Способ контроля концентрации мыла в мыльно-содовых растворах при промывке шерсти Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 677.31.21.31:543.2

Способ контроля концентрации мыла в мыльно-содовых растворах при промывке шерсти

К.Л. Запорощенко (ГНУ СНИИЖК)

Технологический режим промывки шерсти определяет приготовление перед промывкой шерсти в ваннах моечного агрегата заправочных растворов с различной концентрацией соды кальцинированной и мыла, соблюдая при этом последовательность заполнения ванн: вода заданной температуры, раствор соды, затем раствор мыла. В процессе заправки ванн контролируют концентрацию соды и мыла и при необходимости делают соответствующие добавки [1].

Известен способ измерения массовой доли жирных кислот в твердом хозяйственном и туалетном мыле [2]. Продолжительность комплекса химических анализов при реализации известного способа составляет около 6 часов. Поэтому сокращение времени контроля этого параметра в производственных условиях можно считать актуальной задачей.

Способ определения концентрации мыла в моющих мыльносодовых растворах методом экстрагирования его спиртоэфирной смесью [3], являющийся основным при промывке шерсти, обладает тем же недостатком, что и предыдущий способ (до 40 минут на один анализ), и, кроме того, связан с применением опасных для здоровья и в пожарном отношении химреактивов.

Способы оценки пенообразующей способности растворов поверхностно-активных веществ с целью выявления специфических свойств растворов этих веществ [4] возможны при использовании сложного специализированного приборного оборудования, которое не может быть применено в производственных условиях работающего предприятия ПОШ, а также невозможно его прямое применение для трехкомпонентных заправочных растворов, применяемых в промывке шерсти (вода + сода + мыло), т.к. сода снижает устойчивость образующейся пены [5]. Г. Штюпель [6] показал наличие линейной зависимости высоты столба пены от концентрации натриевого мыла в растворе (1-4 г/л).

Рабочие растворы при промывке шерсти можно условно разделить на заправочные и моющие. Заправочные растворы - это растворы моющих средств (сода и мыло), которые приготавливают в ваннах моечного агрегата перед промывкой. В соответствии с нормами в заправочных растворах содержится 0,5-2,0 г/л соды и 0,9-1,4 г/л мыла (100% жирных кислот). При этом допуски дозирования соды определены в пределах 20-35%, а мыла - 21-30%.

Моющие растворы, в отличие от заправочных, кроме соды и мыла, содержат растворимые вещества минерального и органического происхождения, а также шерстный жир и коллоидные вещества, т.е. представляют многокомпонентную гетерогенную систему. При этом

моющие растворы непрерывно истощаются, и для поддержания в них регламентированной концентрации соды и мыла последние периодически, в процессе промывки, добавляют в ванны в виде концентрированных растворов.

Так как заправочные растворы, не содержащие посторонних включений, - «чистые» растворы моющих средств, было принято разработку экспресс-метода контроля концентрации мыла в рабочих растворах начать с них. Продолжительность анализа определения концентрации соды в рабочих растворах составляет 4-5 мин., а мыла -25-35 мин. Учитывая периодичность контроля моющих при промывке шерсти, общее время, необходимое для выполнения анализов концентрации моющих в течение смены, составит:

соды - 112 мин., т.е. « 1,9 часа;

мыла - 180 мин., т.е. 3,0 час.

Необходимость сокращения затрат времени выполнения анализов, в особенности мыла, при необходимости его ежечасного контроля, очевидна.

Выводы Г. Штюпеля послужили основанием для исследования пенообразования моющих растворов, приготовленных в производственных условиях. Но эти растворы кроме мыла содержат соду. Поэтому в эксперименте было принято при фиксированной концентрации соды варьировать концентрацию мыла и фиксировать объем пены.

Для исследования брали концентрированные мыльно-содовые растворы из разварочных емкостей ООО «Предприятие им. И.Лапина» и приготавливали из них испытуемые заправочные растворы. Были приняты три фиксированных концентрации соды: 0,5; 1,5 и 2,5 г/л и четыре концентрации мыла: 0,7; 1,1; 1,5 и 1,9 г/л.

Для разработки метода экспресс-контроля концентрации мыла в заправочных растворах был принят способ свободного падения раствора как высокопроизводительный и простой в исполнении. Для проведения исследований был разработан и изготовлен лабораторный стенд - аналог прибора Росс-Майлса [5] (рис.1).

Рис.1. Лабораторный стенд-аналог прибора Росс-Майлса:

1 - цилиндр 1000, 2 - воронка делительная ВД-250ХС, 3 - насадок калиброванный, 4 - краник ВД, 5 - воронка В-250, 6 - штатив, 7 -

линейка миллиметровая

Отличие стенда-аналога от прибора Росс-Майлса:

- отсутствие термостата;

- диаметр приемного цилиндра 60мм;

- использование линейки для измерения высоты столба пены.

При приготовлении испытуемых растворов концентрацию соды контролировали титрованием по фенолфталеину, а мыла - титрованием эфирной вытяжки по лакмоиду. Температуру испытуемых растворов в эксперименте приняли средней для четырех ванн моечного агрегата, ^=49,5±1,5°С. В начале истечения раствора из насадка положение цилиндра поправляли, чтобы струя раствора падала в центр зеркала раствора в цилиндре. Измерение высоты столба пены производили линейкой тотчас после истечения раствора. Размер высоты столба измеряли у стенок цилиндра. Погрешность измерения высоты столба пены ±2 мм. После каждого испытания цилиндры промывали горячей водопроводной водой. За окончательный результат принимали среднее значение трех измерений.

Результаты измерения высоты столба пены в цилиндре показаны в таблице 1.

Таблица 1. - Зависимость высоты столба пены на аналоге прибора Росс-Майлса от концентрации мыла в заправочном растворе при фиксированной концентрации соды

Концент рация, г/л Высота столба пены, мм (среднее значение) Размах высоты столба пены, мм Максимальное расхождение между результатами параллельных измерений, %

Соды Мыла (в пересчете на 100% жирных кислот)

0,7 27 321,1 40 420,5 1,5 50 521,9 60 65- -25 8 -37 12 -49 6 -57 12

0,7 12 131,1 23 281,5 1,5 37 381,9 43 45- -11 15 -18 16 -36 5 -40 11

0,7 2 31,1 16 21- -2 33 -13 18

2,5 1,5 32 35-30 14

________________1,9_____________40___________47-36___________13

Хронометраж показал, что продолжительность анализа пенообразования на лабораторном стенде составляет 30-40 сек.

По данным таблицы построены графики аппроксимированных линейных функций высоты столба пены от концентрации мыла в заправочных растворах (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость концентрации мыла в мыльно-содовых растворах от

о

высоты столба пены при концентрации соды в растворе: 1 - 0,5 г/дм3; 2

- 1,5 г/дм3; 3 - 2,5 г/дм3.

Уравнения сглаживающих прямых рисунка 2 с коэффициентами корреляции выражаются зависимостями:

1 - Мо 5 = 0,032Н + 0,55; Р = 0,9978,

2 - М15 = 0,031Н + 0,34; Р = 0,9879,

3 - М2,5 = 0,033Н - 0,21; Р = 0,9818,

где: М05 - концентрация мыла в заправочном растворе, г/л;

Н - высота столба пены в цилиндре 1, мм;

Р - коэффициент корреляции между математической моделью и результатами эксперимента.

Разработанный способ экспресс-контроля концентрации мыла позволяет сократить затраты времени при выполнении контроля концентрации моющих средств в заправочных растворах в 7-8 раз (табл. 2).

Таблица 2. - Затраты времени на выполнение анализов

концентрации моющих средств

Наименование анализа при контроле концентрации моющих средств Время выполнения анализа при контроле концентрации моющих средств, мин.

Известный способ Предлагаемый способ

Определение содержания соды в моющих растворах 2,0-4,0 2,0-4,0

Определение содержания мыла в моющих растворах 20,0-38,0 0,8-1,0

Всего 22,0-42,0 2,8-5,0

Предлагаемый экспресс-контроль, по сравнению с другими техническими решениями, имеет следующие преимущества:

- повышение эффективности и качества промывки шерсти на 8-10%;

- снижение расхода моющих средств и воды на 8-10%;

- повышение оперативности технологического контроля процесса машинной промывки шерсти, т.е. резкое сокращение межконтрольных интервалов.

Литература:

1. Типовой технологический режим первичной обработки шерсти. ВНИИЗПОШ, Невинномысск, 1989, 80с.

2. ГОСТ 780-89 Мыло хозяйственное твердое и мыло туалетное. Правила приемки и методики выполнения измерений.

3. Денискина Л.Е. Технический анализ производства (в промышленности первичной обработки шерсти): учебник для средн.спец.учеб.заведений.-М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.- С.162-163.

4. Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. М.: Издательство «Химия», 1975, 264с.

5. ГОСТ 22567.1-77* средства моющие синтетические. Метод определения пенообразующей способности.

6. Штюпель Г. Синтетические моющие и очищающие средства. М.: Госкомиздат, 1960,-672с.