Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор 9
1.1. Состояние проблемы получения саженаполненных каучуков эмульсионной полимеризации 9
1.2. Ресурсосберегающие и экологические аспекты при производстве и переработке эластомеров 14
1.3. Жидкофазное наполнение эмульсионных каучуков 21
1.4. Определяющие факторы процесса получения вулканизатов на основе саже(масло)наполненных каучуков 26
1.5. Влияние полифункциональных добавок и примесей на физико-механические свойства вулканизатов на основе саженаполненных каучуков 34
2. Объекты и методы 40
2.1. Исходные продукты и их характеристика 40
2.1.1 Свойства синтетического латекса производства каучука СКС-30АРК 40
2.1.2. Техуглерод 41
2.1.3. Поверхностно-активные вещества и диспергатор НФ 42
2.2. Методы исследования 43
2.2.1. Определение химического потребления кислорода 43
2.2.2. Определение суммы смоляных и жирных кислот 44
2.2.3. Определение содержания лейканола спектрофотометрическим методом 46
2.2.4. Методика выполнения измерений рН в водах потенциометрическим методом 47
2.2.5. Методика выполнения измерений массовой концентрации хлорид-ионов меркуриметрическим методом 47
2.2.6 Методика приготовления суспензии технического углерода 49
2.2.7. Метод оценки технологических свойств СНК 50
2.2.8. Метод исследования реологических свойств СНК 51
2.2.9. Гель - золь анализ 52
2.2.10. Комплексное термическое исследование 56
2.2.11. Определение пласто-эластических свойств резиновых смесей физико-механических показателей вулканизатов 57
3. Экспериментальная часть и обсуждение результатов 58
3.1. Исследование процесса очистки высококонцентрированных стоков при получении водной дисперсии техуглерода 58
3.2. Изучение процесса получения водной дисперсии техуглерода при использовании компонентов сточной воды с производства СКС-ЗОАРК 74
3.3. Получение водной дисперсии техуглерода при использовании компонентов воздушных выбросов с производства эластомеров 77
3.4. Планирование эксперимента 83
3.5. Технологические свойства саженаполненных каучуков 88
3.5.1 .Термостабильность саженаполненных каучуков 88
3.5.2. Реологическое поведение саженаполненных каучуков СНК 92
3.5.3. Влияние переработки на структурные изменения СНК 99
3.6. Физико-механических свойства вулканизатов на основе саженаполненных каучуков 108
4. Описание принципиальной технологической схемы производства саженаполненных каучуков 118
Основные выводы 120
Список используемой литературы 122
Приложения 139
- Ресурсосберегающие и экологические аспекты при производстве и переработке эластомеров
- Влияние полифункциональных добавок и примесей на физико-механические свойства вулканизатов на основе саженаполненных каучуков
- Методика выполнения измерений массовой концентрации хлорид-ионов меркуриметрическим методом
- Изучение процесса получения водной дисперсии техуглерода при использовании компонентов сточной воды с производства СКС-ЗОАРК
Введение к работе
Эффект усиления эластомеров техуглеродом в значительной степени определяется его структурными характеристиками, поверхностной модификацией и способом диспергирования в каучуке. В последние десятилетия достигнут значительный прогресс в получении смесей технического углерода с полимерами путем смешения латекса с водной дисперсией наполнителя и последующей коагуляции химическими агентами.
Разработанные технологии получения саже(масло)наполненных каучу-ков — С(М)НК в СССР в семидесятые годы не позволили обеспечить преимущества по комплексу свойств в сравнении с вулканизатами, изготовленными обычным смешением сажи с каучуком на вальцах или в резиносмеси-теле, а также не устраняли экологическую безопасность производства. Благодаря явным преимуществам С(М)НК и конкурентным процессам наполненных полимеров в России вновь проявляется заинтересованность к созданию производств данных эластомеров.
Снижение запасов углеводородного сырья и ужесточение нормативных требований к сточным водам, газовым выбросам и образованию отходов в нефтехимических производствах диктуют изыскание новых источников сырья, в том числе вторичных ресурсов, к которым могут быть отнесены отходы производств эластомерных систем.
Производство эмульсионных каучуков характеризуется наличием большого количества высококонцентрированных стоков, которые в своем составе содержат загрязняющие компоненты, представляющие собой дефицитные продукты, в частности, мыла смоляных и синтетических кислот, а также бионеразлагаемый диспергатор — лейканол, наличие которого недопустимо в стоках, направляющихся на биологические очистные сооружения.
Подготовительные подразделения в производстве шин и РТИ характеризуется большим количеством воздушных выбросов, содержащих тонкодисперсные примеси, в виде техуглерода и ингредиентов резиновой смеси. Использование тканевых фильтров не обеспечивает требуемую степень очи-
5 стки, а использование мокрой доочистки осложнено образованием большого количества влажной сажи и других тонкодисперсных материалов, обезвоживание которых требует использования специального оборудования и/или технологии.
В этой связи достаточно актуальным направлением является создание процесса получения СНК, который позволяет использовать вторичные ресурсы и обеспечить экологическую безопасность производства.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ.
Создание экологически безопасного процесса получения саженапол-ненного каучука с использованием мыл диспропорционированной канифоли и синтетических жирных кислот, а также лейканол - дефицитных компонентов, извлекаемых из отходов производств; достижение высоких физико-механических показателей вулканизатов, полученных на основе СНК.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
выявление лимитирующих факторов процесса адсорбции техуглеро-дом мыл диспропорционированной канифоли и синтетических жирных кислот, а также диспергатора НФ - лейканола;
установление оптимальных параметров извлечения техуглерода и ингредиентов резиновой смесей из воздушных выбросов подготовительного подразделения производств шин и РТИ;
обеспечение глубокой очистки сточных вод производства эмульсионного каучука;
получение устойчивой водной дисперсии техуглерода;
создание оптимальных условий жидкофазного наполнения латексных систем дисперсией техуглерода;
исследование основных технологических параметров, определяющих стадии получения и переработки СНК;
изучение влияния лейканола, мыл диспропорционированной канифоли и синтетических жирных кислот на физико-механические свойства вулканизатов, полученных на основе СНК;
- проведение анализа результатов физико-механических показателей вулканизатов на основе СНК с учетом корректировки рецептуры резиновой смеси.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА.
Теоретически обоснована и экспериментально доказана целесообразность повторного использования при получении водной дисперсии техугле-рода дефицитных компонентов - мыл диспропорционированной канифоли и синтетических жирных кислот, а также лейканола, извлеченных из высококонцентрированных стоков производства эмульсионных каучуков.
Создан комплексный подход получения СНК с учетом экологической безопасности процесса, что позволяет устранить образование сильно загрязненных сточных вод, потерю дефицитных компонентов и практически исключить из состава стоков бионеразлагаемый лейканол.
Выявлено, что введение техуглерода, предложенным способом в бута-диен-стирольный каучук способствует снижению термоокислительных процессов в полимерной фазе СНК.
Установлено, что полученные СНК с использованием мыл диспропорционированной канифоли и синтетических жирных кислот, а также лейканола способствуют получению вулканизатов на их основе с высокими физико-механическими показателями, при этом необходима минимальная корректировка рецептуры и изменение последовательности введения ингредиентов резиновой смеси.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.
Предложено совмещение стадий приготовления суспензии техуглерода и очистки высококонцентрированных стоков производства эмульсионных каучуков, что позволило получить устойчивую суспензию техуглерода для производства СНК.
Разработан «мокрый» способ очистки воздушных выбросов от техуглерода и ингредиентов резиновой смеси в производстве шин и РТИ, с последующей их утилизацией в процессе получения СНК.
Расширена сырьевая база в производстве СНК за счет использования дефицитных компонентов, извлеченных их сточных вод, в качестве диспер-гаторов суспензии техуглерода.
Устранено вредное влияние на окружающую среду загрязняющих компонентов сточных вод и воздушных выбросов.
Сокращено время изготовления резиновых смесей на 20-30 % и исключено образование взрывоопасных концентраций аэрозолей в производстве РТИ.
Получены опытные образцы СНК и проведены производственные испытания резиновых смесей и изделий на их основе, что подтверждается; актами испытания. Результаты испытаний показали, что опытные образцы по совокупности свойств превосходят промышленные образцы.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.
Результаты работы докладывались на IX Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием) «Резиновая^ промышленность» в г. Москве, 2005 г.; на Всероссийской научно-практической конференции «Наука-производство-технология-экология» в г.Кирове, 2004 г., а также на научных конференциях Воронежской государственной технологической академии 2004, 2005 г. Получено два положительных решения о выдаче патента.
По результатам исследований опубликовано: 2 статьи в центральной печати, 2 доклада, тезисы к докладам — 3 на конференциях, два положительных решения на изобретение. Всего - 9 работ.
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, описания объектов и методов исследования, экспериментальной; части, выводов, списка использованных источников и приложений.
В аналитическом в обзоре проведен анализ состояния проблемы получения С(М)НК, обосновано использование жидкофазного наполнения эмульсионных каучуков и приведены определяющие факторы процесса получения вулканизатов на основе саженаполненных каучуков, а также выявлено влия-
8 ниє полифункциональных добавок и примесей на физико-механические свойства вулканизатов на основе СНК, при этом рассмотрены ресурсосберегающие и экологические аспекты при производстве и переработке эластомеров, что позволило определить задачи исследования.
Ресурсосберегающие и экологические аспекты при производстве и переработке эластомеров
Рост промышленного производства способствует образованию производственных отходов, которые представляют собой источник вторичных ресурсов, т.к. часто представляют собой некондиционные и побочные продукты.
Использование вторичных ресурсов зачастую требует меньших затрат, чем получение и применение кондиционного сырья для аналогичных целей. Определенный интерес представляет использование отходов в сочетании с другими материалами в производстве малоответственных резиновых изделиях, не требующих высоких физико-механических показателей, но отличающихся достаточной устойчивостью к воздействию внешних факторов. На пример [37], разработана технология получения эластомерных покрытий на основе диеновых каучуков и их отходов в присутствии некондиционных материалов: мела и технического углерода.
В качестве эластомерной основы кровельных материалов целесообразно использовать комбинации коагулюма бутадиен-стирольного каучука (БСК) со структурированной крошкой бутадиенового каучука (СКД) или структурированными отходами БСК. В источниках [38,39] приведены рецептура и условия покрытия, а также выявлены факторы, определяющие качественные показатели кровельной композиции.
Повышение эластических и физико-механических свойств резиновых смесей для твердых резин, а также улучшение технологичности их на всех стадиях переработки достигается при максимальном использовании производственных отходов - продукта первично обработанных частично вулканизованных резиновых смесей [40].
Известно [41], что в производстве бутадиен-нитрильных каучуков количество серума и промывных вод составляет 25-30 м на тонну каучука, с содержанием полимерных загрязнений от 20 до 3000 мг/дм3. Єточньте воды с высоким содержанием полимерных загрязнений нарушают режим работы биологических очистных сооружений, при этом потери полимера составляют - сотни тонн в год.
Несовершенный процесс очистки латексных стоков способствует образованию полимерных отходов в виде коагулюма, который не технологичен при переработке и не находит рационального применения [42], а наличие в производственных стоках латексов, стабилизированных неионогенными эмульгаторами, усложняет процесс их коагуляции и способствует образованию тонкодисперсной крошки [43].
Полимерные частицы в латексных стоках термодинамически неустойчивы и при попадании в общий канализационный коллектор, смешиваясь с другими химзагрязненными стоками, содержащими электролиты, самопроизвольно коагулируют. На образовавшихся частицах сорбируют органические загрязнения, образуя липкую массу, что используется для очистки в канализационных колодцах и отстойниках. Предварительное удаление полимерных загрязнений из сточных вод является необходимым условием безаварийной работы канализационных очистных объектов [44].
Одним из направлений [45-47] совершенствования технологии получения эмульсионных каучуков является разделение компонентов сточных вод мембранными методами. Снижение расхода дефицитных исходных веществ (алкилсульфоната натрия, калиевого мыла канифоли, лейканола), которые могут повторно использованы в производстве СК, достигается извлечением из сточных вод и их концентрированием методом ультрафильтрации.
Использование мембранной технологии [48,49] при очистке промывных вод производства бутадиен-стирольного каучука позволяет произвести разделение компонентов: мелкодисперсной крошки, эмульгатора и солей; На первой стадии промывную воду от мелкой крошки каучука очищают на трубчатых фильтрационных мембранах типа УАМ-500 при давлении 0,2 МПа, проницаемость составляет 92 % от первоначального объема. Фильтрат, полученный после ультрафильтрационной установки, подвергается концентрированию на обратно осмотических мембранах MFA-100 при давлении 5,0 МПА.
Промышленные образцы [50] установок обратного осмоса имеют производительность до 23000 л/сут, при этом расход электроэнергии составляет 0,75 - 3,00 кВт/м3 очищенной воды.
Низкая производительность мембранных установок, высокая энергоёмкость и зарастание трудно растворимыми соединениями пор ультрафильтрационных и обратно осмотических мембран, не позволяет их использовать при извлечении ПАВ из высококонцентрированных сточных вод производства эмульсионных каучуков.
Существуют и другие методы [44, 51 и 52]: ионного обмена, флотации, осаждение с коагуляцией, озонирование, облучение пучком ускоренных электронов, облучение гамма - излучением, адсорбция на активных углях, и др., которые используются при очистке сточных вод от ПАВ и диспергатора НФ - лейканола.
Для сорбции анионных ПАВ наиболее пригодны сильно- и среднеос-новные аниониты ЭДЭ-10П, АВ-16Г и АВ-17, которые используются в хлоридной форме, что позволяет получать наибольшую емкость по ПАВ (0,65мг-экв/гили 22,6 % мае.) и приемлемую схему регенерации. Однако, метод ионного обмена для очистки воды от ПАВ целесообразен при высоком их содержании (600-1000 мг/л) и невысоком содержании солей (не более 1 г/л) [51].
Извлечение ПАВ методом пенной флотации обусловлено адсорбцией на границе раздела вода-воздух. Пузырьки воздуха, на поверхности которых адсорбированы ПАВ, всплывают и образуют пенный слой, где концентрация ПАВ в несколько раз выше, чем в исходном стоке [44]. Следует отметить, что данный метод требует громоздкого оборудования и мало эффективен.
При использовании радиационных методов для очистки сточных вод требуется исключить наведенную радиацию в результате поглощения Y-квантов компонентами сточных вод, а также образование высокотоксичных веществ [53].
С экономической точки зрения озонирование, вероятно, целесообразнее проводить при таких условиях, когда молекулы ПАВ не находятся в мицеллярном состоянии. Если в сточной воде ПАВ находятся главным образом в виде мицелл, проще и дешевле применять для очистки сорбцию, со-осаждение, коагуляцию веществ [54].
Методом упаривания можно очистить фактически любые сточные воды до предельно допустимой концентрации. Однако на практике упаривание используют редко, поскольку требуются огромные энергозатраты на дистилляцию одного кубометра воды [54].
Исследования по коагулированию воды, содержащей синтетические ПАВ, развивались в двух направлениях: выявление действия ПАВ на скорость коагуляции и определение эффективности коагулянтов в отношении ПАВ. Наилучшими условиями удаления анионактивных ПАВ признана обработка воды сульфатом алюминия, доза 15-50 мг/м3 с последующим отстаиванием до величины рН 4,5-4,8 [55]. Однако, при этом наблюдается вторичное загрязнение воды коагулянтами.
Влияние полифункциональных добавок и примесей на физико-механические свойства вулканизатов на основе саженаполненных каучуков
Введение в полимерные композиции пластификаторов - монофункциональных органических продуктов, обладающих диспергирующей и пластифицирующей функцией, способствует снижению усиливающего эффекта углеродных наполнителей. В работе [113], изучено влияние и природа пластификаторов на свойства резиновых смесей и физико-механические характеристики вулканизатов.
Известно [115], что масла мягчители снижают степень диспергирования техуглерода в резинах. Однако эта закономерность применима к техническому углероду средней усиливающей способности, а также низкоструктурному техуглероду. В случае использования в качестве наполнителя резин высокоактивного с удельной поверхностью свыше 100 м/г и высокоструктурного техуглерода степень диспергирования также снижается. Повышение степени ароматичности масла способствует диспергируемости всех типов техуглерода, поэтому предпочтительно двухстадииное введение техуглерода с промежуточным введением масла.
Поли циклические ароматические углеводороды (нафталин, антрацен, фенантрен) предварительно нанесенные на поверхность технического углерода, являются эффективными диспергаторами наполнителя. Наибольшее положительное влияние на физико-механические свойства вулканизатов оказывает антрацен [115].
Выявлено [116], что изменение состояния поверхности технического углерода в результате нанесения термообработанного антрацена существенно влияет на структуру и свойства вулканизатов и в значительной мере сказывается на способности эластомерных композиций сопротивляться термоокислительному старению. По защитному действию модифицированный техугле-род располагается в следующий ряд: антрацен термообработанный на воздухе без антрацена исходный антрацен антрацен термообработанный в инерной среде.
Модификаторы, как правило, в отличие от пластификаторов являются полифункциональными соединениями, способствующими усилению наполненных эластомерных систем. Молекулы модификатора полимеризационным и конденсационным способом могут химически связываться между собой, с молекулами эластомера и частицами наполнителя, что расширяет энергетический спектр межфазных связей в резине [117,118].
Поверхностно-активные вещества существенно влияют на распределение техуглерода в полимере. [119]. Обработка канального техуглерода поверхностно-активными веществами устранила характерный для него эффект замедления вулканизации резин, повысила их прочностные характеристики [120].
Известно [121], что ПАВ — это класс веществ, обладающих чрезвычайно специфическим комплексом свойств. Они существенно влияют на характер взаимодействий на межфазных поверхностях, изменяют коллоидно-химическую природу систем и протекающих в них химических реакций. Поведение резиновых смесей, содержащих ПАВ, на различных технологических стадиях их приготовления и обработки сопровождаются многими процессами, которые протекают одновременно, накладываясь друг на друга и, в зависимости от природы используемого полимера и ингредиентов резиновых смесей, меняя свою направленность.
Стеариновая кислота и соли жирных кислот, являются традиционными ингредиентами резиновых смесей, облегчающими диспергирование труднорастворимых окислов металлов, ускорителей и наполнителей и улучшающими их технологические свойства. Однако, как показали результаты целого ряда исследований [122-124], такие соединения не просто облегчают диспергирование, но в значительной мере изменяют структуру полимера. Результа 36 ты исследований влияния ПЛВ на структуру, релаксационные и механические свойства резин приведены в работах [125].
Взаимодействие ПЛВ с полимером протекает по молекулярному механизму, что сопровождается не только адсорбцией его на межфазной границе, но и проникновением молекул ПАВ в приповерхностный слой упорядоченных структур с увеличением доли неупорядоченной части структуры полимера. Результатом этого в резинах, модифицированных линейными анионными ПАВ, является снижение размера глобул. Все это позволяет рассматривать ПАВ как структурные пластификаторы, меняющие межмолекулярное взаимодействие и влияющие на структурообразование полимеров [126].
Важное значение имеет влияние ПАВ на растворимость и диспергирование ингредиентов резиновых смесей. Как известно [121] растворимость многих вулканизующих веществ в малополярных полимерах крайне низка и составляет десятые и сотые доли процента. Между тем кинетические закономерности процесса вулканизации и топология вулканизационных структур определяется характером распределения низкомолекулярных веществ в объеме полимера.
В начале взаимодействие вулканизующих агентов между собой и полимером происходит в условиях неоднородного распределения реагентов по объему полимера. Это приводит к неравномерному распределению поперечных связей в вулканизате. Такая неоднородность в процессе вулканизации возрастает в связи с возникновением областей с повышенной полярностью [127].
В работе [128] установлено, что дисперсность серы в резинах, модифицированных ПАВ, увеличивается, что положительно влияет на процесс вулканизации и свойства вулканизатов [129].
Методика выполнения измерений массовой концентрации хлорид-ионов меркуриметрическим методом
Для контроля процесса очистки сточных вод выяснилась необходимость в разработке простого и быстрого метода анализа исходной и обработанной воды на содержание лейканола. Решение этой задачи осуществляли прямым спектрофотометрическим определением лейканола в воде без предварительного экстрагирования. Известно, что водные растворы лейканола дают два характерных максимума поглощения в ультрафиолетовой области при длине волны 227 и 275 нм. Для повышения чувствительности в основу анализа была положена величина пика при длине волны 227 нм, так как удельный коэффициент поглощения при длине волны 275 нм примерно в 15 раз меньше, чем при длине 227 нм. Анализ проводили на спектрофотометре СФ-46. При работе с модельны-ми растворами лейканола, приготовленными на дистиллированной воде, калибровку проводили по значению оптической плотности в зависимости от концентрации (см. Приложение А).
Анализ серума проводили следующим образом. В мерную колбу объемом 250 см3 вводили 20 см анализируемой воды с помощью пипетки. Затем до метки добавляли дистиллированную воду. Колбу встряхивали и полученным раствором заполняли кварцевую кювету толщиной 10 мм. В сравнительную кювету наливали дистиллированную воду. Время анализа вместе с подготовкой пробы составляло 5 мин, воспроизводимость метода, характеризуемая коэффициентом вариации, близка к 4 % при анализе воды с концентрацией лейканола от 0,5 мг/дм3 до нескольких грамм на дм3. Предлагаемый метод анализа позволяет осуществить быстрый контроль содержания лейканола в серуме. Метод определения величины рН проб воды основан на измерении ЭДС электронной системы, состоящей из стеклянного электрода, потенциал которого определяется активностью водородных ионов, и вспомогательного электрода сравнения с известным потенциалом. Измерение проводим следующим образом. Включаем прибор. Проверяем его по буферным растворам. Затем наливаем анализируемую пробу в химический стакан, опускаем электроды и фиксируем значение рН. Меркуриметрический метод определения массовой концентрации хлорид-ионов основан на взаимодействии хлорид-ионов с ионами ртути (II) с образованием малодиссоциированного соединения хлорида ртути. Избыток ионов ртути (II) образует с индикатором дифинилкарбазоном в кислой среде (рН=2,5±0,2) окрашенное в фиолетовый цвет комплексное соединение, при проявлении которого прекращают титрование. Резкость перехода окраски индикатора в значительной мере зависит от соблюдения правильного значения рН раствора. Точное установление рН предусмотрено в ходе определения использованием смешанного индикатора и азотной кислоты. Отмеряют достаточный для измерения объем профильтрованной и обработанной при необходимости анализируемой пробы, переносят в коническую колбу для титрования, доводят, если необходимо, объем до 100 см3 дистиллированной водой, добавляют 0,3 см3 смешанного индикатора. Если анализируемый раствор окрашивается в желтый цвет, то добавляют по каплям раствор гидроокиси натрия до перехода желтой окраски в синюю. Затем вводят по каплям раствор азотной кислоты до желтого окрашивания раствора, дополнительно приливают 1 см3 раствора азотной кислоты (анализируемый раствор должен иметь р#=2,5±0,2) и титруют раствором азотнокислой ртути до фиолетового окрашивания. Если после добавления смешанного индикатора анализируемая проба окрашивается в синий цвет, то, исключив добавление раствора гидроокиси, натрия добавляют по каплям раствор азотной кислоты и далее все как указано выше. Холостое измерение проводят со 100 см3 дистиллированной воды, проводя через весь ход анализа. При анализе проб воды выполняют не менее двух параллельных определений. Содержание хлорид-ионов X (мг/дм ) рассчитывают по формуле г_( -К,)-С-35,45-1000 где V„ - объем раствора азотнокислой ртути, пошедший на титрование анализируемой пробы, см ; V„ - объем раствора азотнокислой ртути, пошедший на титрование холостой пробы, см ; С - концентрация раствора азотнокислой ртути; 35,45 — молярная масса эквивалента хлорида иона; V- объем пробы, взятой на анализ, см3. Данная методика применялась для приготовления суспензии технического углерода марок К354, П234, П324, П514, П803. Для этого берем четыре навески каждой из марок технического углерода из расчета 25, 50, 75, 100 г на литр серума. Затем перемешиваем механической мешалкой в течение 15 минут каждую из приготовленных суспензий. Для разделения технического углерода и серума используем центрифугу лабораторную ОПи-8.Разделение суспензии проводим в два этапа при 6000 об/мин по 5 минут. Отделенный серум подвергаем анализу. Лабораторная установка представлена на Рисунке 2.1. Узел приготовления суспензии техуглерода, очистки серума и модельного раствора калиевого мыла талового масла (К.М.Т.М) сорбцией с использованием углеродного сорбента включает колбу (1) вместимостью 3 дм3, в которой помещена сточная вода-серум.
В нее засыпают 20 г технического углерода (сажу П234 или П324) и интенсивно перемешивают систему механической мешалкой (2),приводимой в движение электродвигателем (3) с регулируемым числом оборотов. Перемешивание проводят в течение 30 минут.
Концентрирование суспензии техуглерода осуществляется отстаиванием в колбе в течение 14 часов. Осветленную часть очищенного серума отделяли сифонированием от основной части концентрата техуглерода, занимавшего 100 см3. Осветленную часть очищенного серума отделяют сифонированием от основной части концентрата техуглерода, занимавшего объем 100 см3.
Изучение процесса получения водной дисперсии техуглерода при использовании компонентов сточной воды с производства СКС-ЗОАРК
Известно, что водные растворы лейканола дают два характерных максимума поглощения в ультрафиолетовой области при длине волны 227 и 275 нм. Для повышения чувствительности в основу анализа была положена величина пика при длине волны 227 нм, так как удельный коэффициент поглощения при длине волны 275 нм примерно в 15 раз меньше, чем при длине 227 нм.
Анализ проводили на спектрофотометре СФ-46. При работе с модельны-ми растворами лейканола, приготовленными на дистиллированной воде, калибровку проводили по значению оптической плотности в зависимости от концентрации (см. Приложение А). Анализ серума проводили следующим образом. В мерную колбу объемом 250 см3 вводили 20 см анализируемой воды с помощью пипетки. Затем до метки добавляли дистиллированную воду. Колбу встряхивали и полученным раствором заполняли кварцевую кювету толщиной 10 мм. В сравнительную кювету наливали дистиллированную воду. Время анализа вместе с подготовкой пробы составляло 5 мин, воспроизводимость метода, характеризуемая коэффициентом вариации, близка к 4 % при анализе воды с концентрацией лейканола от 0,5 мг/дм3 до нескольких грамм на дм3. Предлагаемый метод анализа позволяет осуществить быстрый контроль содержания лейканола в серуме. Метод определения величины рН проб воды основан на измерении ЭДС электронной системы, состоящей из стеклянного электрода, потенциал которого определяется активностью водородных ионов, и вспомогательного электрода сравнения с известным потенциалом. Измерение проводим следующим образом. Включаем прибор. Проверяем его по буферным растворам. Затем наливаем анализируемую пробу в химический стакан, опускаем электроды и фиксируем значение рН. Меркуриметрический метод определения массовой концентрации хлорид-ионов основан на взаимодействии хлорид-ионов с ионами ртути (II) с образованием малодиссоциированного соединения хлорида ртути. Избыток ионов ртути (II) образует с индикатором дифинилкарбазоном в кислой среде (рН=2,5±0,2) окрашенное в фиолетовый цвет комплексное соединение, при проявлении которого прекращают титрование.
Резкость перехода окраски индикатора в значительной мере зависит от соблюдения правильного значения рН раствора. Точное установление рН предусмотрено в ходе определения использованием смешанного индикатора и азотной кислоты. Отмеряют достаточный для измерения объем профильтрованной и обработанной при необходимости анализируемой пробы, переносят в коническую колбу для титрования, доводят, если необходимо, объем до 100 см3 дистиллированной водой, добавляют 0,3 см3 смешанного индикатора. Если анализируемый раствор окрашивается в желтый цвет, то добавляют по каплям раствор гидроокиси натрия до перехода желтой окраски в синюю. Затем вводят по каплям раствор азотной кислоты до желтого окрашивания раствора, дополнительно приливают 1 см3 раствора азотной кислоты (анализируемый раствор должен иметь р#=2,5±0,2) и титруют раствором азотнокислой ртути до фиолетового окрашивания. Если после добавления смешанного индикатора анализируемая проба окрашивается в синий цвет, то, исключив добавление раствора гидроокиси, натрия добавляют по каплям раствор азотной кислоты и далее все как указано выше. Холостое измерение проводят со 100 см3 дистиллированной воды, проводя через весь ход анализа. При анализе проб воды выполняют не менее двух параллельных определений. Содержание хлорид-ионов X (мг/дм ) рассчитывают по формуле г_( -К,)-С-35,45-1000 где V„ - объем раствора азотнокислой ртути, пошедший на титрование анализируемой пробы, см ; V„ - объем раствора азотнокислой ртути, пошедший на титрование холостой пробы, см ; С - концентрация раствора азотнокислой ртути; 35,45 — молярная масса эквивалента хлорида иона; V- объем пробы, взятой на анализ, см3. Данная методика применялась для приготовления суспензии технического углерода марок К354, П234, П324, П514, П803. Для этого берем четыре навески каждой из марок технического углерода из расчета 25, 50, 75, 100 г на литр серума. Затем перемешиваем механической мешалкой в течение 15 минут каждую из приготовленных суспензий. Для разделения технического углерода и серума используем центрифугу лабораторную ОПи-8.Разделение суспензии проводим в два этапа при 6000 об/мин по 5 минут. Отделенный серум подвергаем анализу. Лабораторная установка представлена на Рисунке 2.1. Узел приготовления суспензии техуглерода, очистки серума и модельного раствора калиевого мыла талового масла (К.М.Т.М) сорбцией с использованием углеродного сорбента включает колбу (1) вместимостью 3 дм3, в которой помещена сточная вода-серум. В нее засыпают 20 г технического углерода (сажу П234 или П324) и интенсивно перемешивают систему механической мешалкой (2),приводимой в движение электродвигателем (3) с регулируемым числом оборотов. Перемешивание проводят в течение 30 минут. Концентрирование суспензии техуглерода осуществляется отстаиванием в колбе в течение 14 часов. Осветленную часть очищенного серума отделяли сифонированием от основной части концентрата техуглерода, занимавшего 100 см3. Осветленную часть очищенного серума отделяют сифонированием от основной части концентрата техуглерода, занимавшего объем 100 см3.
