CC BY
23
X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. N>10(126)
Для отделения каротиноидов от полученного экстракта был использован петролейный эфир. К полученному изопропиловому экстракту каротиноидов приливали петролейный эфир и воду, в результате чего каротино-иды переходили в петролейный эфир, при этом в тяжелой фазе оставался изопропиловый спирт, нуклеиновые компоненты и белки. Полученную двухфазную систему разделяли на делительной воронке. Тяжелая фаза может быть использована для получения белковых концентратов.
Состав каротиноидного экстракта был определен методом колоночной хроматографии. Анализ показал, что полученный экстракт содержит несколько фракций каротиноидов с максимумами поглощения 437 нм, 470 нм и 495 нм, соответственно ксантофилл, бета-каротин и бактериоруберин. Таким образом, полученный экстракт каротиноидов, после отгонки петролей-ного эфира может быть использован для получения препаратов пищевой и медицинской промышленности.
Библиографические ссылки
1. Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. М.: Мир, 1986. 422 с.
2. Кирхнер Ю. Тонкослойная хроматография. Том 2-й. М.: Мир, 1981. 525 с.
3. ГОСТ РФ № 51443-99. Соки фруктовые и овощные. Метод определения содержания общих каротиноидов и их фракционного состава [введен в действие 01.01.2001].
4. Исследование иммуномодулирующей и мембранотропной активности каротиноидов из туники асцидии На1осугиЫа ангапПнт / Е.С. Моторя, Т.Н. Пивненко, А.К. Гажа, Л.А. Иванушко, В.Н. Воронцов, Н.М. Санина // Тихоокеанский медицинский журнал, 2009. № 3. С. 28-31.
УДК 661.183.2 : 665.7.032.53 : 547.724.1
Д.А. Дмитриева, И.В. Гераськина, В.Н. Клушин
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ВЛИЯНИЕ ПОЛИУРЕТАНОВЫХ ОТХОДОВ НА ФОРМОВОЧНЫЕ СВОЙСТВА ПАСТ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАРБОНИЗАТОВ В ТЕХНОЛОГИИ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ НА ТОРФЯНОЙ ОСНОВЕ
Influence of an additive to peat of products of dissolution in sulfuric acid of one of versions polyurethane a waste on forming properties of resultant raw compositions, an exit and indicators of porous structure received of them carbonized materials is investigated.
Исследовано влияние добавки к торфу продуктов растворения в серной кислоте одной из разновидностей полиуретановых отходов на формовочные свойства результиру-
0 it & I U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 10 (126)
ющих сырьевых композиций, выход и показатели пористой структуры полученных из них карбонизатов.
Проблеме утилизации отходов полиуретанов уделяют большое внимание во всех развитых странах мира. На рубеже XX и XXI веков на кафедре технологии защиты биосферы РХТУ им. Д.И. Менделеева начаты исследования эффективности вовлечения вышедших из производственной эксплуатации полиуретановых изделий различного назначения в производство гранулированных активных углей (ГАУ)на торфяной основе. Полученные результаты свидетельствуют о принципиально многообещающих практических и научных результатах исследовательских изысканий данного направления [1].
Так, на базе отходов раскроя полиуретанполиамидных тканей на швейных предприятиях, использованных в качестве одного из компонентов сырьевой композиции для производства ГАУ, разработана технология этих продуктов, характеризующихся прочностью при истирании и поглотительной способностью по золоту при его извлечении из хвостовых пульп золотодобывающих предприятий на уровне лучших мировых аналогов [2].
Наряду с этим большое разнообразие рецептур и видов названных отходов требует при обосновании эффективности указанного направления выполнения экспериментальной оценки пригодности для получения ГАУ практически каждого из них.
Нами в работе использованы полиуретановые отходы (адипрен JI-167) в виде чистого полиуретана без каких либо добавок. Изделия для бумагорезательных машин полиграфического оборудования - марзаны, твердостью по Шору 95 А, однако, основное свое применение полиуретановые изделия находят в машиностроении, вследствие чего именно в этой отрасли образуется наибольшее количество отходов. Основные физико-механические свойства адипрена JI-167: предел прочности при растяжении -352 кг/см2; относительное удлинение - 400%; сопротив-ление раздиру - 111,5 кгс/см2; термостойкость - -10 +80 в град. Цельсия, молярная масса 30000 г/моль; модуль при 100% растяжении - 127 кгс/см2 (12,7 МПа); эластичность по отскоку - 40 %.
Исследования выполнены для серий сырьевых композиций (паст), отличающихся массами использованных серной кислоты и торфа (табл. 1). Перед приготовлением паст путем растворения названных полимерных отходов при нагревании в концентрированной серной кислоте получали щелока различных кондиций. Их тщательно смешивали затем в заданных соотношениях с порошком торфа, получая соответствующие сырьевые композиции. Свежеприготовленные пасты формовали в шнековом экструдере с получением гранул диаметром 3-4 мм. Способность сырьевой пасты к формованию оценивают совокупностью её реологических свойств, которые определяли по реологическим диаграммам, построенным по полученным экспериментально на приборе Толстого данным, обработанным с использованием реологической модели Максвелла-Кельвина-Шведова [3].
Реологические характеристики испытанных сырьевых паст (модуль упругости, Ei, модуль эластичности Ег, наибольшая пластическая вязкость
С It 0 X tt в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. N>10(126)
г|ь упругая деформация 8уп, эластическая деформация еэл, пластическая деформация 8ПЛ) охарактеризованы в табл. 2. Охарактеризованные в табл. 2 результаты расчета значений приведенных относительных деформаций соответствующих условиям пребывания образцов паст № 1 -8 и 10 в шнековом экструдере [4], указывают, что более половины их общей деформации составляет эластическая, доли в ней упругой составляющей - около 30-40%, а доли пластической составляющей очень малы.
Табл. 1. Соотношения компонентов (по массе) в сырьевых композициях (фракция торфа < 250 мкм)
Состав сырьевой композиции пасты
№ Щелок
образца
пасты Торф
Отход полимера 92,5 % серная к-та
1 1 0,8 0,8
2 1
3 0,6
4 1 1 0,8
5 1
6 1 1,5 0,6
7 1 2 0,4
8 1 3 0,4
9 1 5 0,4
10 1 7 0,4
Следствием этого являются хорошие формовочные свойства этих сырьевых композиций [4]. Также болыпенству образцов свойственны высокие значения модулей упругости Е1 и эластичности Ег наряду с очень высокой пластической вязкостью гц (по сравнению, в часности, с теми же параметрами паст на основе полиуретанполиамидных отходов [7]), что обусловливает повышенные энергетические затраты на перемешивание и формование соответствующих сырьевых композиций. Для пасты № 9 более половины общей деформации составляет упругая, доля эластической - около 30 %, доля же пластической составляющей также очень мала. Совокупность оцененных свойств позволяет отнести пасты под № 1-8 и 10 к первому структурно-механическому типу с оптимальной формуемостью, а пасту под № 9 к нулевому структурно-механическому типу, т.е. система подвержина хрупкому разрушению и практически не формуется.
О № & X V в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 10 (126)
После недельной выдержки гранулированные пасты подвергли карбонизации в заданных условиях [5]. Для каждого целевого продукта карбонизации определили выходи ряд технических характеристик, пользуясь общепринятым методикам [6]. Среди них суммарный объём пор (Ушго) и объёмы сорбирующих пор (Л^) по НгО, ССЦ, СбНб установили весовым методом, определили также емкость по йоду (Хь) и осветляющую способность по метиленовому голубому(Амг).
Табл. 2. Константы реологической модели паст
№ Пасты Е1 е2 Л1 £уп £эл £пл Тип пасты
МПа МПа ГПа-с % % %
1 3,7 1,49 0,875 28,7 71 0,012 1
2 2,38 2,08 3,29 46,66 53,33 0,003 1
3 4,5 1,25 1Д1 21,7 78,28 0,009 1
4 2,5 2,17 1,79 46,5 53,49 0,0065 1
5 30,3 10 19,4 24,8 75 0,004 1
6 33,3 22,2 4,4 40 60 0 1
7 2,22 0,44 0,19 16,7 83,28 0,02 1
8 7,7 5,56 7,5 41,95 58,11 0,0042 1
9 4 9,1 5,6 69,464 30,536 0,0049 0
10 6,25 4,55 14,286 42,105 57,895 0,0018 1
В табл. 3 указаны величины массового выхода карбонизатов Вкарб-
Табл. 3. Выход карбонизатов
№ образца 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Вкарб,% 34 37 26 29 31 33 22 19 23 20
Исходя из соотношении компонентов в сырьевых композициях
О Я & I VI в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. N810(126)
(табл.1) можно обособить три группы данных табл.3. Первым двум из них соответствуют образцам 1 и 2 (с соотношением масс полимера и кислоты -1:0,8, но переменной долей торфа - 0,8 и 1) и 3-5 (с соотношением масс полимера и кислоты - 1:1 и переменной долей торфа - 0,6, 0,8 и 1), а третьей -образцы 7-10 (с постоянным отношением масс полимера и торфа - 1:0,4, но переменной долей кислоты - 2, 3, 5 и 7).
Для образцов первых двух групп заметен рост выхода карбонизата с увеличением доли торфа в сырьевой пасте, причем максимальны величины Вкарб у образцов 1 и 2. На примере образцов 7-10 можно отметить отсутствие зависимости выхода продукта целевого от количества серной кислоты в сырье - значения Вкарб практически не меняются.
Табл. 4. Показатели пористой структуры карбонизатов паст
№ образца Удельные величины объёма пор, см /г
У^нгО У^ССЫ УвШО УзСбНб Х12, •„ Амг, мг/г
1 0,4889 0,009 0,1494 0,0779 20,0 0,8774
2 0,4091 0,0135 0,151 0,0565 25,3 0,8459
3 0,3333 0,0040 0,1422 0,0078 18,7 0,624
4 0,4167 0,0041 0,1699 0,0169 19,4 1,1674
5 0,4419 0,0044 0,1797 0,0422 20,9 1,256
6 0,3542 0,0091 0,1646 0,0378 15,5 1,1071
7 0,4615 0,0018 0,1261 0,0085 15,4 0,9649
8 0,3043 0,0006 0,1181 0,0585 16,1 0,809
9 0,2963 0,0113 0,1301 0,0680 13,1 0,9416
10 0,2909 0,0164 0,1331 0,0823 7,8 1,0751
Пористую структуру полученных карбонизатов, оцененную названными выше показателями, характеризуют данные табл. 4.
Анализируя данные табл. 4, можно констатировать следующее. Кар-бонизаты паст характеризуется средними для углеродных абсорбентов серийного производства значениями суммарного объема пор и небольшим объёмом сорбирующих пор по бензолу, что говорит о неразвитой структуре
0 ff 0 X tt в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 10 (126)
микропор. Ничтожно малые значения сорбирующих пор по четыреххлори-стому углероду говорят об аналогичном недостатке мезопористой структуре. Величина суммарного объёма пор по воде в образцах 1 и 2 уменьшается, а значения сорбирующих пор бензолу, воде и четыреххлористому углероду наоборот возрастает. Для образцов 3-5 все эти величины возрастают с долей торфа в сырье. У карбонизатов образцов 7-10 можно отметить уменьшение суммарного объема пор воде с ростом серной кислоты в щелоке. По остальным значениям зависимости нет. Значения сорбционной емкости по йоду увеличиваются при переходе от меньших номеров к большим в сериях образцов 1, 2 и 3-5; они максимальны у образцов 1 и 2. Значения сорбционной емкости по метиленовому голубому довольно высокие (в сравнении с теми же параметрами паст на основе полиуретанполиамидных отходов [7]). Для образцов 3-5 эти значения максимальны. Это свидетельствует о развитии мезопористой структуры, которая будет развиваться при дальнейшей активации образцов.
Совокупность охарактеризованной информации о пористой структуре полученных карбонизатов и величинах сырьевых затрат для их производства позволяет выделить образец № 1 как наиболее перспективный для исследования рациональных условий, целесообразности и эффективности его активации.
Библиографические ссылки
1. Хомутов и К0: Изменение технических показателей активных углей на основе торфа и отходов полиуретанполиамидного волокна при активации водяным паром.// ЖПХ, 2005. Т. 78. Вып. 11. С. 1848-1852; Новые отечественные активные угли для гидрометаллургии и обработки жидкофазных потоков других производств.// Химическая промышленность сегодня, 2008. № 3. С. 18-26.
2. Патент РФ № 2346889. Способ получения активного угля. //Бюллетень № 5. Опубликовано 20.02.09.
3. Балкевич B.JI., Мосин Ю.М. Реологические свойства керамических масс: Учебн. пособие. / МХТИ; М.: Изд-во МХТИ им. Д. И. Менделеева, 1983. 68 с.
4. Воларович М.П., Малинин М.И. Исследование реологических свойств торфов пониженной влажности. //Коллоидн. ж., 1958. Т. 20. № 3. С. 311-317.
5. Углеродные адсорбенты на основе полимерсодержащих отходов. /Клушин В.Н., Родионов А.И., Кесельман ИЛ. [и др.]; М.: Биоларус, 1993. 141 с.
6. Колышкин Д.А., Михайлова К.К. Активные угли. Свойства и методы испытаний: Справочник. Л.: Химия, 1972. 57 с.
7. Нистратов, A.B. Влияние добавок фурфурола на формовочные свойства паст и технические характеристики карбонизатов в технологии активных углей на торфяной основе. / A.B. Нистратов, А.Н. Хомутов, В.Н. Клушин. //
X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 10(126)
Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажина]; / РХТУ им. Д.И. Менделеева М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008. Том XXII. № 13 (93). С. 63-67.
УДК 661.183:665.63
Н.П. Зубахин, Е.В. Зенькова, Д.А. Дмитриева, В.Н. Клушин
Открытое акционерное общество «Московский коксогазовый завод», Москва, Россия
ОЦЕНКА РАЦИОНАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОНИЗАТОВ ИЗ КОМПОНЕНТОВ ШИХТЫ ДЛЯ КОКСОВАНИЯ МОСКОВСКОГО КОКСОГАЗОВОГО ЗАВОДА
Thermographical valuation of carbonization conditions of furnance-charge components for coking from the Vjscow coke-gas factory as raw for carbonaceous adsorbents production was made. Basic intervals of samples mass loss and of thermal effects in oxidizing and inert environment were determined. Rational conditions of pyrolysis of these materials were argued, their car-bonizates were produced, whose adsorption properties towards oil products extraction from industrial wastewater were compared with those of the factory-made active carbons.
Проведена термографическая оценка условий карбонизации компонентов шихты для коксования Московского коксогазового завода как сырья для производства углеродных адсорбентов. Определены основные интервалы потери массы образцов и тепловых эффектов в окислительной и защитной атмосфере. Обоснованы рациональные условия пиролиза этих материалов, получены их карбонизаты, поглотительные свойства которых при извлечении нефтепродуктов из производственных стоков сопоставлены с таковыми активных углей заводского изготовления.
Проблема очистки поверхностных стоков перед их сбросом в природные водоемы до настоящего времени остается актуальной для коксохимических предприятий компании «Мечел». Значительные объемы таких стоков, обширный перечень загрязняющих их веществ, высокая токсичность и существенные изменения во времени концентраций ряда их представителей, весьма жесткие требования нормативов действующего санитарного законодательства, многостадийность и высокая стоимость предлагаемых технических решений по обезвреживанию представляют наиболее значимые трудности для преодоления этой проблемы и обусловливают необходимость изыскания новых, дешевых и эффективных приемов ее решения.
Анализ подобных стоков, выполненный на примере показателей сточных вод выпуска № 1 Московского коксогазового завода за ряд последних лет, констатированных ЦЗЛ предприятия, свидетельствует, что в отдельные периоды времени минимальные содержания в них нефтепродуктов и фенолов примерно в 4-6 и 4-17 раз соответственно могут превышать ре-
