CC BY
15
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ, ПОЛИАМИНА И ВОЛОКНИСТОЙ ДОБАВКИ В ПРОЦЕССЕ ВЫДЕЛЕНИЯ КАУЧУКА ИЗ ЛАТЕКСА
Ю.Е. Шульгина, научный сотрудник, к.т.н., ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж С.С. Никулин, профессор, д.т.н., профессор, Воронежский государственный университет инженерных технологий,
г. Воронеж
Н.С. Никулина, преподаватель, к.т.н., Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
Производство синтетического каучука является потребителем колоссального количества природных ресурсов. Несмотря на постоянное внедрение разработок, направленных на усовершенствование аппаратурного оформления, методов управления, в действующих производствах присутствует ряд недостатков, к которым можно отнести загрязнение водных и воздушных бассейнов [1].
Поэтому необходимо проводить дальнейшие исследования, направленные на минимизацию воздействия на окружающую среду, повышения качественной и ценовой конкурентоспособности продукции.
Одним из перспективных направлений, в области коагуляции латексов, позволяющих снизить количество сбрасываемых загрязненных сточных вод, является применение катионных электролитов, таких как поли-К,К-диметил-К,К-диаллиламмонийхлорид (торговая марка ВПК-402, ТУ 2227-184-00203312-12-98), который выпускаются в промышленных масштабах и имеет следующее строение:
Интерес к использованию данного коагулянта базируется на том, что он может взаимодействовать с компонентами эмульсионной системы (мыла канифоли, таллового масла, сульфокислоты, лейканол) с образованием нерастворимых комплексов, которые захватываются в образующейся крошке каучука, что влияет на экологичность сточных вод.
В тоже время полимеры и сополимеры на основе четвертичных солей аммония обладают высокой стоимостью, что сдерживает их широкое применение в промышленных масштабах. Снизить их расход является актуальной задачей.
На основе полученных положительных экспериментов по применению магнитного поля [2, 3] в процессе выделения каучука из латекса, было выдвинуто
(— си2-си-ж—си2-)
п
И2С СИ2 / \
ИзС СИз
предположение о возможности применения электрического поля в изучаемом процессе. Наряду с использованием электрических полей, для снижения расхода коагулянтов, возможно применение комбинированного коагулянта, на основе четвертичной соли аммония и волокна. Волокнистыми наполнителями могу служить отходы текстильных предприятий. В качестве волокнистой добавки использовали капроновые и хлопковые волокна.
Изучение влияния электрического поля на процесс коагуляции проводили с использованием бутадиен-стирольного латекса СКС-30 АРК (ТУ 38.40355-99). В качестве коагулирующего агента применяли поли-К,К-диметил-К,К-диаллиламмонийхлорид (ВПК-402).
Для обработки латекса в электрическом поле применяли установку, описанную в работе [4]. Заданное количество латекса вводили в кювету, которую помещали в рабочую ячейку установки для проведения электрической обработки.
После обработки в кювету приливали рассчитанное количество коагулирующего агента, серной кислоты, волокнистой добавки и проводили коагуляцию по методике, описанной в работе [5]. Рабочая ячейка, представляющая собой обкладки плоского конденсатора, является основным элементом установки. Напряженность электрического поля изменялось расстоянием между обкладками конденсатора и изменением напряжения подаваемого тока. Высоковольтный трансформатор, подающий ток напряжением 10 кВ использовался, в качестве источника тока. Батареи конденсаторов создавали постоянное электрическое поле. В цепь установки включили вольтметр для контроля напряжения в цепи и напряженности поля. Автотрасформатор, подающий ток на высоковольтный трансформатор, использовали для изменения напряжения. Данная установка позволяет создавать постоянное электрическое поле напряженностью от 0 до 2000 В/см. Если напряженность электрического поля не превышала 1500 В/см, то при повышении напряжения подаваемого тока к рабочей ячейке и увеличении напряженности электрического поля возникало такое явление как «электрический пробой».
Напряжённость электрического поля изменяли от 300 до 900 В/см. Продолжительность обработки 15 мин.
На основе полученных экспериментальных данных, можно сделать следующие выводы:
- Применение в качестве коагулирующего агента полиаминов и волокнистых добавок способствует снижению содержания компонентов эмульсионной системы в сточных водах в 1,2-1,5 раза, снижая экологическую напряжённость водных объектов;
- Обработка латекса электрическим полем пред введением ВПК-402, серной кислоты, волокнистой добавки способствует снижению расхода коагулянта с 3,54,0 до 2,0-2,5 кг/т каучука;
- Чем больше напряженность электрического поля, тем при меньшем расходе коагулирующего агента достигается полнота коагуляции.
Важным и актуальным с практической точки зрения является оценка влияния обработки латекса магнитным полем на молекулярную массу выделяемого каучука.
Проведенные исследования показали, что действие магнитного поля на латекс не оказывает влияния на молекулярную массу выделяемого каучука. Это свидетельствует о том, что под действием магнитного поля не происходит каких-либо изменений молекулярной массы выделяемого каучука, т.е. не происходит структурирования и деструкции макромолекул.
Все образцы каучука СКС-30 АРК, выделенного по предлагаемой технологии, соответствуют предъявляемым требованиям.
Список использованной литературы
1. Аверко-Антонович И.Ю. Синтетические латексы / И.Ю. Аверко-Антонович. - М.: Альфа-М, 2005. - 125 с.
2. Никулин С.С. Особенности выделения каучука из латекса Ы,Ы-диметил-Ы,Ы-диаллиламмоний хлоридом при воздействии магнитным полем / С.С. Никулин, Ю.Е. Шульгина, Т.Н. Пояркова. // ЖПХ. - 2014. Т. 87. Вып. 7. - С. 974979.
3. Никулин С.С. Влияние воздействия магнитного поля на процесс коагуляции бутадиен-стирольного латекса СКС-30 АРК в присутствии поли-Ы,Ы-диметил-Ы,Ы-диаллиламмоний хлорида / С.С. Никулин, Ю.Е. Шульгина, Т.Н. Пояркова // ЖПХ. 2014. Т. 87. Вып. 11. - С. 89-92.
4. Шульгина Ю.Е. Выделение эмульсионного бутадиен-стирольного каучука катионными электролитами при воздействии полей и свойства эластомерных композиций: дисс. ... канд. техн. наук. Воронеж, 2015. - 136 с.
5. Пояркова Т.Н. Практикум по коллоидной химии латексов / Т.Н. Пояркова, С.С. Никулин, И.Н. Пугачева, Г.В. Кудрина, О.Н. Филимонова. М.: Издательский дом «Академия Естествознания», 2011. - 124 с.
