CC BY
10
3. Leonovich I.I. and Pozhakh N.V. Vestnik Belorusskogo Natsionalnogo Tekhnicheskogo Universiteta. 2010 ; № 4 : 8-12 (in Russian).
4. Serdiuk A.M., Polka N.S., Makhniuk V.M., Savina R.V. and Mohylnyi S.M. Hihiiena planuvan-nia ta zabudovy naselenykh mists na varti hromadskoho zdorovia (do 85-richchia yuvileiu DU "Instytut hromadskoho zdorovia im. O.M. Marzieieva NAMNU" [Hygiene of Planning and Development of Human Settlements on the Watch of Public Health (in Commemoration of the 85-th Anniversary of O.M. Marzieiev Institute for Public Health, NAMSU)]. Kyiv : Medinform ; 2017 : 271 p. (in Ukrainian).
5. Pro yakist atmosfernoho povitria ta chystishe povitria dlia Yevropy : Dyrektyva 2008/50/EU Yevropeiskoho Parlamentu ta Rady Yevropy vid 21.05.2008. [On the Ambient Air Quality and the Cleaner Air for Europe: Directive 2008/50/EU of the European Parliament and of the Council, 21.05.2008] URL : http://zakon. rada.gov. ua/go/994 _950 (in Ukrainian).
6. Pro ekolohichnu vidpovidal-nist za poperedzhennia ta likvi-datsiiu naslidkiv zavdanoi navkolyshnomu seredovyshchu shkody : Dyrektyva 2004/35/EU Yevropeiskoho Parlamentu ta Rady Yevropy vid 21.04.2004 [On the Environmental Responsibility for the Prevention of Environmental Impact: Directive 2004/35/EU of the European Parliament and the Council, April 21, 2004]. URL : http://zakon. rada.gov. ua/laws/show/994_965
7. Pro otsinku vplyvu na dovkil-lia : Zakon Ukrainy [On the Environmental Impact Assessment : Law of Ukraine]. URL : http://zakon3.rada.gov.ua/ aws/show/2059-19 (in Ukrainian).
8. Derzhavni sanitarni pravyla planuvannia ta zabudovy naselenykh mists : DSP 173-96 [State Sanitary Rules for Planning and Building of the Settlements : SSR 173-96]. In : Zbirnyk vazhlyvykh ofitsiinykh materialivz sani-tarnykh i protyepidemichnykh pytan [Collection of the Important Official Materials on Sanitary and Anti-Epidemic Issues]. Kyiv ; 1996 ; 5 (1) : 8-93 (in Ukrainian).
9. Mistobuduvannia. Planuvannia i zabudova miskykh ta silskykh poselen : DBN 360-92** [Town-Planning. Planning and Building of Urban and Rural Settlements : SBN 360-92**]. Kyiv : Minrehionbud; 1993 : 54 p. (in Ukrainian).
Hagitiwna go pega^iï 18.12.2018
УДК 629.113:504.06:574.629 https://doi.org/10.32402/
dovkil2019.02.046
ECOLOGICAL AND HYGIENIC ESTIMATION OF THE CONSTRUCTION MATERIALS FILLED WITH CRUSHED POLYMER WASTE WITH SURFACTANTS DEPOSITED ON THE SURFACE IN AGGRESSIVE ENVIRONMENTS
Malyshevska O.S.
ЕКОЛОГО-Г1Г1СН1ЧНА ОЦ1НКА ВПЛИВУ НА ДОВК1ЛЛЯ БУД1ВЕЛЬНИХ МАТЕР1АЛ1В, НАПОВНЕНИХ ПОДР1БНЕНИМИ ПОЛ1МЕРНИМИ В1ДХОДАМИ, З НАНЕСЕНОЮ НА ПОВЕРХНЮ ПАР
i зростанням обсяпв накопи-чення твердих побутових вщхо-дiв особливо! гостроти набувае проблема Тх переробки та ути-лiзацií як найбшьш об'емно! складовоТ. Вщомо, що в УкраТ'ш щорiчно утворюеться понад 1 млн. тонн полiмерних вiдходiв, i лише близько 18% з них пере-робляеться, а шша частина потрапляе на пол^они для захоронення. Для законодав-чого виршення проблеми поводження з твердими побу-товими вщходами на розглядi перебувае проект Закону УкраТни "Про управлЫня вщхо-
МАЛИШЕВСЬКА О.С.
ДВНЗ 'Чвано-Франювський нацiональний медичний ушверситет", м. lвано-Франкiвськ, УкраТна
K^40BÏ слова: ririeHÏ4Ha оцiнка, комунальна ппена, ПАР, переробка полiмерiв, цементно-пiщана сумiш.
ЭКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, НАПОЛНЕННЫХ ИЗМЕЛЬЧЕННЫМИ ПОЛИМЕРНЫМИ ОТХОДАМИ, С НАНЕСЕННЫМИ НА ИХ ПОВЕРХНОСТЬ ПАВ Малышевская О. С.
ГВУЗ "Ивано-Франковский национальный медицинский университет, г. Ивано-Франковск, Украина
Цель — эколого-гигиеническая оценка строительных материалов. изготовленных из цементно-песчаных композиций. наполненных измельченными полимерными отходами, с нанесенными на поверхность отходов ПАВ в агрессивных средах. Материалы и методы исследования. Исследования проводились с использованием бытовых и промышленных отходов: полиэтилен-тетрфталата (ПЭТФ). поливинилхлорида (ПВХ) и смеси полиэтилена и полипропилена (ПЭ + ПП); шлако-портландцемента (ШПЦ) М-400 производства ЧасАО "Ивано-Франковскцемент"; песка мытого речного фракции 0.5-1.0 мм.
Результаты и их обсуждение. Установлено. что наименьшее количество продуктов деструкции выделяется из образцов. наполненных: ПЭТФ от 2% до 10% от общей массы наполнителя. когда происходит резкое уменьшение потери массы образцов за счет вымывания СаО в условиях углекислотной и расширительной коррозии. а также в дождевой и дистиллированной водах. Ускорение разрушения характерно магнезиальной среде; ПВХ от 2% до 11% происходит резкое уменьшение потери массы образцов в условиях всех модельных коррозионных сред. а также в дождевой и дистиллированной водах; смесью ПЭ + ПП от 0.25% до 2.25% в условиях всех модельных агрессивных серед. в дождевой и дистиллированной водах. Ни в одном из исследованных образцов не обнаружено превышения концентрации ПАВ выше ПДКдля воды питьевого водоснабжения. Выводы. Гигиеническими исследованиями установлено. что продуктом деструкции образцов цементно-песчаных компози^й. наполненных полимерами. является смесь неорганического аморфного осадка. основную массу которого составляют СаО. Са(ОН)2. Са(НСО3)2 от 97.83% до 98.46% от общей массы осадка. другое - Мд(ОН)2. А12(ОН)3. Продукты деструкции являются нетоксичными. нерастворимыми или малорастворимыми простыми неорганическими соединениями. не оказывают негативного влияния на объекты окружающей среды и человека.
Ключевые слова: гигиеническая оценка, коммунальная гигиена, ПАВ, переработка полимеров, цементно-песчаная смесь.
© Малишевська О. С.
СТАТТЯ, 2019.
№ 2 2019 Environment & Health 46
ECOLOGICAL AND HYGIENIC ESTIMATION
OF THE CONSTRUCTION MATERIALS FILLED
WITH CRUSHED POLYMER WASTE
WITH SURFACTANTS DEPOSITED
ON THE SURFACE IN AGGRESSIVE ENVIRONMENTS
Malyshevska O.S.
Ivano-Frankivsk National Medical University, Ukraine
The purpose: ecological and hygienic assessment of building materials made of cement-sand compositions filled with crushed polymer waste with surfactants deposited on the surface in aggressive environments.
Materials and methods of research. The
research was conducted using household and industrial waste: polyethylene terephthalate (PETF), polyvinyl chloride (PVC) and polyethylene and polypropylene mixtures (PE + Pp); slag-portland cement (MPS) M-400 produced by PJSC "Ivano-Frankivsk Cement"; river sand fraction 0,5-1,0 mm. Results and discussion. The results of hygienic research revealed that the lowest amount of degradation products is released from samples filled with: PETF, from 2% to 10% of the total weight of the filler, when there is a sharp decrease in the mass loss of samples due to the washing out of
CaO under conditions of carbon dioxide and extensive corrosion, as well as in the rain and distilled waters. Acceleration of destruction is specific for the magnesian environment; PVC from 2% to 11% there is a sharp decrease in the mass loss of samples in conditions of all model corrosion environments, as well as in rain and distilled waters; a mixture of PE + PP, from 0.25% to 2.25% under conditions of all model aggressive environments and in rain and distilled waters. Exceeding of MACs for drinking water was not detected in samples tested. Conclusions and perspectives. Hygienic studies have found that the product of destruction of samples of cement-sand compositions filled with polymers is a mixture of inorganic amorphous sediment, the main mass of which are: CaO, Ca(OH)2, Ca(HNO3)2, from 97.83% to 98.46% of the total mass of sediment, other - Mg(OH)2, Al2(OH)3. Destruction products are non-toxic insoluble or slightly soluble simple inorganic compounds that have no negative impact on the environment and humans.
Keywords: hygienic assessment, municipal hygiene, surfactants, polymer processing, cement-sand mixture.
дами" [1]. У вказаному законопроекту що iмплементуe вимо-ги европейських директив 94/62/6С "Про упаковку та вщ-ходи вщ упаковки"; 75/442/ёС "Про вщходи"; 2006/12/еС "Про вщходи"; 1999/31/еС; 2008/98/еС "Про захоронення вiдходiв"; 95/157/6ЕС "Про видалення ПХД та ПХТ"; 91/689/6ЕС "Про небезпечш вщходи"; 99/61/6С "Про все-охоплююче запоб^ання за-брудненню та його контроль"; 2008/99/еС "Про охорону навколишнього природного середовища та кримшальну вщповщальнють"; 2000/76/6С "Про спалювання вiдходiв"; 2004/12/еС "Про упаковку та вщходи вщ упаковки"; 2010/ 75/еС "Про промисловi викиди (комплексне попередження забруднення та контроль над ним)", основним шляхом змен-шення кУпькосл накопичення вiдходiв е Ух сортування на мющ утворення з подальшою переробкою.
Аналiз л^ературних даних та постановка проблеми. Проблема переробки великоУ ктькосп полiмерiв, присутшх у побутових вводах, на даному етат не може бути виршена за допомогою технологш, що фунтуються на методах зни-щення (захоронення, спалювання, фото-, бюдеструкцп) або розкладання (пiролiз, гщ-ролiз, газифкащя, крекшг, деполiмеризацiя). Основними
стримуючими чинниками впро-вадження методiв переробки виступають Ухня дорожнеча на стади втУпення проек^в у життя та на стади експлуатацп; мате-рiало- та ресурсоемкють; не-обхiднiсть дотримання чiтких температурних режимiв прове-дення технологiчного процесу; наявнють високотоксичних вщ-ходiв, яю потребують подаль-шо'У переробки, знищення чи захоронення. Окрiм цього, нав^ь вiдокремленi та очищенi полiмернi вщходи можна вико-ристати як додатки до вихщно'У сировини для виробництва полiмерiв лише у невеликих кУпькостях.
Принципово iншим шляхом е мехашчна переробка полiме-рiв, що виключае ïхнi деструк-тивнi змiни, отже i утворення шкiдливих речовин та потрап-ляння ïх у довкшля [2]. У проце-сi мехашчно'У переробки поли мерiв у повiтрi робочоï зони спостерiгаеться видiлення не-значноï кiлькостi полiмерного пилу та мономерiв у рази меншi за встановлеш гранично допустимi концентрацiï (ГДК).
Композицмш матерiали ви-користовують у технщ та бущв-ництвi. Дослщники зосеред-жуються на вивченнi впливу технолопчних параметрiв фор-мування композицмних мате-рiалiв [3] та дослщженш ïхнiх фiзико-механiчних властиво-стей [4], але недостатню увагу звертають на використання
полiмерiв у складi композицм-них матерiалiв. Подрiбненi на фрагменти полiмернi вiдходи запропоновано використову-вати як наповнювачi у цемент-но-пiщаних сумiшах [5]. У роботах [4-8] дослщжено вплив фрагменлв механiчно подрiбнених полiмерних на-повнювачiв до та пiсля прове-дення Ух мехашчно'У активацiУ на фiзико-механiчнi властивостi цементно-пiщаних композицiй, до яких Ух додано.
Вщомо, що поверхня полiме-рiв е гладкою, тому мае низьке зчеплення з компонентами цементно-тщано'У сумЫ. На сучасному етат пропозицп науковцiв з вирiшення даноУ проблеми обмежуються зм^ ною вигляду полiмерних волокон. Волокна виготовляють у формi джгутiв, спiралей, хви-льок з рiзноманiтними гачечка-ми на У'хшй поверхнi тощо [3, 6, 8]. Усе це сприяе пщвищенню фiзичного зчеплення з цемент-ним каменем, але не хiмiчного, яке е найбiльш надiйним, мщ-ним i довговiчним. Якщо ство-рити умови росту кристалiв цементноУ матрицi на поверхнi полiмерного наповнювача, то це виршить проблему зчеплення полiмеру з бетоном. Для покращання зчеплення нами запропоновано нанесення поверхнево-активних речовин (ПАР) на поверхню полiмерно-го наповнювача. Молекули ПАР знижують величину поверхне-
вого натягу, що iнтенсифiкуe процес змочування поверхнi. Це викликае збiльшення швид-костi взаемоди рiдкоУ i твердоУ фаз у цементно-пщаних сумi-шах та покращуе зчеплення мiж Ухнiми компонентами. Застосована нами ПАР - гщро-фобна, i на поверхнi полiмеру утворюе скупчення вертикально розташованих молекул, якi мiцно тримаються на поверхш завдяки хемосорбцiУ. Вкрита поверхня полiмеру у результатi нанесення ПАР перетворюеть-ся на олеофшьну, тобто ПАР стае "клеем" мiж поверхнею неорганiчних (пiсок, цемент, вода) i органiчних (полiмернi вщходи) компонентiв сумiшей. Проведенi нами лабораторш дослiдження змiни фiзико-механiчних властивостей зраз-кiв, виготовлених з цементно-пщаних сумшей, наповнених фрагментами мехашчно об-роблених полiмерних вiдходiв, з нанесеною на Ухню поверхню ПАР та без неУ показали покра-щання стiйкостi зразкiв на стиск i на згин. Отриманi ре-зультати подтвердили правиль-нiсть i ефективнють застосу-вання ПАР для покращання зчеплення полiмерiв з компонентами цементно-пщаноУ сумiшi [3].
Однак у цих дослщженнях не проведено ппешчноУ оцiнки впливу на людину i довкiлля будiвельних виробiв з цемент-но-пiщаних композицiй, наповнених подрiбненим полiмерни-ми вiдходами, з нанесеними на Ухню поверхню ПАР, що стри-муе практичне впровадження запропонованих матерiалiв у виробництво.
Мета. Еколого-ппеычна оцн ка будiвельних матерiалiв, виготовлених з цементно-пщаних композицiй, наповнених подрiбненими полiмерни-ми вiдходами, з нанесеними на поверхню вiдходiв ПАР в агре-сивних середовищах.
Матерiали та методи до-слiдження. Проведено аналiз гiгieнiчних властивостей мате-рiалiв, виготовлених з цемент-но-пiщаних композицiй, наповнених переробленими пол^ мерними вiдходами, з нанесеними на поверхню вiдходiв ПАР в агресивних середовищах. У ходi натурного експерименту з використанням шструменталь-но-лабораторних методiв до-ошдження нами встановлено
вплив рiзних агресивних сере-довищ на хiмiчну деструкцю цементно-пiщаних сумiшей, наповнених полiмерними выходами, та на основi отрима-них даних проведено саштар-но-ппешчну оцiнку впливу про-дуктiв деструкцп полiмерних вiдходiв у складi бущвельних композицiй на довкiлля, зокре-ма атмосферне пов^ря, во-дойми та Грунт.
Для виготовлення наповню-вачiв як зразкiв цементно-пiщаних сумшей використали побутовi i промисловi вщходи
полiетилентетрфталату (ПЕТФ),
полiвiнiлхлориду (ПВХ) та суми шi полiетилену i полтропшену (ПЕ+ПП). Вiдходи подрiбнюва-ли на фрагменти шириною 1,02,5 мм на електричному шре-дерi-смужкорiзi довжиною 1015 мм. Смужки нарiзали рiза-ком гiльйотинного типу, що застосовують для нарiзання паперу. ^сля цього подрiбненi полiмернi вщходи обробляли в активаторi - пристроУ для покращання адгезивних властивостей УхньоУ поверхнi вщ-повiдно до запатентовано!' методики (патент на винахщ № 110282, иА). У результат активацiУ одержали волокни-стий розшарований шорсткий матерiал у кiлькостi 99,6% вщ маси полiмерних вiдходiв до активаци.
Розчин ПАР (лауретсульфат натрю) готували шляхом попе-реднього розчинення ПАР у 0,01% водному розчин N8^ до концентрацiУ 0,01% ПАР у роз-чинi, що не перевищувало встановлених ппешчних вимог до питноУ води [6]. Для нане-сення ПАР на поверхню фраг-ментiв перероблених полiмер-них вiдходiв розробили при-стрiй з замкнутою системою подачi повiтря. Пристрiй забез-печував нанесення розчину ПАР iз пароподiбноУ фази на поверхню цих фрагмен^в з одночасним Ух перемшуван-ням. Обробленi таким чином фрагменти полiмерних вiдходiв висушували у цьому ж пристроУ у висхщному потоц холодного повiтря (без присутностi ПАР). Висушену сировину виванта-жували iз пристрою.
Для виготовлення зразкiв за допомогою лабораторних вапв вiдважували необхщну кшь-кiсть: шлако-портландцементу (ШПЦ) М-400 виробництва lвано-Франкiвського цемент-
ного заводу; теку митого р1ч-кового фракцп 0,5-1,0 мм; под-р1бнених на фрагменти активо-ваних пол1мерних вщход1в, оброблених ПАР
П|сля цього пщготоваш поли мерн1 в1дходи додавали до сухоУ сум1ш1 з п1ску та цементу за методикою стандарту EN 206-1 [7]. Стввщношення ком-понент1в досл1джуваних пща-но-цементних сум1шей: тсок -цемент - вода (3:1:0,4) - пере-роблений пол1мерний напов-нювач (ПЕТФ, ПЕ+ПП, ПВХ) 0,25-26,5% вщ маси п1ску у сумш (з кроком в1д 0,25%). Контрольна сум1ш м1стила цемент (500 г), тсок (1500 г), воду (250 мл). Дослщжуваш сумш перемшували змшува-чем i, не припиняючи процесу, до сумiшей додавали воду i змiшували ще протягом 1 хви-лини. Пiсля цього сумiшi зали-шали на 15 хвилин i знову перемiшували з метою виклю-чення передчасного схоплення у сумiшах. Потiм сумш поша-рово укладали у змащеш мастилом металевi форми, ущiльнювали на вiбрацiйному столi. Зразки витримували у формах 24 (±2) години, тсля цього розформовували. Роз-формован зразки 7 дiб витримували у вологому середовищi та 21 добу - на пов^ за нор-мальних умов. Контрольними зразками були цементно-пща-нi сумш без полiмерних наповнювачiв.
Розрахунки, необхщш для оцiнки втрати маси зразюв у рiзних типах агресивних сере-довищ, проведено згiдно зi СЫП 2.03.11-85 [8]. Склад про-дук^в корозiУ цементно-пща-ноУ сумiшi визначали за ДСТУ 4079-2001 [9] та методикою
[10]. Визначення ктькост ПАР, що вимилась iз дослщжуваних зразюв, провели згiдно з методикою ДСТУ ISO 7875-1:2012
[11], яка фунтуеться на спек-трофотометричному визначен-ш вмюту ПАР у водi. Ця методика забезпечуе отримання ре-зульта^в вимiрювань з iмовiр-нютю у межах 0,95.
Еколого-гiгiенiчну оцшку виготовлених зразкiв та двох порiвняльних провели за методиками [8-11] у модельних водних агресивних середови-щах: а) розширювальному -10% розчин Na2SO4; б) карбонатному - 10% розчин H2CO3; в) магнезiальному - 10% роз-
чин MgCl2; г) дистильовашй водi; д) дощовiй водк
Дослiджуванi зразки занурю-вали на 28 дiб в емностi з модельними розчинами. Виз-начали та оцшювали втрату
iонiв Са2+ iз зразкiв кожнi 3
доби шляхом титрування роз-чину, в якому вони перебували. П)сля 28 дiб зразки промивали дистильованою водою i зважу-вали. Таким чином визначали втрату маси зразюв.
Для дослщження стiйкостi зразкiв до впливу кислотно! корози використовували метод титрування, заснований на закон еквiвалентiв. Для цього дослщжуваш зразки вмiщували в емност 2500 мл, заливали 2000 мл модельних розчинв i витримували за нормальних умов.
Ктькють СаО, що перейшла iз цементного каменя зразка у розчин, визначали за змшою концентрацп соляно! кислоти, яку розраховували за формулою [8]:
а = (AV • 0.0028 • [250-5 (n-1)/5])/f= де а - кiлькiсть СаО, що перейшла у розчин, г/м2; AV -об'ем 0,1 Н розчину КОН, вит-раченого на титрування розчину, мл; 0,0028 - ктькють СаО, екв)валентну 1 мл 0,1 Н розчину КОН; n - тривалють вилугову-вання, доба; F - площа поверх-нi зразка, м2.
Окрiм цього паралельно з методом титрування для визначення корозмно! стмко-стi зразюв цементно-пiщаних сумiшей у рiзних агресивних середовищах використовували гравiметричний метод дослщження. Даний метод оснований на вимiрюваннi на електронних вагах втрати маси зразка до i тсля перебування в агресив-ному середовищi залежно вiд часу перебування у ньому.
Для визначення ктькост ПАР, що вимилася модельним розчином iз дослiджуваних зразкiв, використали фото-електроколориметр КФК-2. Екстракцiю дослiджуваних модельних розчишв з ПАР проводили з використанням хiмiчних реактивiв: дигiдрофосфату ка-лiю, метиленового синього, фенолфтале!ну, хлороформу.
Результати дослiджень та Ух обговорення. Графiчнi залежностi впливу концентрацп полiмерних наповнювачiв з нанесеними ПАР на поверхню та без на корозмну втрату
маси зразк1в у р1зних агресивних середовищах та Ух пор1в-няння з ненаповненими пол1-мерними выходами зразками з ПАР та без представлено на рисунках 1-3.
З рисунка 1 видно, що тд час зам1ни пюку на ПЕтФ-наповню-вач з нанесеним ПАР на його поверхню у цементних компо-зиц1ях у ктькост в1д 2% до 10% в1д загапьноУ маси п1ску вщбу-ваеться р1зке зменшення втрати маси зразюв за рахунок вимивання СаО в умовах вугле-кислотноУ I розширювапьноУ короз1й, а також у дощов1й I дистипьован1й водах. З1 збшь-шенням к1пькост1 поп1мерного наповнювача зменшення маси зразк1в незначно пщвищу-еться.
Короз1я цементно-п1щаного каменя у розчинах солей су-проводжуеться за в1дпов1дних температурно-вологих умов переходом ряду солей 1з безвод-ноУ або маловодноУ своеУ фор-ми (Na2SO4, МgSO4 • Н2О) у порах каменя до високовод-них форм кристалопдралв (Na2SO4 -10Н20, МgSO4 • 7Н2О) [12].
Схематично розширювальну короз1ю цементно-п1щаноУ су-м1ш1 1люструе реакц1я: Na2SO4 + Н2О = Na2SO4 • 10Н2О.
1ншим видом корозп е карбо-натна короз1я, що в1дбуваеться за схемою:
Са(ОН)2 + Н2СО3 = СаСО3 + 2Н2О;
СаСО3 + Н2СО3 = Са(НСО3)2.
Посилене розчинення Са(ОН)2 вщбуваеться при обм1нн1й реак-ци з солями катюнв, що утво-рюють важкорозчинн1 пдрокси-ди. До таких процес1в належить магнез1йна короз1я [12].
Схематично вона вщбуваеть-ся за реакц1ею:
Са(ОН)2 + МдС12 = Мд(ОН)2 + CaCl2;
2CaO • SiO2 • 2Н20 = 2Ca(OH)2 + SiO2•2H2O.
Розчин, що перебувае у р1вно-ваз1 з Мд(0Н)2, мае рН=10,5. Це нижче значень, необхщних для ст1йкого 1снування майже ус1х сполук, що складають цемент-ний кам1нь. Сполуки розкла-даються з вид1ленням Са(ОН)2, який знову вступае у реакц1ю з МдС12. Так продовжуеться доти, доки розкладуться сполуки цементного каменя [12].
Дослщженнями встановлено, що втрата маси зразюв в1д початковоУ маси склала за 28 д|б
а) без наповнювача - у 10% розчин1 Н2С03 - 5,4% , у 10% розчин МдС12 - 2,7%; у 10 % розчин1 Na2SO4 - 7,53%, у дис-тильован1й вод1 - 0,32%; у дощов1й вод1 - 1,94%;
б) без наповнювача з дода-ванням 0,1 мл 0,01% розчину ПАР у воду для виготовлення -у 10% розчин Н2С03 - 4,23%; у 10% розчин МдС12 - 2,67%; у
Рисунок 1
Корозшна втрата маси зразмв залежно вiд концентрацГГ ПЕТФ-наповнювача з нанесеними ПАР на поверхню та без них у рiзних агресивних середовищах протягом 28 дiб
14
сс v со сс а. со
о сс
сс а.
со
12 10 8 6
0
+ ■+'
sP sO SO sP чр чр sP sP sP sP sP sP sP \0 sP sP о4 сЗ4 сЗ4 сЗ4 о4 о4 о4 о4 о4 о4 о4 о4 о4 о4 о4 о4 sP sP Чр sP sP sP %%%%%%
Вмют ПЕТФ-наповнювача, %
*"' у Н2СО3 з нанесенням ПАР у №^04з нанесенням ПАР у дощовм вод) з нанесенням ПАР 1- у MgCl2 без нанесення ПАР __удисцил. вод) без нанесення ПАР
LO
2
у MgCl2 з нанесенням ПАР —у дисцил. вод) з нанесенням ПАР —у Н2СО3 без нанесення ПАР
у Na2SO4 без нанесення ПАР —«— у дощовм вод) без нанесення ПАР
2
10% розчинi Na2SO4 - 5,8%, у дистильованiй водi - 0,31%; у
дощовiй водi - 1,37%.
Однак зменшення маси до-слiджуваних зразкiв е у рази меншим за зменшення маси контрольних зразюв в аналопч-них умовах. Зазначимо, що нанесення ПАР на поверхню полiмерного наповнювача дало можпивiсть зменшити втра-ту маси наповнених полiмера-ми зразкiв в умовах магнези альноУ корозiУ на 34,4% порiв-няно зi зразками, наповненими полiмерами, на поверхню яких
не було нанесено ПАР. Але нанесенням ПАР не вдалося досягти результа^в стмкост зразюв в умовах магнезiальноУ корозп, що виготовленi без додавання ПЕТФ-наповнюва-ча.
На рисунку 2 бачимо, що додавання ПВХ-наповнювача, на поверхню якого нанесено ПАР, у цементы композицп' вщ 2% до 11% сприяе пщвищен-ню стiйкостi дослiджуваних зразкiв у модельних корозм-них середовищах, а також у дощовш i дистильованш во-
Рисунок2
Корозшна втрата маси зразмв залежно вiд концентрацГГ ПВХ-наповнювача з нанесеними ПАР на поверхню та без у рiзних агресивних середовищах протягом 28 дiб
я 5 а. 5 т s
й 4
СО
СО о
te 3 со а.
¿5 2
ON'tlUNlDlIO
i-i-i-i-i-(N(N(N(N(N(N
ш го
2 2 ш £
го
.щ. у MgCl2 з нанесенням ПАР —удисцил. вод з нанесенням ПАР • у Н2СО3без нанесення ПАР у Na2SO4 без нанесення ПАР у дощовм водi без нанесення ПАР
- у Н2СО3 з нанесенням ПАР -у Na2sO^ нанесенням ПАР ~у дощовiй водi з нанесенням ПАР у MgCl2 без нанесення ПАР удисцил. вод без нанесення ПАР
Рисунок 3
Корозшна втрата маси зразмв залежно вщ концентрацГГ ПЕ+ПП-наповнювача з нанесеними ПАР на поверхню та без у рiзних агресивних середовищах протягом 28 дiб
з а
а
ЮОЮС^ЮОЮСЗЮОЮ^юоюююоюфю <4ю. ^ <4ю. ^ <4ю. ^ <4 ^ <4ю. ^ ГЧ
т-" т-" т-" (N С^" СО СО СО ^f Ln Ю~ LO £13
Вмiст ПЕТФ-наповнювача, %
-у Н2СО3 з нанесенням ПАР у Na2SO4 3 нанесенням ПАР "у дощовм водi з нанесенням ПАР "у MgCl2 без нанесення ПАР
-■-у MgCl2 з нанесенням ПАР ■^—удисцил. водiз нанесенням ПАР' у Н2СО3 без нанесення ПАР у Na2SO2 без нанесення ПАР
дах. Однак додавання пол^ мерного наповнювача бшьше 14% призводить до пришвид-шення зменшення маси зраз-кiв у середовищi MgCl2 порiв-няно зi зразками без ПВХ-наповнювача.
Аналiз графiчних залежно-стей, представлених на рисунку 3, показав, що додавання сумш ПЕ+ПП-наповнюва-ча, на поверхню якого нанесено ПАР, у цементы композицп у кшькост до 2,5% вщ загаль-ноУ маси наповнювача сприяе збшьшенню стiйкостi зразкiв в усiх модельних середовищах. Нанесення на поверхню поли мерiв даного типу ПАР пщви-щило стiйкiсть дослiджуваних зразкiв у рiзних типах агресивних середовищ вщ 9% до 23,7% порiвняно зi зразками, наповненими полiмерами, поверхню яких не було вкрито ПАР.
Встановлено, що продуктом деструкцп зразюв цементно-пiщаних композицiй, наповнених полiмерами, е неорганiч-ний аморфний осад: (СаО + Са(ОН)2 + Са(НСО3)2) вiд 97,83% до 98,46%; (Мд(ОН)2 + Al2(OH)3) <2,2% вщ загальноУ маси осаду.
Продукти деструкцiУ е ппе-нiчно безпечними, нетоксич-ними, нерозчинними або малорозчинними простими неорганiчними сполуками згщно з [6], що не справляють значного шкщливого впливу на об'екти довкшля та людину. Найкращi показники стiйкостi в агресивних середовищах мали цементнi композицп, наповнеш полiмерними вщхо-дами, на поверхню яких було нанесено ПАР - лауретсуль-фат натрю, який не включений до перелку заборонених до використання речовин у кос-метичнш Директивi бвропи 76/768/EEC [13].
Як видно з рисунка 4, у жод-ному дослщженому зразку не виявлено концентрацiУ ПАР вище ГДК, яке для питного водопостачання становить 0,5 мг/дм3 [6].
Порiвняння з саштарно-ппе-нiчними нормами для води, що призначена для питного водозабезпечення, зумовлене перспективою використання розроблених цементно-тща-них сумшей для спорудження резервуар1в питно'У води та конструкцм, яю експлуатува-
5
8
7
6
0
тимуться у поверхневих водотоках, вода з яких може бути джерелом питного водопоста-чання населення. Максимальна концентра^я ПАР, що перейшла у водний розчин, була виявлена у зразку з вми стом ПЕТФ 26,25% у ктькост 0,0264 мг/см3. Таю результати було отримано нанесенням ПАР на поверхню полiмерного наповнювача майже у виглядi наношару, що стало можли-вим завдяки створеному пристрою та розробленою авторами технологи нанесення шару ПАР
Результати дослщження показали, що цементы компо-зицп наповненi полiмерними вщходами, на поверхню яких нанесено ПАР, мають високу корозiйну стiйкiсть в умовах дм рiзних агресивних хiмiчних середовищ та е гiгieнiчно i еко-логiчно безпечними. Тому роз-робленi матерiали можна реко-мендувати для спорудження та облаштування емностей для збер^ання агресивних хiмiчних речовин, спорудження екрашв, дамб, уловлювачiв, облаштування каналiзацiйних мереж, нанесення в якост дорожнiх покриттiв в умовах дм агресивних хiмiчних речовин на хiмiч-них пiдприeмствах, нафтоба-зах i автозаправних станцiях тощо.
Висновки та перспективи подальших дослiджень.
Аналiз отриманих результатiв еколого-гiгieнiчноí оцiнки зми ни хiмiчноí стiйкостi це-ментних композицш, напов-нених обробленими ПАР полiмерними вiдходами, у рiзних хiмiчно-агресивних середовищах показав, що для дослiджених зразкiв значно покращилися показ-ники хiмiчноí стiйкостi у модельних агресивних сере-довищах порiвняно зi зразка-ми, наповненими полiмерни-ми вiдходами, на поверхню яких ПАР нанесено не було.
На пiдставi проведених ппе-нiчних дослщжень зразюв цементно-пiщаних сумiшей, наповнених рiзними видами полiмерних вiдходiв, на поверхню яких нанесено ПАР, встановлено:
□ неоргашчний аморфний осад СаО + Са(ОН)2 + Са(НС03)2 + Мд(ОН)2 + А12(ОН)3, що е продуктом корозмного руйнування зразюв цементно-п1щаних ком-
позиц1и, наповнених пол1мера-ми, е малотоксичним, складе-нии мало- та нерозчинними простими неорган1чними сполу-ками, як1 практично не впли-вають на компоненти довктля та людину;
□ найбтьш ст1Икими у модельних агресивних середови-щах е цементно-тщаш компо-зицп з вм1стом ПЕТФ-напов-нювача, на поверхню якого нанесено ПАР, у ктькост 10% вщ загальноТ' маси наповнювача. Нанесення ПАР на поверхню пол1мерного наповнювача дало можливють зменшити втрату маси зразк1в в агресивних середовищах до 34,4% пор1вняно 3i зразками, наповненими пол1мерами, на поверхню яких не нанесено ПАР Однак нанесення ПАР не збть-шило стiИкостi зразюв в умовах магнезiальноí корозií порiвня-но зi зразками без полiмерного наповнювача;
□ для зразкiв цементно-тщаних композицiИ з ПВХ-наповнювачем, на поверхню якого нанесено ПАР, найкращi результати стмкост у модельних середовищах досягнуто за вмюту наповнювача у зразках у кшькосл 11%. Порiвняно зi зразками цементно-пiщаних сумшей з наповнювачем ПВХ, на поверхню якого не нанесено ПАР, додаванням ПАР зменше-но втрату маси зразюв в агресивних середовищах;
□ зразки цементно-тщаних композицй наповнен сумш шю ПЕ+ПП наповнювача у кть-костi до 2,5% вщ загальноТ маси наповнювача, на поверх-
ню якого нанесено ПАР, показали збшьшення корозiйноí стмкост зразюв в ycix модельних агресивних середовищах вщ 9% до 23,7% порiвняно 3i зразками, поверхню яких не було вкрито ПАР;
□ у жодному дослщженому зразку не виявлено переви-щення концентрацп ПАР, яка нанесена на поверхню пол^ мерного наповнювача, вище встановлених ГДК для води питного постачання;
□ зменшення маси продук^в деструкцií цементно-пiщaних сумшей з полiмерними напов-нювачами, обробленими ПАР, дозволяе не тiльки виршувати проблему зaбрудненостi нав-колишнього середовища побу-товими вiдходaми, але й не несе загрози екологи довктля та здоров'ю людини.
Напрямком подальших нау-кових дослiджень буде ппешч-на оцiнкa впливу концентрaцií полiмерних нaповнювaчiв, об-роблених ПАР, у зразках цементно-пщаних композицiй на концентрацю ПАР, яка перейшла у розчини модель-них агресивних середовищ.
Л1ТЕРАТУРА
1. Проект Закону УкраТ'ни "Про упрaвлiння вщходами". URL : https://menr.gov.ua/ news/32869. html
2. Малишевська О.С. Еколого-ппешчна оцiнкa технологи мехаычноТ' переробки полiмерних побутових вщхо-дiв. В1сник проблем бюлогИ i медицини. 2018. Вип. 2 (144). С. 122-126. doi 10.29254/20774214-2018-2-144-122-126.
Рисунок 4
Залежнiсть концентрацп ПАР, яка перейшла у пробу у дистильованiй водi, вiд вмюту полiмерних наповнювачiв у зразках з нанесеним ПАР на поверхню та без них
0,035
0,03 0,025 0,02
□L
С с
2 0,015
га
I
§
I
£
0,01
0,005 0
0
1
£
0 5
ОИООО^ОЮОЮОМЗ!
555555
wrnin^oi'-c^coLOi^ i-i-i-i-i-(N(N(N(N(N
Вмiст полiмерного наповнювача, % ---пп+пе-петф — - пвх
3. Роп'як Л.Я., Шуляр I.О., Богаченко О.М. Вплив техно-логiчних napaMeTpiB процесу вщцентрового армування на показники якостi деталей. Схдно-европейський журнал передових технолопй. 2016. Vol. 1 (5). P. 53-62. doi 10.15587/17294061.2016.59850.
4. Raju Sharma R., Bansal P.P. Use of different forms of waste plastic in concrete - A review. Journal of Cleaner Production. 2016. Vol. 112.
P. 473-482. URL : https://doi. org/10.1016/j.jclepr O.2015.08.042.
5. Zander N.E., Gillan M., Sweetser D. Composite Fibers from Recycled Plastics Using Melt Centrifugal Spinning. Materials (Basel). 2017. Vol. 10 (9). URL : https://doi.org/10.3390/ma 100 91044.
6. Про затвердження Державних саштарних норм i правил "Ппешчы вимоги до питно'Уводи, призначеноТдля споживання людиною : ДСан^Н 2.2.4-171-10" : Наказ МОЗ УкраТни № 400 вщ 12.05.2010. URL : https://zakon. rada.gov. ua/laws/ show/z0452-10
7. EN 206-1 Concrete - Part 1: Specification, performance, production and conformity. URL : https://asma. com. ua/files/gosts /en_206_1_beton_chast_1_obsc hie_tehnicheskie_trebovaniya _p roizvodstvo_i_kontrol_kachest-va.pdf.
8. СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии. Москва : Госстрой СССР, 1996. 56 с. URL : http://www.gostrf. com/norma-data/1/4294854/4294854818.p df.
9. ДСТУ 4079-2001. Визначення загального вмюту хлоридiв. Титрування штратом срiблa з застосуванням хромату як шдикатора (метод Мора). Введ. 28.12.2001. Кшв : Держстандарт УкраТни,
2002. 6 с.
10. Горшков В.С., Тимашев В.В., Савельев В.Г Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. М. : Высшая школа, 1981. 334 с.
11. ДСТУ ISO 7875-1:2012. Якють води. Визначення поверхнево-активних речовин. Частина 1. Метод визначення вмюту анюнних поверхнево-
активних речовин вимiрюван-ням шдексу метиленового блакитного (МБАР). КиУв : МЫекономрозвитку УкраУни, 2013.
12. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Основы бетоно-ведения. Санк-Петербург: ООО "Строй-бетон", 2006. 691 с.
13. Council Directive 76/768/EEC of 27 July 1976 on the approximation of the laws of the Member States relating to cosmetic products. URL : https://eur-
lex. europa. eu/LexUriServ/LexUr iServ. do ?uri=CONSLEG: 1976L0 768:20100301:en:PDF.
REFERENCES
1. Proekt Zakonu Ukrainy "Pro upravlinnia vidkhodamy" [The Project of the Law of Ukraine "On Waste Handling"]. URL : https://menr.gov. ua/news/3286 9.html (in Ukrainian).
2. Malyshevska О^. Visnyk problem biolohii i medytsyny. 2018 ; 2 (144) : 122-126. doi
10.29254/2077-4214-2018-2144-122-126 (in Ukrainian).
3. Ropiak L., Schuliar I. and Bohachenko O. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2016 ; 1 (5) : 5362. doi 10.15587/17294061.2016.59850 (in Ukrainian).
4. Raju Sharma R. and Bansal P. P. Journal of Cleaner Production. 2016 ; 112 : 473-482. URL : https://doi. org/10.1016/j.jclepr o.2015.08.042.
5. Zander N.E., Gillan M. and Sweetser D. Materials (Basel). 2017 ; 10 (9). URL : https://doi.org/10.3390/ma 100 91044.
6. Pro zatverdzhennia Derzhavnykh sanitarnykh norm i pravyl "Hihiienichni vymohy do pytnoi vody, pryznachenoi dlia spozhyvannia liudynoiu : DSanPiN 2.2.4-171-10" : nakaz MOZ Ukrainy № 400 vid
12.05.2010 [On the Approval of the State Sanitary Norms and Rules "Hygienic Requirements to Drinking Water for Human Consumption : SSanRN 2.2.4171-10" : Order of the MPH of Ukraine № 400, 12.05.2010]. URL : https://zakon.rada. gov. ua/laws/show/z0452-10 (in Ukrainian).
7. EN 206-1 Concrete - Part 1: Specification, performance, production and conformity. URL :
https://asma.com. ua/files/gosts /en_206_ 1_beton_chast_ 1_obsc hie_tehnicheskie_trebovaniya _p roizvodstvo_i_kontrol_kachest-va.pdf.
8. SNiP 2.03.11 -85. Zashchita stroiteknykh konstruktsiy ot kor-rozii [SNR 2.03.11-85. Protection of Building Constructions from Corrosion]. Moscow : Gosstroy SSSR; 1996 : 56 p. URL : http://www.gostrf. com/normada-
ta/1/4294854/4294854818. pdf (in Russian).
9. DSTU 4079-2001. Vyznachennia zahalnoho vmis-tu khlorydiv. Tytruvannia nitratom sribla iz zastosuvanni-am khromatu yak indykatora [SSU 4079-2001. Determination of Total Content of Chlorides. Titration with Silver Nitrate with the Use of Chromate as an Indicator (More's Method)]. Kyiv : Derzhstandart Ukrainy ; 2002 : 6 p. (in Ukrainian).
10. Gorshkov V.S., Timashev V.V. and Savelev V.G. Metody fiziko-khimicheskogo analiza viazhushchikh veshch-estv [Methods of Physico-Chemical Analysis for Binding Agents]. Moscow : Vysshaya shkola ; 1981 : 334 p.
(in Russian).
11. DSTU ISO 7875-1:2012. Yakist vody. Vyznachennia poverkhnevo-aktyvnykh rechovyn. Ch. 1. Metod vyz-nachennia vmistu anionnykh poverkhnevo-aktyvnykh rechovyn vymiriuvanniam indek-su metylenovoho blakytnoho (MBAR) [Water Quality -Determination of Surfactants -Part 1: Determination of Anionic Surfactants by Measurement of the Methylene Blue Index (MBAS)]. Kyiv : Minekonom-rozvytkuUkrainy; 2013
(in Ukrainian).
12. Dvorkin L.I. and Dvor-
kin O.L. Osnovy betonovedeniya [Fundamentals of Concrete Science]. Sankt-Peterburg ; 2006 : 691 p. (in Russian).
13. Council Directive 76/768/EEC of 27 July 1976 on the Approximation of the Laws of the Member States Relating to Cosmetic Products. URL : https://eur-lex. europa. eu/ LexUriServ/LexUriServ. do ?uri= CONSLEG: 1976L0768:2010030 1:en:PDF.
Haflitiwna go pegaK^i' 01.03.2019
