверждена экспериментально с использованием современных методов и средств исследований, планированием необходимого объема экспериментов, проверена в производственных условиях. Внедрение результатов исследований.
Совместно с МП «Жилкомхоз» г. Волгограда проведены производственные испытания отхода в качестве антигололедного средства, принято решение о целесообразности его использования.
СМУ «Бинкожилстрой», ООО «Комплектстрой» и др. используют в производстве, как добавку в бетон ацетатсодержащий отход («карбоксилат На-ТПИЯ»^
Разработаны и приняты к исполнению «Рекомендации по применению модифицирующей добавки карбоксилат натрия для бетонных смесей», «Рекомендации по применению в качестве препарата для борьбы с зимней скользкостью на автодорогах карбоксилата натрия». Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы и результаты исследования докладывались на первом международном симпозиуме «Особо охраняемые
территории и формирование здорового образа жизни», 1997 г. (г. Волгоград); на международной научно-практической конференции «Экологическая безопасность и экономика городских и теплоэнергетических комплексов», 1999 г. (г. Волгоград); на республиканской конференции молодых ученых «Химические науки. Химические технологии», 1999г. (г. Самара).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 7 работах, в том числе 2 научные статьи, 5 тезисов докладов, «Рекомендации по применению модифицирующей добавки карбоксилат натрия для бетонных смесей», «Рекомендации по применению в качестве препарата для борьбы с зимней скользкостью на автодорогах карбоксилата натрия», получено положительное решение по заявке на предполагаемое изобретите «Способ предотвращения скользкости дорожных покрытий».
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, включает 16 таблиц, 34 рисунка, список литературы из 160 наименований, 11 приложений. На защиту выносятся:
