Электровакуумные стекла молибденовой группы – перспективная материаловедческая основа создания нефтесорбентов и новых путей их получения
Анализ возможностей получения пеностекла из стекла С52–1. Влияние наличия ликвации в стекле и отсутствие избыточного углерода на поверхности полученного пеностекла на его наноструктурирование путем применения технологии получения пористых стекол.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 10.05.2018 |
Размер файла | 16,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Электровакуумные стекла молибденовой группы - перспективная материаловедческая основа создания нефтесорбентов и новых путей их получения
Уже более двух столетий ведется активная добыча все большего и большего количества нефти. Следствием этого является увеличение объемов загрязнения в штатных ситуациях и, что самое опасное, учащаются случаи аварий при транспортировке нефти, среди которых наиболее тяжелыми по масштабам и последствиям являются аварии при водной транспортировке.
Как отмечается в работе [1], нефтяное загрязнение отличается от других антропогенных воздействий тем, что оно дает не постоянную, а «залповую» нагрузку на среду, вызывая ее быструю ответную реакцию. При оценке последствий такого загрязнения не всегда можно однозначно судить о возможности возврата экосистемы к ее устойчивому состоянию.
Освоение природных ресурсов и преобразование природных систем не сопровождающееся деградацией окружающей среды - вот та глобальная задача, которая стоит в настоящее время перед обществом. В случае нерационального использования сама среда не в состоянии справиться с загрязнениями и требуется проведение активной очистки.
Несмотря на принимаемые меры борьбы с загрязнением окружающей среды, количество техногенных катастроф при транспортировке нефти в России практически не снижается. При аварийных разливах нефти происходит быстрое и устойчивое загрязнение больших площадей грунта и акваторий, в том числе и придонной зоны, а также грунтовых вод и водосточных пластов.
Во всех мероприятиях, связанных с ликвидацией загрязнения, с восстановлением экосистемы, необходимо исходить из главного принципа: не нанести экосистеме больший вред, чем тот, который уже нанесен при загрязнении [2].
Методы ликвидации загрязнений нефтью и нефтепродуктами водной поверхности можно разделить на четыре основные группы [1; 3]: механические, осуществляемые с помощью всевозможных конструкций и устройств для сбора нефти; физико-химические, основанные на использовании физико-химических явлений; биологические, реализуемые с помощью микробиологических культур, и фотохимические, происходящие под действием солнечного света и катализаторов.
К преимуществам сорбционного метода можно отнести возможность удаления загрязнений чрезвычайно широкой природы практически до любой остаточной концентрации независимо от их химической устойчивости, отсутствие вторичных загрязнений и управляемость процессом.
Тенденция развития технологий сорбционной очистки воды определяется переходом от активированных углей к все возрастающему ассортименту и количеству естественных минеральных и органических веществ, к созданию новых синтетических сорбентов и, особенно, сорбентов с иммобилизированными углеводородокисляющими микроорганизмами - биосорбентов, использование которых по методу ликвидации загрязнений с водной поверхности относится к биологическим методам [4].
Весьма подробный анализ сорбционных материалов для очистки сточных и природных вод от нефтепродуктов приведен в работе [5], в которой, в частности, отмечается работа [6], авторы которой предложили новый тип биосорбента, представляющий собой ассоциации штаммов - деструкторов углеводородов, иммобилизированных на пористом сорбенте, представляющем собой пеностекло, полученное из пылевидной фракции стеклообразного фосфорного удобрения AVA, включающего калий, магний, кальций, бор, кремний и микроэлементы и создающего оптимальные условия для питания и жизнедеятельности клеток микроорганизмов.
Говоря о биосорбенте, рассмотренном в работе [6], следует отметить его основные недостатки, к которым следует отнести недостаточно высокую плавучесть, а также тот факт, что ассоциации штаммов - деструкторов углеводородов - могут работать лишь при температурах более 8°C, а срок их хранения не превышает двух лет. При этом следует учитывать и то, что биосорбенты не могут обеспечить необходимой оперативности при ликвидации аварийных разливов нефти.
Все сказанное выше говорит о том, что пеностекла, первоначально предполагавшиеся для использования в качестве плавающего материала, в качестве нефтесорбентов до наших работ [3, 7, 8] в качестве нефтесорбентов никем не исследовались.
В настоящей работе, как и в работах [3, 7, 8], в качестве объекта исследования использовано промышленное стекло - стекло молибденовой группы С52-1 по ОСТ 11ПО.735.002-73 (гранулят производства ООО «Светлана. Маловишерский стекольный завод»), состав которого относится к стеклам системы (Na, K)2O - Al2O3 - B2O3 - SiO2.
Проведенная в первом приближении (замена Na2O на Ме2O = Na2O + K2O, а B2O3 на R2O3 = B2O3+ Al2O3) оценка на основании изотерм метастабильной ликвации в системе Na2O - B2O3 - SiO2, приводящихся в работе [9], показала, что состав стекла С52-1 будет находиться на изотерме при температуре 750°C. Таким образом, исследуемое нами стекло С52-1, в отличие от однофазных стекол, изучавшихся в работах [3, 7, 8], является ликвирующим, а проведение политермической обработки по режиму, тождественному режиму вспенивания, способствует завершению процесса фазового разделения с образованием химически нестойкой щелочноборатной фазы, что подтверждают электронно-микроскопические исследования. Данный факт говорит в пользу того, что достижение позитивного результата по вспениванию стекла С52-1 открывает возможности дальнейшей модификации пористой структуры сорбентов (ее наноструктурирования) по методике получения пористых стекол.
Исходя из сказанного, при отработке рецептурно-технологических параметров получения пеностекла в качестве функции отклика помимо практической непотопляемости было выбрано отсутствие на поверхности стекла локализованного остаточного углерода, наличие которого практически исключало бы возможность дальнейших исследований по выщелачиванию щелочноборатных фрагментов структуры.
Позитивные результаты были получены при дополнительном использовании, помимо основного вспенивателя (мела и диатомита), разработанных нами рецептур на основе органических веществ растительного происхождения в специально подобранном растворителе, в которых суммарное содержание углерода не менее 1 моль на 100 г. стекла. Ряд полученных результатов патентноспособен, что вынуждает нас не останавливаться детально на рассмотрении конкретных составов, способов и режимов получения нефтесорбентов. Отметим лишь, что нами получено десятикратное увеличение объема при вспенивании стекла, о чем говорит соответствующее понижение плотности.
Характер кинетических кривых поглощения коррелирует с таковым для сорбентов со стеклообразной поверхностью [3; 7; 8] (имеется максимум при нахождении сорбента в нефти 7,5 мин и в дизельном топливе - 5 мин). Высота максимума и абсолютные значения поглощения меньше в случае дизельного топлива, что обусловлено его более низкими плотностью и кинематической вязкостью (837,8 кг/м3 и 4,1 сСт), чем у нефти (863,3 кг/м3 и 25,0 сСт) при 20°C.
Полученные сорбенты характеризуются закрытоячеистой структурой, и процесс поглощения ими обусловлен наличием открытых пор на поверхности образцов, на что указывает электронно-микроскопическое исследование, и капиллярными силами, действующими, в частности, в пространстве порозности между образцами сорбента.
Результаты получены в рамках выполнения государственного задания Минобрнауки России по проекту №4.982.2014/К «Развитие термодинамической и кинетической теории межфазного ионного обмена применительно к природным и промышленным объектам» от 11.07.2014.
Список литературы
пеностекло пористый углерод молибден
1. Каменщиков Ф.А. Нефтяные сорбенты / Ф.А. Каменщиков, Е.И. Богомольный. - М. - Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005. - 278 с.
2. Исмаилов Н.М. Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем / Н.М. Исмаилов, Ю.И. Пиковский. - М.: Наука, 1988. - С. 222 - 230.
3. Коган В.Е. Использование пеностекла и полимерных материалов в качестве эффективных нефтесорбентов / В.Е. Коган, П.В. Згонник, Д.О. Ковина, В.А. Черняев // Стекло и керамика. - 2013. - №12. - С. 3 - 7 (Kogan V.E. Foam glass and polymer materials: effective oil sorbents / V.E. Kogan, P.V. Zgonnik, D.O. Kovina, V.A. Chernyaev // Glass and Ceram. - 2014. - V. 70, №11 - 12. - P. 425 - 428).
4. Собгайда Н.А. Сорбционные материалы для очистки сточных и природных вод от нефтепродуктов // Вестник ХНАДУ. - 2011. - Вып. 52. - С. 120 - 124.
5. Карапетян Г.О. Экологически безопасное стеклообразное удобрение «Агровитаква-AVA», восстанавливающее природные ресурсы / Г.О. Карапетян, К.Г. Карапетян, В.Е. Коган // Тр. юбилейной научно-техн. конф. АИН РФ. - СПб.: СПбГТУ, 2001. - С. 15 - 18.
6. Коган В.Е. Нефтесорбенты из пеностекла и кинетика нефтепоглощения / В.Е. Коган, П.В. Згонник, Д.О. Ковина // Теория и практика современной науки. Т. II / Науч.-инф. издат. центр: «Институт стратегических исследований». - M.: Изд-во Спецкнига, 2013. - С. 36 - 41.
7. Коган В.Е. Физико-химические аспекты получения нефтесорбентов из фосфатных пеностекол и кинетика нефтепоглощения / В.Е. Коган, П.В. Згонник, Т.С. Шахпаронова, Д.О. Ковина // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2014. - №04 (63). Ч. I. - С. 33 - 36.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика, свойства и области применения пеностекла. Подбор сырьевых материалов для производства пеностекла. Составление технологической схемы производства пеностекла порошковым способом (двустадийный процесс). Расчет состава шихты и стекла.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 14.12.2013Материалы с малой плотностью (легкие материалы), получение и способы их обработки. Химический состав стекла, его свойства и типы. Основы современной технологии получения стекла. Применение стекломатериалов в авиастроении, автомобилестроении, судостроении.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 27.05.2013Свойства, структура, классы стекла. Методы получения и область применения ситаллов. Выбор состава и подготовка шихты стекла для конденсаторного ситалла. Варка и кристаллизация стекла, прессование стекломассы. Расчет диэлектрических потерь и проницаемости.
курсовая работа [493,0 K], добавлен 24.08.2012Патентно-информационный поиск в области составов и технологии получения медицинского стекла на предприятии ООО "Гродненский стеклозавод". Требования к продукции, составы стекол. Технологические схемы подготовки сырьевых материалов и производства шихты.
отчет по практике [741,0 K], добавлен 07.05.2012Технология производства стекла. Шлифовка и полировка стекла, его металлизация и окрашивание. Основные стеклообразующие вещества. Плавление кремнезёмистого сырья. Промышленные виды стекла. Производство свинцового, бросиликатного и пористых стекол.
презентация [1,0 M], добавлен 10.03.2014Основные сорта стекол, применяемые при машинном изготовлении стеклянных трубок. Возможные соединения керамических материалов с соответствующими сортами стекла. Обработка поверхности стекол. Его сверление и резание. Травление стекла и плавленого кварца.
реферат [396,6 K], добавлен 28.09.2009Физические свойства стекла, его классификация. Современные технологии получения стекла. Характеристика листового стекла различного ассортимента, его использование в строительстве и производстве. Теплоизоляционные и звукоизоляционные стекломатериалы.
курсовая работа [57,2 K], добавлен 26.01.2015Материалы для получения искусственной стекольной массы. Технология варки стекла. Физические, механические, термические и электрические свойства. Газопроницаемость и обезгаживание стекол. Химическая стойкость. Исходные материалы для стеклодувных работ.
курсовая работа [114,2 K], добавлен 11.07.2009Перспективы развития производства пеностекла. Описание существующих способов получения продукции, обзор тематической литературы. Применяемое сырье, его характеристика, обоснование химического состава и расчет шихты. Технологическая схема производства.
курсовая работа [90,2 K], добавлен 17.12.2010Технология получения ситаллов и стеклокристаллического материала. Характеристика барий-боратного стекла и его кристаллизации. Составы фторидных стекол. Методика варки и отжига стекол. Спектры комбинационного рассеяния света. Люминесценция в стеклах.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 13.02.2013Определение характеристик прозрачности цветных стекол. Определение показателя преломления и плотности методом гидростатического взвешивания. Сравнительная таблица результатов с нормируемыми величинами в ГОСТе. Технология получения цветного стекла.
курсовая работа [575,0 K], добавлен 27.05.2013Стекло, его производство и свойства. История возникновения стеклоделия. Технологии изготовления, виды стекла. Свойства, характеристики стекол. Разработка, изготовление установки для проверки стекла на прогиб. Исследование различных видов стекла на прогиб.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 26.04.2009Исследование процесса производства листового стекла. Заливочная и пленочная технологии изготовления триплекса. Безавтоклавная пленочная технология. Резка стекла. Обработка кромки и шлифование торцов. Описание физического процесса растрескивания стекла.
курсовая работа [970,1 K], добавлен 13.11.2016Технология создания бронированного стекла. Безопасные, пожаростойкие и ударостойкие стекла, их применение. Пленки SUN GARD. Окупаемость установленной на окна полимерной защиты. Эксклюзивные технологии производства безопасных стеклянных конструкций.
реферат [42,8 K], добавлен 30.10.2013История производства стекла. Основные стеклообразующие вещества. Различные виды стекол и их основные свойства. Тонированное, цветное, художественное, защитное, узорчатое и зеркальное стекла. Применение стекла в оптической и строительной промышленности.
презентация [5,2 M], добавлен 20.04.2013Разработка технологической схемы получения органического стекла пониженной горючести с элементами автоматического регулирования процесса. Расчет основных технико-экономических показателей, меры безопасного ведения производства органического стекла.
дипломная работа [146,7 K], добавлен 20.08.2009Описание технологического процесса получения стекломассы, предлагаемый уровень автоматизации. Работа системы регулирования, сигнализации и блокировок, каскадная система регулирования температуры в стекловаренной печи. Экономическое обоснование проекта.
магистерская работа [583,6 K], добавлен 28.07.2010Производство листового стекла. Заливочная, пленочная технология изготовления триплекса. Безавтоклавная пленочная технология. Описание физического процесса растрескивания стекла. Составление операционной карты. Разработка устройства для захвата стекла.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 22.11.2015Первенство Египта в производстве стекла. "Египетский фаянс" - изделия, покрытые зеленовато-голубой глазурью. Изготовление различных изделий из стекла на Руси. Классификация стекла, технологии его плавки. Особенности плавки различных видов стекла.
презентация [8,5 M], добавлен 22.10.2013Анализ формовочных и стержневых смесей. Технологии получения стержневых быстротвердеющих смесей: жидкое стекло, микроволновой и СО2 процессы, их преимущества и недостатки. Влияние силикатного модуля жидкого стекла на прочность изгиба формовочных песков.
дипломная работа [5,4 M], добавлен 18.04.2018