ПАВ микробного синтеза гликолипидной основы для бетонных и растворных смесей Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

8. Панников В. Дм Миисев В. Г. Погода, климат, удобрения и урожай. М.: Лгропром-издат, 1987. 512 с.

9. Федосеев А. П. Эффективность минеральных удобрений и климат. М.: Знание, 1978. 64 с.

10. Федосеев А. П. Агротехника и погода. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 240 с.

Поступила 14.12.99.

11. Федосеев А. П. Погода и эффектипность удобрений. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 144 с.

12. Хомяков Д. М. Агрометеорологические условия и эффективность удобрений: Учеб. пособие. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. 83 с.

13. Хомяков Д. М. Оптимизация системы удобрений и агрометеорологические урловия. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1991. 85 с.

t М М М I 1 И I I II I I II I I I I I I I I | | | | | | | | | | | i

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

ПАВ МИКРОБНОГО СИНТЕЗА ГЛИКОЛИПИДНОЙ ОСНОВЫ ДЛЯ БЕТОННЫХ И РАСТВОРНЫХ СМЕСЕЙ

В. И. СОЛОМАТОВ, академик РААСН,

доктор технических наук,

В. Д. ЧЕРКАСОВ, чл.-кор. РААСН,

доктор технических наук, В. И. БУЗУЛУКОВ, кандидат химических наук,

B. В. РЕВИН, доктор биологических наук,

C. В. ДУДЫНОВ, кандидат технических наук

В настоящее время для получения гликолипидов применяют два основных способа: химический и ферментативный. Последний был использован нами для синтеза продуктов, служащих в качестве добавок к растворимым и бетонным смесям.

Технология получения добавки для цементных бетонов заключается в применении биологического синтеза. В качестве продуцента био-ПАВ используются бактерии, культивируемые на синтетической питательной среде, которая способствует получению конечного продукта со стабильными свойствами [1, 2, 5]. Особенностью образуемых в этом случае гликолипидов является то, что их структура и выход зависят от добавления вторичных субстратов. Природа гидрофильной части гликолипидов представлена фрагментами молекул полисахаридов и зависит

от роста микроорганизмов на различных углеводах. Природа гидрофобной части, чаще всего представленная молекулами жирных кислот, в нашем случае обусловлена добавляемыми в питательную среду в ходе ферментации растительным маслом или олеиновой кислотой.

Составы питательных сред зависят от вида микроорганизмов, условий культивирования, поставленных целей и описаны в специальной литературе [3, 4, 5]. Нами был применен следующий состав питательной среды: калия хлорид — 0,1 г; магния сульфат — 0,1 г; калия фосфат однозамещен-ный — 1,0 г; натрия фосфат двузаме-щенный — 2,5 г; аммония хлорид — 0,5 г; соль Мора — 0,01 г; параамино-бензойная кислота — 0,05 г; пептон — 0,2 г; сахар-рафинад — 100 г; апиро-генная вода (вода для инъекций) —

© В. И. Соломатов, В. Д. Черкасов, В. И. Бузулуков, В. В. Ревин, С. В. Дудынов, 2000

1 ООО мл; олеиновая кислота — 0,14 и 0,18 г (для синтеза продукта с индексом соответственно 0-1 и 0-2). Стерилизацию проводили при 105 °С — 20 мин и 117 °С — 10 мин.

Для получения культуральной жидкости бактериальную культуру выращивали в колбе с питательной средой в качалочном режиме (160 об/мин). Засев питательной среды производили из расчета на 100 мл среды 1 пробирка с посевным материалом. Через 10 ч после начала культивирования в питательную среду добавляли растительное масло или олеиновую кислоту. Длительность периода культивирования составляла 24 — 48 ч при температуре 23 — 25 °С, после чего культуральная жидкость (ПАВ микробного синтеза или био-ПАВ) готова к использованию в качестве добавки в растворную или

бетонную смесь. В случае же исключения из состава питательной среды олеиновой кислоты выбранный нами штамм бактерий синтезирует чистые полисахариды и био-ПАВ не образуется.

Добавку вводили в воду затворения при приготовлении бетонной смеси. Использовали бетонные смеси с различным содержанием цемента, т. е. тощие, нормальные и жирные. Максимальную дозировку био-ПАВ ограничили величиной 0,5 % от массы цемента (в пересчете на сухое вещество). Бетонная смесь без добавки имела подвижность 1 — 3 см, измеренную по осадке стандартного конуса. Твердение материала из , бетонной смеси (содержание добавки указано в табл. 1) проходило в нормальных условиях в течение 28 сут.

Таблица 1

Дозировка добавки в бетонную смссь

Вид бетонной смеси Дозировка добавки, % от массы цемента (на сухое вещество)

0-1 0-2 ПС

Тощая 0 0,17 0,35 0,5 0 0,17 0,35 0,5 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Нормальная 0 0,08 0,17 0,25 0 0,08 0,17 0,25 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Жирная 0 0,07 0,12 0,17 0 0,07 0,12 0,17 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Как показали результаты опытов, чистые полисахариды (ПС) являются антипластификаторами бетонных смесей, сильно снижающими прочность бетона. Не улучшает подвижность бетонной смеси и добавка олеата натрия, известного как ПАВ ионогенного типа (рис.).

Следовательно, наличие лишь развитой гидрофильной составляющей в структуре соединения (например, у полисахаридов) не является достаточным условием для придания этому соединению пластифицирующих свойств. В то же время не любое поверхност-но-активное вещество, введенное в бетонную смесь, изменяет ее подвижность. Применение же целенаправлен-

%

100 75

50

25

%

Рис. Подвижность бетонной смеси добавкой: 1 — ПС, 2 — олеат натрия; предел прочности бетона с ПС: 3 — при изгибе, 4 — при сжатии

ного биотехнологического процесса делает возможным получение продуктов с нужными свойствами.

Синтезированные био-ПАВ хорошо пластифицируют тощие бетонные смеси, а О-1 —и жирные% (табл. 2). Проч-

Таблица 2

Свойства бетонной смеси и бетона

с био-ПАВ

Вид бетонной смеси жЕ S5 л * з» а о Is S * Подвижность, кратность (контрольный состав— 1) Прочность бетона, % к контрольному составу

0-1 0-2 О '-1 0-2

изгиб сжатие изгиб сжатие

Тонкая 0 0,17 0,35 0.5 1 0,8 3,5 2,5 1 0,7 2,5 М 100 150 70 4$ 100 105 25 20 100 85 60 30 100 85 75 25

Нормальная 0,08 0,17 0,25 1 0 0,5 0 0 95 85 55 115 110 35 90 75 60 90 75 55

* Жирная 0 1 1 100 100 100 100

0,07 0,7 М 125 100 130 105

0,12 2,7 1.1 105 , 115 135 15

0,17 1.2 0,9 55 65 110 • ю

ность бетона с этими добавками при высоком расходе цемента имеет экстремальную зависимость.

По положительному суммарному эффекту из указанных добавок следует выделить добавку с индексом 0-2, наиболее эффективную для тощего бетона. Пластифицирующий эффект от ее введения в бетонную смесь сопровождается некоторым снижением прочностных показателей готового бетона.

Выводы. С применением биотехнологических процессов созданы добавки-модификаторы для цементных бетонов — био-ПАВ (поверхностно-активные вещества биологического происхождения) . ПАВ микробного синтеза оказывают пластифицирующее действие на бетонные смеси с различным расходом цементного вяжущего. Эффективность этих продуктов может быть повышена последующим модифицированием до уровня суперпластифит каторов. Продукты биосинтетического процесса не загрязняют окружающую среду.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. А. с. СССР № 1724632 МКИ С 04/В 24/02 (С04И28/02, С04В24 : 10). Способ приготовления бетонной смеси / А. Б. Лебедев, Ю. М. Придатко, V. В. Шеховцова и др.; Ярослав, политехи, ин-т-№ 4818350105; Заявл. 23.04.90; Опубл. 07.04.92, Б юл. изобрет. № 13. С. 88.

2. Безбородое А. М. Биохимические основы микробиологического синтеза. М.: Лсгк. и нищ. пром-сть, 1984. 304 с.

Поступила 23.02.2000.

3. Биотехнология микробного синтеза / М. Е. Бекер, М. Ж. Кристапсонс, У. Е. Виестур и др.; Под общ. ред. М. Бекера. Рига. Зи-натне, 1980. 307 с.

4. Физиологическая регуляция метаболизма дрожжей / Под ред. М. Й. Залашко. Минск: ¥авука 1 тэхшка, 1991. 322 с.

5. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1987. 566 с.