Введение к работе
Актуальность проблемы. Ассортимент хемосорбционных материалов и круг задач, решаемых с их помощью, с каждым годом все более расширяются В последние годы на кафедре химической технологии Энгельсского технологического института Саратовского государственного технического университета создан новый класс хемосорбентов - композиционные хемосорбци-онные волокнистые материалы «Поликон», получаемые методом поликонденсационного наполнения. Разработанные хемосорбенты хорошо зарекомендовали себя в сорбционных блоках при очистке сточных вод от синтетических поверхностно активных веществ, нефтепродуктов, фосфатов, азотаммонийных соединений. Однако современные тенденции развития аппаратурного оформления промышленных локальных очистных установок, а также разработка универсальных компактных многомодульных фильтров для частных домов и дачных участков, работающих при малых скоростях потока и небольших объемах пропускаемых вод, выдвигают ряд новых требований к свойствам применяемых хемосорбционных материалов.
В связи с этим разработка листовых композиционных хемосорбционных волокнистых материалов с высокими удельными сорбционными характеристиками приобретает особую значимость и актуальность
Цель работы. Разработка технологии листовых композиционных хемосорбционных волокнистых материалов "Поликон" с высокими удельными сорбционными характеристиками и исследование их структурных особенностей
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-подбор наиболее эффективных волокнистых наполнителей, на поверхности и в структуре которых проходит синтез и формирование ионитовых матриц;
-изучение особенностей кинетики процесса поликонденсации на предложенных волокнистых системах;
-отработка технологических параметров и технических приемов получения листовых композиционных хемосорбционных волокнистых материалов;
-исследование взаимосвязи химического состава и топологической структуры волокнистых систем с формируемой структурой ионитовых матриц;
-изучение физико-механических и эксплуатационных характеристик разработанных материалов.
Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что:
впервые изучены основные кинетические и термодинамические особенности процесса поликонденсации ионитовых матриц на основе клеевых нетканых материалов из вискозных, полиакрилонигрильных, полиэфирных волокон и их смесевых композиций;
впервые получена математическая модель описания кинетики процессов термостатирования и отверждения листовых КХВМ «Поликон», позволяющая оптимизировать технологический процесс;
предложена и разработана «сэндвич - конструкция» для получения листовых композиционных хемосорбционных волокнистых материалов с плотной
регулируемой топологической структурой, позволяющей применять их в качестве ультрафильтрационных и обратноосмотических мембран,
- выявлено каталитическое влияние вискозных волокон на процессы
структурирования и образования дополнительных межмолекулярных связей в
системе волокно - анионитовая матрица;
Практическая значимость работы заключается в следующем:
разработаны способы и определены условия получения листовых композиционных хемосорбционных волокнистых материалов «Поликон» с высокими удельными сорбционньши характеристиками;
показана высокая эффективность их применения в качестве хемосорбционных фильтров, возможность уменьшения объема сорбционного блока в 2,5 раза без изменения его производительности,
показана возможность и экономическая целесообразность применения материалов «Поликон» в качестве наполнителей каналов обессоливания для электродиализных установок и в качестве мембран для обратноосмотических и ультрафильтрационных систем;
материалы диссертации используются в учебном процессе для студентов химико-технологических и электрохимических специальностей
На защиту выносятся следующие основные положения:
выбор волокнистых систем для получения листовых материалов «Поликон» и комплексное исследование свойств хемосорбентов на их основе;
математическое описание кинетики процесса термостатирования и отверждения листовых КХВМ «Поликон»;
обоснование целесообразности применения листовых материалов КХВМ «Поликон» в качестве наполнителей каналов обессоливания электродиализных установок
технология «сэндвич - конструкции» при получении листовых материалов «Поликон» с плотной регулируемой топологической структурой,
Достоверность и обоснованность результатов исследований подтверждается комплексом независимых химических, физических методов исследований: инфракрасная спектроскопия, дифференциально - интегрально-сканирующая калориметрия, растровая электронная микроскопия (РЭМ) и рядом стандартных испытаний электрических и эксплуатационных свойств, которые проводились в лабораториях Энгельсского технологического института (г. Энгельс), Саратовского государственного технического университета (г. Саратов), Саратовского государственного университета (г. Саратов), Кубанского государственного университета (г Краснодар), Института физической химии и электрохимии им А Н. Фрумкина (г. Москва).
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных и Всероссийских конференциях, в том числе на: Международной конференции «Композит -2004» (Саратов, 2004), Международном симпозиуме восточно-азиатских стран по полимерным материалам и передовым технологиям «Композиты XXI века» (Саратов, 2005), Российской конференции с международным участием «Ион-
ный перенос в органических и неорганических мембранах» (Туапсе, 2006), Третьей Санкт-Петербургской конференции молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт - Петербург, 2007), конференции с международным участием «Ионный перенос в органических и неорганических мембранах» (Туапсе, 2007), Международном симпозиуме восточно-азиатских стран по полимерным материалам и передовым технологиям «Композиты XXI века» (Саратов, 2007).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 9 работах: 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 депонированная рукопись, б докладов на Всероссийских и Международных конференциях.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка использованной литературы. Текст диссертационной работы изложен на 126 страницах, содержит 32 рисунка и 14 таблиц. Диссертационная работа содержит 3 приложения. Список использованной литературы включает 155 источников.
Похожие диссертации на Разработка технологии и исследование свойств листовых композиционных хемосорбционных материалов "поликон"
