CC BY
26
ВЫВОДЫ
1. Гидравлические стабилизаторы расхода воды могут использоваться на открытых каналах при подтопленном истечении через сооружение, обеспечивая постоянство отводимых расходов воды.
2. Функционируя в режиме несвободного истечения из-под затвора, гидравлический стабилизатор расхода воды с коническим козырьком обеспечивает постоянство (с погрешностью не превышающей ±5%) отводимого расхода воды при диапазоне колебаний напоров в канале старшего порядка меньшем по величине, чем при работе в режиме свободного истечения из-под затвора [5, с.284]. Это наблюдается и у других конструкций стабилизаторов расхода типа «коробчатый щит».
3. При расчете параметров СРВКК для водовыпускного сооружения, работающего в режиме подтопленного истечения необходимо использовать зависимости (7)...(10). Это позволит обеспечить постоянство во-доподачи в отводящий канал с заданной точностью.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Атаманова О.В. Систематизация способов и средств стабилизации водоподачи оросительных систем // Вестник Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова. Саратов, 2005. - № 3. - С.6-11.
2. Атаманова О.В., Круглова В.В. Патент Кыргызской Республики № 1551 КР МКИ Е02В 13/02. Стабилизатор расхода воды. Опубл. в БИ № 6, КР, 2013. - 5 с.: ил.
3. Беликов В.Г., Пономарев В.Д., Коковкин-Щербак Н.И. Применение математического планирования и обработка результатов эксперимента в фармации. М.: Медицина, 1973. - 232 с.
4. Кацев П.Г. Статистические методы исследования режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1974. - 231 с.
5. Атаманова О.В., Круглова В.В. Оптимизация параметров гидравлического стабилизатора расхода воды с коническим козырьком // Вестник КГУСТА №3 (37). Бишкек, 2012. - С.279-285.
СИНТЕЗ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ ИЗ ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИДРОКСИДОВ NA И K
Белецкая Марина Геннадьевна
ассистент кафедры химии и химических технологий Богданович Николай Иванович Д.т.н., профессор, зав.кафедрой химии и химических технологий
Романенко Кристина Александровна
Магистрант кафедры химии и химических технологий САФУ имени М.В.Ломоносова, г. Архангельск
В условиях постоянного нарастания загрязнений в окружающей среде, быстрыми темпами растет потребление различных фильтрующих веществ. Наиболее распространенными и эффективными фильтрами являются фильтры на основе активированного угля. В качестве сырья для получения активных углей (углеродных адсорбентов) с успехом может быть использовано лигноцеллюлозное сырье [1, с 107-112; 2, с 120-132], что было неоднократно подтверждено экспериментально, в том числе и гидролизный лигнин. Для синтеза активированного угля все чаще используются методы термохимической активации, поскольку они позволяют получать адсорбенты с заданными адсорбционными свойствами и параметрами пористой структуры.
Предварительные исследования показали, что использование предварительной термообработки, так называемого предпиролиза, позволяет не только снизить расход активирующего агента, но и увеличить выход получаемых углеродных адсорбентов, а также влияет на адсорбционные свойства [3, с 125-132; 4, с. 717-721]. Для синтеза активированных углей был использован метод
планированного эксперимента для трех факторов. Так температура предпиролиза (Тп/п) варьировалась в интервале 350 - 450 °С, температура термохимической активации (ТХА) 600 - 750°С, дозировка активирующего агента 1,3 - 2,1 г/г к а.с. лигнину. В качестве активирующего агента были использованы гидроксид натрия и гидроксид калия.
Полученные экспериментальные данные были использованы для расчета коэффициентов уравнений регрессии второго порядка. Уравнения со значимыми коэффициентами, адекватно описывающими процесс, являются математическими моделями. Все полученные уравнения регрессии, оказались адекватными экспериментальным данным при доверительной вероятности 95 %, и были использованы для построения поверхностей отклика.
Полученные образцы активированного угля были исследованы по стандартным тест-веществам, используемым для характеристики адсорбентов при адсорбции из жидкой фазы: метиленовый голубой (МГ) и йод.
амг мг/г
1150 1000 850 700 550
Т
п/п'
ос
Б
№0№ г/г
Рисунок 1. Поверхности отклика адсорбционной активности по МГ активированного угля при температуре ТХА 675 оС
Осветляющая способность по МГ возрастает при повышении температуры предпиролиза. Дозировка гид-роксида натрия и температурные факторы закоррелиро-ванны между собой, что видно из рисунка 1. С повышением дозировки активирующего агента осветляющая способность по МГ также возрастает. Следует отметить, что абсолютное значение удельной адсорбции метилено-вого голубого (АМт)выше для образцов, синтезированных с использованием гидроксида калия, и достигает 1400 мг/г.
Для всех синтезированных образцов активного угля была также исследована адсорбционная активность по йоду (Айода). Температура предпиролиза, как и в случае удельной адсорбции МГ, оказывает существенное влияние на адсорбционную активность по йоду: с ее повышением в данном интервале варьирования адсорбционная активность по йоду возрастает как с использованием KOH, так и NaOH в качестве активирующего агента.
Рисунок 2. Поверхности отклика адсорбционной активности по йоду АУ при температуре ТХА 725 оС
Наилучшие адсорбционные свойства проявляют образцы, синтезированные при максимальной температуре предпиролиза и дозировке активирующего агента. Абсолютное значение удельной адсорбции как МГ, так и йода, почти в 1,3 раза выше в случае использования гид-
Для определения способности полученных образцов к поглощению газов, аналогичным образом была исследована адсорбция паров гексана. Поверхности отклика (рисунок 3) представлены ниже.
Рисунок 3. Поверхности отклика адсорбции гексана АУ при температуре ТХА 675 оС
Анализ поверхностей отклика показывает, что с повышением температуры предпиролиза адсорбция возрастает. Вместе с тем, дозировка щелочи не оказывает аналогичного эффекта. Наибольшая адсорбция гексана наблюдается при минимальных дозировках NaOH и максимальных температурах предпиролиза, и повышение дозировки гидроксида натрия оказывает отрицательное воздействие на данный выходной параметр. Однако, при использовании KOH наибольшие абсолютные значения удельной адсорбции гексана достигаются при максимальной температуре предпиролиза и дозировке щелочи.
Характеристика активированного угля по адсорбционным свойствам не дает полного представления о формировании его структуры в зависимости от активирующего агента. Однако, это показывает, что его выбор играет ключевую роль в образовании пористой структуры углеродных адсорбентов, поскольку позволяет существенно варьировать его свойства. Поэтому, с целью определения
влияния активирующего агента была исследована пористая структура активных углей методом низкотемпературной адсорбции азота (77К). Для определения удельной поверхности и общего объема пор полученные изотермы были обработаны по уравнения БЭТ.
Поверхности отклика показывают, что, при использовании гидроксида натрия, дозировка его влияния на удельную поверхность по БЭТ ^бэт) практически не оказывает, в то время как повышение дозировки гидроксида калия приводит к существенному повышению данного выходного параметра.
В последнем случае, наибольшая удельная поверхность будет формироваться при максимальной температуре предпиролиза и дозировке KOH. Абсолютное значение удельной поверхности будет практически одинаковым как при использовании NaOH, так и гидроксида калия.
Рисунок 4. Поверхности отклика удельной поверхности по БЭТ при температуре ТХА 675 оС
Рисунок 5. Поверхности отклика общего объема
Аналогичные зависимости наблюдаются и для общего объема пор, определенного по уравнению БЭТ. При использовании гидроксида натрия в качестве активирующего агента возможно получить адсорбенты с объемом пор на 15-20% выше, чем при использовании калиевого основания, при прочих равных условиях синтеза.
Анализ адсорбционных свойств и пористой структуры углеродных адсорбентов на натриевом и калиевом основании показал, что выбор активирующего агента является одним из определяющих факторов направленного синтеза активного угля с заданными характеристиками.
пор по БЭТ при температуре ТХА 675 оС
Список литературы
1. Саврасова Ю.А., Белецкая М.Г., Богданович Н.И., Макаревич Н.А. Углеродные адсорбенты на основе лигноцеллюлозных материалов // ИВУЗ: Лесной журнал, 2012. №1.
2. Богданович Н.И. Пиролиз технических лигнинов // ИВУЗ: Лесной журнал. 1998. №2-3.
3. Белецкая М.Г., Богданович Н.И., Кузнецова Л.Н., Саврасова Ю.А. Методы термохимической активации в синтезе активных углей из технических лигнинов // ИВУЗ: Лесной журнал. 2011. № 6.
4. Beletskaya M.G., Bogdanovich N.I. The Formation of Adsorption Properties of Nanoporous Materials by Thermochemical Activation. Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 2014, Vol. 40, No. 7.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ДЕФЕКТА «ИЗЛОМ», ОБРАЗОВАННОГО ПРИ ОТЖИГЕ ХОЛОДНОКАТАНОГО МЕТАЛЛА В РУЛОНАХ, НА ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОМ 3D МИКРОСКОПЕ
Белов Валерий Константинович
Профессор, канд. физ-мат. наук, МГТУ им Г.И. Носова, г. Магнитогорск
Дьякова Мария Викторовна Аспирантка, МГТУ им Г.И. Носова, г. Магнитогорск Губарев Евгений Владимирович Ассистент, МГТУ им Г.И. Носова, г. Магнитогорск
Беглецов Данил Олегович Старший преподаватель, МГТУ им Г.И. Носова, г. Магнитогорск
