Разработка технологии мочки луба кенафа в активированной воде тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

Г'ГЗ АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

, - - -.ИНСТИТУТ ХИМИИ И ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ

г, о г.г-:-' ''и,-.;

На правах рукописи УДК 677.142.151.23:628.16.08

УЛУГМУРОДОВ НОР ХУДОЙКУЛОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОЧКИ ЛУБА КЕНАФА В АКТИВИРОВАННС ВОДЕ

(02.00.06 — химия высокомолекул$.1 ых соединений)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ

1996

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте химии и технологии хлопковой целлюлозы и на кафедре физики Ташкентского фармацевтического института.

Научный руководитель: кандидат химических наук,

с. н. с. МУСАЕВ X. И.

Научный консультант: академик АН РУз, доктор технических наук, профессор МИРКАМИЛОВ Т. М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор С А И Д АХМ ЕДО В У. А. доктор химических наук, профессор НАДЖИМУТДИНОВ Ш.

Ведущее предприятие:

Ташкентский Ордена Дружбы Народов институт текстильной и легкой промышленности им. Ю. Ахунбабаева

Защита состоится 1995 г.

часов на заседании специализированного совета Д 015.24.01 при Институте химии и физики полимеров АН РУз (700128, г. Ташкент, ул. А. Кадырии, 76).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химии и физики полимеров АН РУз.

Автореферат разослан

1996 г.

Ученый секретарь

специализированного совета, __„

доктор химических наук, профессор

Э. УРИНОВ

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Волокна кенафа, выращиваемые в вашей Республике, по сравнению с другими природами волокнами имеет ряд центах свойств: они обладают высокой прочностью, термостойкостью, влаго-вшткваемостъю и т.д. . Однако, как все целлюлозные волокна, они тохе имеют ряд недостатков связанных с обработков луба кенафа: высокую жесткость, неустойчивость к действию микроорганизмов и горючесть. Их можно устранить, использованием различных методов химической обработки разработанных в последние годы для многих полимерных материалов, в том числе и для целлюлозы. Одним из таких методов химической обработки, является мочка луба кенафа в активированной воде. В связи с эти*, разработка технологической схемы,замкнутой системы водоснабжения процесса мочки луба кенафа в активированной воде, исследование его структурных особенностей, а также установление взаимосвязи между физико-химическими свойствами луба кенафа и условий его обработки представляет собой актуальную задачу.

Оаль и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка новой технология получения волоков кенафа, путем переработки луба кенафа в активированной воде, которая позволяет интенсифицировать технологию и создать замкнутую систему водоснабжения лубзавода. Она требует детального исследования физико-механических, физико-химических свойств . и структурных особенностей волокон кенафе, полученных при различных способах мочки луба кенафа.;

Для достижения указанной- цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

разработка активатора вода;

- определение оптимальных' параметров процесса активация воды, исползуемой для мочки луба кенафа;

- получение волокон, кенафа после мочки в различных водных средах;

- комплексное исследование структур волокон кенафа полученных после мочки в различных водах:, в технической (аряч-ной), сточной: очищенной по традиционному способу, а также методом электрохимической активации ;' .

- разработка безотходной замкнутой- система водоснабжения лубяных заводов.

3 диссертационной работе:

- проведан комплексный анализ состава и физико-химических свойств сточнгп вод лубяных заводов;

- впервые показано увеличение количества растворенного кислорода в воде посла обработки сточных вод лубзавода в элэктроакткваторэ;

- впзрвыэ разработан способ получения волокон кенафа путем обработка! активированой водой;

- установлено, что ряд физико - механически и физико - химические свойств полученных волокон превосходят те свойства волокон конафа, полученных традиционным способом мочки луба кенафа в арнчный вода.

- црвддояен способ очистки сточных вод с технологической схемой оборотного водоснабгоякя лубяных заводов.

Практическая, значимость работы. Разработанный способ получения волокон кенафа позволяет увеличить их прочность за счет уменьшения смываемости лигнина, а такге увеличения смываемости аморфных низкомолекулярньз соединений в составе луба кенафа. Использование разработанного катода позволяет исключить из технологии дорогостоящих иймчесюп реагентов. Повторное использование сточных вод обработкой в электроактиваторе, улучшает экологичес-"кое состояла лубяных заводов, потому, что сточные воды после обработки в элшетроакткзаторе обладают бактерицидным действием.

Реаж^ция_вез2лиатов_исслэд^ая1й. Разработанный способ получения волокон кенафа испытан на Янгишьском и Верхнечкрчикс-ком лубяных заводах. Получению результата данной работы позволяют упростить технологии переработай луба кенафа, улучшить его свойств и зкологачэское состояние окружалцей среда и водного бассейаз- '

Апробация работы. Оснозее» результата данного исследования были дологови:

-на Всесоюзных научно-технических семинарах,Ташкент,1990 и 19Э1г. -на Всесоаяной научно-технической конференции,Ташкент,1991г. -на Научно-практических конференциях: ТИТЛП,Ташкент,1992 и 1993 г. -на Республиканской научно-практической конференции, Гулистан, 1994, г.

Публикация. По результатом шполнешщх исследований опубликованы 14 шчгтных работ, получен один патент й 2569 и получено одга положительное репенш на заявку Ш БР 9500765.1 /ТФ.

Автор защищает:

1. Технологах) мочки луба кенафа в активированной воде.

2. Выявление закономерностей улучшения физико-механических, физико-химических свойств и структур волокон конафа после мочки з актиифованной воде.

3. Технологическую схему оборотного водоснабжения лубяных заводов, основанную на использовании активированной воды.

§клад_автора в работе заключался в самостоятельном проведении экспериментов, обработке полученных результатов и участии з формулировании закономерностей и выводов.

Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, методической части, экспериментальной части и ее обсуждения, выводов, списка литературы из 135 наименований. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, включающего 18 таблиц и 22 рисунков и в конце диссертации приведено приложение.

Считаю своим долгом выразить благодарность за ценные советы к консультации, оказанные при выполнении диссертационной работа чл.ксрр.АЯ РУз, д.х.н., проф. Ташпулатову Ю.Т., д.х.н., проф. Никоношчу Г.В. и к.ф-м.н., проф. Собкрову С.С.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

5°_!§®2©Э®! Двно обоснование актуальности темы, сформулированы цель и задачи исследования,.показаны научная новизна и практическая ценность результатов работы.

В_литературном_обзоре приводится обзор работ, посвященных исследованию структуры и свойств волокон, выделенных из лубово-локнистнх растений; структуре лубяных волокон ■ после физико-химических и биологических способов облагораживания; свойствам сточнах вод и водных растворов после различных - технологических способов обработки луба конафа, о также электрохимической активации сточнпх вод.

^нетозтпеской_части приводится характеристика использован-них материалов и химических реактивов, методы исследования физико-химических и физико-механических свойств волокон кенафа и их структурных исследований, а также методика проведения химических анализов исследуемых вод.

В_экспертаентальной_Ч2стк приводятся результаты исследований физико-химических параметров э.пектропэдтаески акткБировгшгсх

- в -

сточных вод; их ионно - солевой состав; визико-мвханические и физико-химические свойства волоков кенафа, полученных из луба кенафа после мочки в различных водных средах, а также технология мочки луба кенафа в электрохимической активированной воде. Предложен способ очистки сточных вод лубяных заводов методом электроактивации с технологической схемой для безотходного оборотного водоснабжения.

■ ОСНОВНЫЕ ' РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ _ I. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ СТОЧНЫХ ВОД ПОСЛЕ АКТИВАЦИИ

Электрохимическую активацию, как процесс очистки промышленных сточных вод, целесообразно проводить в импульсном режиме значениями прилагаемого напряжения 75 В и сила токе в интервале 6-10 А с продолжительностью 20-40 минут.

. В таблице I. представлены сравнительные данные анализа основных физических свойств сточных вод и содержания в ней ионов солей.

Как видно из таблицы 1, сточные воды до очистки имеют следующие показатели: прозрачность по прфгу имеет низкие значения (1-3 см); запах - специфически резкий, что является следствием размножения микроорганизмов и содержанием некоторых продуктов разложения; количество взвешенных веществ высокое -2000-3500. иг/л; ВПК и ХПК также имеет высокие значения; отсутствует растворенный кислород; повышенные содержания ионов кальция, аммония, сульфата, нитритов и нитратов. Отсвда видно, что сточную воду с лубяных заводов до очистки можно отнести к третьей категории.

Анализ сточных вод после очистки биохимическим способом показывает, что улучшается прозрачность, снижается содержание взвешенных веществ , БИК, ХЕК, содержание ионов кальция, магния, сульфидов, нитратов т.е. снижается жесткость. Одним словом, свойства вода улучшается, однако это недостаточно для того, чтобы сливать ее в водный бассейн.

Представляет интерес - сравнение показателей анализов основных свойств технической (арычной) воды со сточной водой, очищенной методом электрохимической активации. При повышении рН среды до 8-10 прозрачность сточной воды близка к прозрачности арычной вода. (Значения ВПК, ХПК и жесткости, а также содержание кальция -близкие, но содержание сульфатов и нитритов низкое.

В таблице 2 представлены результаты анализа промышленных сточных вод, очищенных ва различных режимах электроактиватора.

Таблица 1.

.Сравнительные данные анализа по основным физическим свойствам и содержании ионов содей в воде.

М 1 1 Сточная I Сточная ЕОДЗ, Техническая I Сточная вода,1

П/П1 ПОКАЗАТЕЛИ ) вода до 1 очищенная по вода 1 очищенная iie-l П Д К i

1 1 очистки 1 существ.спосо- 1 тодои электро!

1 г » бу на эаеоде 1" . активаци 1

1.1 Прозрачность па шярифту.си! 1-3 1 5-10. не иенее 20 1 не иенее 15 1 не менее 10 1

2.1 ЗАПАХ Гспециф. рез. i специф - 1 - 1 - 1

3.1 рН 1 5,0 - 7,0 1 е.о .- в,5 6',5 - 8,0 . 1 8,0 - 10,0 1 6,6 - 8,5 1

ЧЛ Вэвепенкые вевествз, ЫГ/Л 1 2000 - 3500 1 350 - 600 8 -46 . 1 16 - 20 1 16 1

6. Í БПК, мгО./л 1 160 - 180 i 120 - 140 1 - £¡ 1 2-7 1 3 1

6.1 ХПК, игО/л .1 250 ' 600 1 200 - 400 .6-10 1 10 - 15 1 4,6 1

7.1 Растворен, кислород, ИГ/Л 1 . 0,00 1 1,0- Z.0 4-8 1 3-8.1 не менее 4 1

8.) Кальцин, кг/л 1 200 - 350 I 50 - 100. 25-40 1 30-50 t 1

9.1 Жесткость, мг-ака/л 1 ■ 8 - 16 1 б - 10 2 -.7 1 0-2 1 3-5 1

0.1 Сумфзгы, иг/л » 40-60 I 15 - 30 40-70 1 15 - 25 1 - 1

11.1 Ионы шлгакия, мг/д 1 0,60 - 0,70 i о,ф - 0,70 0,10 - 0,20 1 0,15 - 0,25 1 1

12.1 Нитриты, иг/л 1 0,6 - 1,6 Г 0,3 - 1.0 0,04 - о.оа 1 0,04 - 0,07 1 0,39 1

13 1 Нитраты, «г/л 1 6-10 I 6 - 10 6-10 1 6-10 i 3 1

14.! Окнсляемость 1 16-20 1 15 - 20 • 0-10 1 0 - 10 1 " I

- ■ о -

Таблица 2.

Сравнительный "анализ сточных вод, очищенных различными режимами активации.

N п/п

Время обработки

рН среда: ОМЧ. в 1мл. при 23°С:-:-

:16.04 . 20.04

Окисля-' Blffig ;Растворенный емость : мг/л .кислород мгО/л : ,(02), мг/л

1. Исход. 6,9 обильный рост 14,24 56,0 0

2. 10 мин 9,9 обильный рост 7,84 - -

3. 15 мин 10,5 обильный рост 4,64 5-10 5-7

4. 20 ют 10,7 520 260 3,63 5-10 5-7

5. 25 МИН 10,9 480 240 3,36 5-10 5-7

6. 35 мин 11,2 120 78 2,56 5-10 5-7

Результаты анализов показали, что при измерении контрольных проб вода начальная рН равнялась 6,95, окисляемость 14,24 мг 02/л, БПКд равна 56,0 мг 02 /л. При этих условиях наблюдается обильный рост микроорганизмов. Как видно из таблицы, при повышении рН среда до .9,94' в течение 10 мин. и при температуре 23°С сохранялся обильный рост микроорганизмов, при небольшом снижении БПК5 и на 45Ж-показателя окисляемости (7,84 против 14,24 мг 02/л). При постепенном повышении рН среды до 10,71 и активировании воды в течение 20 мин. снижение БПКд достигает 37,5% и окисляемости до 74%, соответственно. При этом общее микробное число еще остается на высоком уровне. Снижение общего микробного числа (120 в I мл воды) достигается при повышении рН среда до 11 и с активацией воды при 35 минутной экспозиции, наблвдается зна чительное снижение БПК5, окисляемости и жесткости вода. При повторном анализе активированной воды через 5 дней, 35 минутная экспозиция при повышенной рН среде привела к очистке вода от микробной среды, где их число снизилось на 36% по сравнению с показаниями,в начале недели (78 против 120 в 1мл вода).

Сравнительный анализ показателей сточных вод, арычной и очищенной сточной вода с помощью электрохимической активации показывает, что сточная вода, очищенная методом электрохимической активации., находится в норме (ПДК) и может при необходимости сливаться в водный бассейн без ущерба для эколопш окружавдей среды и животного мира, и с успехом применяться в технологической

схеме на лубзеводах, создавая замкнутый цикл водооборота, как одним из экономически выгодных ^экологически чистых методов.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО - МЕХАНИЧЕСКИХ, ФИЗИКО - ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И СТРУКТУРЫ ВОЛОКОН КЕНАФА.

В этом разделе приводятся результаты физико-механических, физико-химических и структурных исследований волокон кенафа, полученных поело мочки в различных водах.

Высокое качество изделий из кенафа определяется, правде всего, физико-механическими свойствами волокна. Эти свойства в значительной степени зависят от химического состава волокна, от его-строения. В таблице 3 представлены физико-механические свойства для некоторых исследованных образцов волокон кенафа.

Результаты исследований физико-механических свойств волокон кенафа: полученных по традиционной холодноводвой биологической мочки; в сточных водах очищенных: различными способа»,ш; и для сравнения в технической воде(арычной) показывают, что их разрыЕ-ная прочность и разрывное удлинение в значительной Степени отличаются. Эти отличия возможно связаны с различной степенью вымочки луба кенафа. Применение для мочки луба кенафа сточных вод, очищенных методом электрохимической активации позволяет улучшить физико-механических' показателей волокон, что подтверждается результатами, приведенными в таблице 3.

Определен элементный состав волокон кенафа. Обнаружено присутствие азота в образцах после мочки в летное время. Применение активированной воды приводит к удалению белков, поэтому в остальных образцах наблюдается отсутствие азота. Количество углерода и водорода во всех образцах существенно не отличается от теоретического.

С помощью оптического микроскопа МПСУ-1 были изучены тонкие срезы, степень разрушения и разъединения волокон кенафа. Волокно кендфэ представляет собой пучки серых элементарных волокон, оклеенных в сноп разной толщины, наблвдаются также отдельные• кусочки древесины. Ширина пучков существенно зависит от свойств используемой вода при биологической мочке. Так, для образцов волокон кенафа, полученных при мочке в заводских условиях, ширина пучков равна (3-4)мм; в технической воде-(1-2)мм; в активированной воде-(0,5-1,5)мм.

Образцы волокон кенафа в основном похожи между собой. Однако использование активированной воды при биологической мочке приво-

ТаОлица 3..

Яигкко-мекгшмеские показатели волокон кенафа, полученных в различных средах.

Временные периоды мочки стебля кекзфз.' 1 1 N |С0рггиа волокон| Фигпко-кпмичеекэд Некоторые физико-механические показатели волокон кензфа ■

П/П1 ■ I ■ 1 ные после кочки ной жидкости, в раглетных | средя'; 1 Прочность волокон кенафа, (кГо) . . Коэффициент неров-нотыДХ Среднее квэдра. отклонение, (: Гибкость, (мм) Количество лигнина, (X) Количество, голы (неорга-нич.)Д Плотность (г/см3)

' 1 ,•' г 3 1. 4 5 . е. • 7 е 9 10 11

1.Летний период 25.07.90 1 Сточная вода После регенерации существу- ■ кетх технологий в лубгзЕОДз. ( 1 - .90 ) рН»6,20; РастЕО-ренн.кислород-0,00 мг/л; ВПК.5-26,65 -мг0г/л; ХПК=38,00 мгОг/л; Вэвеоеи-ные «еществз -258,00 мг/л. 19,00 1В,29 4,24 22,00 9,48; 0,47 1,7408

г Техническая . вода. (Арычная) ( 2 - 90 ) рН"7, 60; Раотво-ренн.кислород-7,26 МГ/Л; ИП<5-0,1в мгОг/л; ХПК-1,00 мгОг/л; Взвешенные вещества -21,20 мт/л. 20,00 10,15 2,68 . 21,50 9.48 0,41 1,8318

3 Сточнзя вода после очистки методом электро активации. ( 3 - 90 ) рН»9,37; Раство- • ренн.кислород-4,42 ИГ/Л; ЕПК.5-2,97 мгОг/л; ХПК-мгОг/л; Вввеиен-ные вещества -74,40 мг/л; I-(Ю-14) А; и»70 в-, у-гол/ч. 23,10 . 10,41 :Э,01 24,10 10,13 0,38 1,7118

дат к более интенсивному разрушению связей волокон, что сказывается в появлении более тонких пучков,- большей распущенности и меньшего количества остатков древесины. На микрофотографиях волокон кенафа, полученных с помощью растрового электронного микроскопа вздно, что во всех образцах волокон кенафа наблюдаются пучки волокон различной ширины и склеенности. Заметно, что чем больше они склеены, тем больше на поверхности глобулярных частиц, соответствупцих, очевидно, пектиновым веществам. Кроме того, появляются поперечные складки, количество которых возрастает с интенсивностью применяемой биологической мочки.' При использовании активированной воды глобулярные частицы почти исчезают, четко выявляется большое количество поперечных складок, периодически расположенных по всему волокну.

Электронно - микроскопические исследования образцов волокон кенафа свидетельствуют о неоднородности структуры ее поверхности, на которой наблюдается большое количество складок различной ширины и длина,, расположенных под острым углом к оси волокна, иногда присутствуют глсбулярныэ частицы, сглаженные округлой Форш участки или тонкая микрсфибриллярная сетка первичной стекки. Последнее свидетельствует об интенсивной очистке поверхности волокон кенафа в процессе биологической мочки, .особенно, в активированной воде.

В диспергированных препаратах наблюдаются широкие слои первичной стенки в виде микрофибрилл, узкие слои ориентированной микрофибриллярной сетки, бесструктурная масса и частицы нецеллюлозного характера, количество которых уменьшается при использовании активированной воды, что также указывает на большую эффективность последней.

С помощью методов рентгенографии-и йК-спектроскопии исследованы образцы волокон кенчфа, отобранных как после мочки'о.использованием сточных вод, 'очищенных по традиционному способу, так и в активированной сточной воде, а также для сравнения в чистой арычной воде. Некоторые данные, рассчитанные -из рентгенограмм й ИК~ спектров, относительно степени кристалличности(СК) и площади полосы • поглощения 0Н-групп<5он), -исследованных. • образцов. волокон кенафа приведены в таблице 4. •

Для указанных вше образцов волокон кенафа на рентгеновских дифракционных картинах происходит .увеличение- интенсивности расс'е-'

яякя рентгеновских лучей, в углах отражения 2д = 22,4°, соответс-

твуадих плоскостям (002) (характеризующим высококристалличнш участков целлшоэы)(Рис.1). Этот факт объясняется облагораживанием волокон кенафа, т.е. удалением значительного количества нецел-лилозных компонентов. Как правило, при удалении из еолокон низко-.молекулярных примесей целлюлозы будет расти среднее значение С1 волокна.

Таблица 4.

Значения степени кристалличности(СК) и относительной пиковой интенсивности полосы ОН группы для ряда образцов волокон кенафа.

J& Образец СК 1он/1сн 1он ¡1с=о/1сн

и/и ( % ) (усл.ед) (усл.ед) ¡(усл.ед)

■ 1. 1-50 54 4,5 10,0 ! 2,86

2. 2 - SO 50 3,9 8,6 ! 2,82

3. 3-90 58 4,3 9,4 : з,ю

4. I - 91 53 3,6 9,9 ! 2,30

5. 2-91 54 . 3,5 9,4 ! 2,10

6. ,3-91 ■ 57 3,6 9,1 1 2,16

Данные ИК-спектров волокон кенафа, полученные с различно степенью облагоражйвайия, подтверждают результаты рентгенограф» ческих и электронно-микроскопических исследований, а также поэвс лякгг сделать заключение, что поверхность волоков кенафа покрыл слоем нецеллюлозных веществ, которые способствуют образован* сложной структуры. После обработки их в щелочной среде поверз ность значительно очищается от этих нецеллшлозных примесей.

Исследования структуры различных волокон кенафа, выделенш биологической мочкой в различных водах, позволили оценить поверз ностну» структуру волокон в набухаем состоянии, которая- иае< непосредственное практическое значение, .вследствие проведен! технологических обработок для улучшения потребительских свой с волокон. При сравнении сорбционных данных установлено, что сор ционная способность еолокон кенафа увеличивается с ростом относ; тельной влажности воздуха от 10 до 100%. Следует отметить, ч наибольшую сорбционную способность имеют волокна, получены мочкой в сточной воде, очищенной методом электроактивации, наименьшую очищенной по существующей технологии лубзавода. Из термы сорбции паров воды для всех исследованных образцов имеют -образный вид, характерный для рыхлоупакованных жесткоцепн полимеров.

На первой стадии сорбции, наиболее узкие поры(капилляры) волокна наполняются водой вследствш слияния адсорбировавшихся на стенках жидких сг.о5в Затем, когда упругость пара над мениском в капиллярах достигает насыщения, пар под действием сил притяжения своих молекул к поверхности мениска начинает конденсироваться. Кривая сорбции с этого момента круто поднимается, что соответствует быстрому увеличению объема адсорбированного пара, что обусловлено капиллярной конденсацией.

На основе сравнительного анализа полученных данных по сорбции паров воды и с опционных характеристик волокон кенафа можно сделать заключение, что волокна, полученные мочкой в сточной воде, очищенной методом электроактавации, имеют наибольшую влажность. Это свидетельствует о том, что сточные воды, очищенные методом электрохимической активации, способствуют получению волокон кенафа с лучшей сорбцшнной характеристикой по сравнению с волокнами кенафа, обработанными сточной водой, очищенной существующей технологией лубзавода и технической водой (арычной).

В зависимости от условий теплового режима при эксплуатации целлюлозных материалов может изменяться его надмолекулярная структура. Информацию об этих изменениях дают методы термомеханического анализа (ГМК), позволяющего получать данные о релаксационных состояниях материалов при широком изменении диапазона температуры. Нами использован метод измерения внутрених напряжений в волокне кенафа после различных обработок. Это осуществляется при постоянной длине образца, т.е. в изометрических условиях путем варьирования нагрузки и температуры.

На рис.2 представлены кривые изометрического нагрева для волокон кенафа различных образцов, полученных при биологической мочке в летний, зимний периоды .1,2,3 и 4,5,6 соответственно); с использованием сточных вод, очищенных по существуидей заводской технологии лубзаводов. (.£ 1,4), с использованием технических вод-(й 2,5) а такие в сточной роде, очищенной методом, электрохимической активации («3,6):(1-1-90; 2-2-90; 3-3-90: 4-1-31; 5-2-91; 0-3-91)

Кривые 1®, представленные на рис. 2, представляют собой типичную для природных целлюлозных материалов (хлопка, джута, рами и др.), картину т.е. имеют один максимум внутренних напряжений при температуре 70°С, обусловленный удалением сорбированной воды. У образцов волокон кеяафэ(й 3,6), обработанных в сточной

Рио.1. Ре'нтгеновокие дифрактограмма для образцов волокон кенафа/1 - 1-90, 2- 2-90, 3 - 3-90/, 1,2 -.получены в заводских условиях, 3 - получено активированной водой.

Рис.2. Кривые изометрического нагрева образцов волокон кенафа» полученных цри летней/1,2,3/ и 8имнеА/4,5,6/ периодах мочки в заводских/1,2,4,5/ условиях и в активированной воде/3,6/: I - 1-90, 2 - 2-90, 3 - 3-90, 4 - 1-91, 5 - 2-91, 6 - 3-91.

воде, очищенной методом электрохимической активации, имеются более высокие внутренние напряжения и процесс удаления воды заканчивается полностью при 100°С. Рассматривая этот факт, с позиции энергии меямолекулярного взаимодействия, можно сделать вывод, что очистка сточных вод методом электрохимической активации способствует образованию большого количества связей с меньшей энергией, то есть, по всей видимости, активированная вода сосредотачивается больше всего в верхних слоях структуры волокна, не проникая глубоко. Безусловно, этот' факт носит сравнительный характер по отношению к двум образцам, полученным в сточной воде, очищенной существующей технологией' на заводе и арычной воде. Система ме^молекулярного взаимодействия этих образцов разрушается при высоких температурах- и структурирования наблодать не удается, т.к. образцы разрушаются.

. Вторая партия образцов (зимний период) в' некотором отношен!® повторяет. результаты первой . партии, т.е. образцы, обработанные активированной водой имеют более высокие внутренние напряжения по сравнению с образцами, обработанными в' сточной воде, очищенной по существующей на заводе» -технологии, а также технической (арычной) воде. Однако, процесс удаления влаги здесь несколько затягивается й продолжается до 120°С. Уровень напряжения во всех, образцах второй партии в общем ниже уровня - внутренних: напряжений первой партии, что- объясняется различием в условиях сушки, т.е. сушка волокон второй партии образцов проходит дольне, возможно при более низкой температуре из-за зимнего периода.

'. • ' 3. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И - ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕШ ПО АКТИВАЦИИ СТОЧНОЙ ВОДЫ.

В этом разделе приводятся результаты по разработке нескольких полупромышленных экспериментальных установок для электрохими ческой, активации сточной воде. Определены ' оптимальные. режимы работы полупромышленной установки и степени очистки сточных вод в проточном и импульсном режимах.

Проведениями исследованиями установлено, что для улучшения качества мочильной жидкости приемлемы--методы электрохимической .активации сточных вод, использование которых в. замкнутой схеме водоснабжения мочильных водоемах способствует ускорению процесса мочки и снижению для этих целей расхода чистой воды.

Для определения оптимального режима работы полупромышленной установки и степени очистки сточных., вод проведена серия экспери-

ментов в двух режимах:

1. по проточному режиму.

2. по импульсному режиму.

При работе установки в проточном режиме сточная вода поступает с нижней части и выходит из верхней части активатора. Скорость течения вода регулируется кранами, установленными на боковой части. Напряжение на электродах поддерживается с помощью выпрямителя постоянного тока.

Б таблице' б представлены результата экспериментальных работ по подбору оптимального режима активации по времени. Из табличных данных четко прослеживается, что скорость слива сточных вод лубяных заводов увеличивается в интервале от 12 л/час до 150 л/час и при этом значения БКП^, С1 и D увеличиваются , значения растворенного в воде Og, рН, редокс потенциал ( ф ), светопропускание (I) и количества взвешенных частиц снижаются. На изменение значений НПК^ и О^ б воде влияют аэробные и анаэробные пектиновые микроорганизмы, находящиеся в стоках завода. С увеличением их содержания в воде значение ВПК возрастает, а содержание растворенного кислорода в воде понижается и стремится к нулю.

При скорости слива стока из активатора, равной 12 л/час, значение БПК5=33 мг/л, содержание в воде 1,85 мг02/л, но при исходном состоянии значение БПК^=150 мг/л, содержание кислорода в воде равно нулю. Отсвда видно, что улучшение чистота воды, снижение микроорганизмов, повышение количества растворенного кислорода в сточной воде, зависит от времени ее нахождения в электрическом поле.

При уменьшении скорости слива стоков воды до 24 л/ч изменения показателей вода незначетельны. Пределы скорости слива стоков вода от 24 до 12 л/ч качество вода значетельно улучшается и при 12 л/ч показатели воды достигают ПДК. на воду.

При работе установки в импульсном .режиме емкость активатора заполняется сточной водой с помощью патрубки до полного погруже-. кия электродов к при определенном напряжении на электродах отрабатывается режим активации в зависимости от времени. Были проведены эксперименты по обработке сточной вода через каждые 5,10,15 и до 35 минут при постоянном режиме напряжения на электродах. Полученные результаты приведены в табл.6.

В таблице Б представлены результаты работ по подбору импульсного режима активации во времени. Из гфедставленных данных

видно, что чем больше продолжительность процесса активации стоков воды, тем больше значения рН, I, 02, а значения БПКд, количества взвешенных частиц, редокс потенциал и оптическая плотность снижается. Тенденция изменения показателей (табл.6) показывает, что при увеличении времени активации, больт 20 минут соответствует оптимальному изменению показателей стоков воды.

При активации в течение 30 минут возрастает температура воды и увеличивается расход электроэнергии, хотя улучшаются отдельные показатели стоков воды.

При практическом использовании процесса активации в двух режимах для очистки стоков воды расход электроэнергия около 5 кВ/чзс за м3 воды но целесообразно останавливать выбор на импульсном режиме активации. Это объясняется следующими фактами: вследствие загрязненности стоков вода забиваются сливные трубопроводы, снимется приток воды и затрудняется поддергивать скорость слива стоков воды, отсвда и .процесс активации проходит неравномерно.

На рис.3 представлена экспериментальнап установка технологической схемы очистки стока воды и мочки луба кенафа.

Арычная ! ! ! ! ¡Мочиль- ! ! I

вода ! Актива-! ! Отстой-I• !ная ем- I ¡Отстой- !

-----> | Тор |--> | щи | —> | кость ! —>! ник !

! I ! ! 2 1 ! 3 ! 14 !

!_! I_I !_1 I_!

1

4

ркс 3.

Технологическая схема очистки стока вода и мочки луба кенафа.

В этом варианте'катодная и анодная зоны активатора(I) заполняются твхничшжой(арычной) водой. Активатор работает в выбранном режиме и активируется вода. Активированная вода помещается в накопительную емкость(2) и в дальнейщем переливается в бассейн-(3), где замачивается луб кенафа;. После мочки волокна кенафа перемещают в установку для промывки. Сточная вода, после мочки, из бассейна(З) переливается в емкость(4) и очищается от осеващг

Сточная вода

Таблица 5.

Сравнительна:! анализ сточных еод, очинённых проточны;.! режимом активации для полупромшлгнной установки.

д/нин (л/чн?) ЕПКЕ, (МГ0'2/Л) 1 Растворенный 1 |К1Ю£СрОД, (мг/л) рН 1 1 ■ 01, (Г/л) 1 Г100 1 (МВ) 1 При ь 1 л (X) = 630 нм 1 0 1 Взвезенные в-пй, 1 (мг/л).'

Исходная 150,-33 1 0,00 1 7,05 1 6,62-. 1 0,40 1 20 1 0,700 1 32,8

0,2-(12) 33,00 1 1,85 1 10,10 1 0,208. 1 2,10 1 92 1 0,035 I 354,5

0,4«(24) ■61,70 1 1,73 1 9,80 1 0,30'• < 1,65 1 91 I 0,040 1 .234,3

0,6.(30) 71,80 1 1,50 1 9,20 1 0,55 1 1,70 1 90 ' 1 0,045 1 ' 316,4

0,7.(42) 7Б,в2 I 1,20 .. 1 .9,10 1 0,80 1 1,45 1 87 1 0,080 1 290,0

1,0.(50) 86,09 Г 0,92. -&.00- < ■2 ¡10 ( -МО-' (. 1 »0,087 1 199,4

2,0.(120) 91,00 1 0,85 1 8,30 1 3,12 1 1.00 1 31 1 0,510 1 140,4

2,5-(150) 134,го 1 0,52 1 7,20 ! 3,65 1 0,45 1 24 1 0,620 1 99,4

1Л?а2лкца в.

Сравнительный анализ сточных вод, очишейкых импудьоным режимом активации для.полупромышленной установки.

N I Время I рН среды I- ОМЧ.в 1 мл, I Окиодяемость I БПК5 I Растворенный ! При Ь ■> 400 нм п/п I обработки 1 при гз°С I 16.04 I 20.04 I (мг Ог/л) I (иг.Ог/л)(кислород, (мг/л) 3 (К) 1 0

1. 1 Исходная ' 6,95 1 ОЙИЛЬНЫЙ рост 1 -14,24 . 1 56,0 1 0,00 1 53,56 0,269

2. 1 10 мин. 9,94 1 обильный рост 1 7,84 '! 28,3 1 1,67 1 40,54 0,306

3. ,1 15 мин. 10,54 1. обильный рост 1 . 4,67 1 14,1 1 2,51 1 61,30 0,213

4! ( 20 мин. 10,71 1 520 • Г 260 1 3,68 1 10,7 1 3,31 1 82,28 0,085

! 25 мин. 10,94 1 .480 . 1 • 240 1 3,36 .1 9,8 1 4,11 I 92,65 0,033

1 35 мин. 11,1? .1 120 1 78 1 - 2,56 1 Б - 8 ! 5-6 1 93,65 0,029

примесей и переливается в емкость активатора (I). Дальнейший технологический процесс обеспечивает замкнутой цикл активации сточных вод.

ВЫВОДЫ

1. Разработана лабораторная и опытно-промышленная установки для очистки сточных вод лубзаводов, основанные на электрохимическом воздействии на жидкость в зоне поляризованного ■ электрода электрохимической системы.

Опытно-промышленная установка была установлена на лубзаводе, где были сняты статистические данные, обработанные методом математического моделирования.

2. Установлено, что показатели активированной сточной воды лубзаводов близки к показателям технической (арычной) води.

3. Показано,что при мочкй луба кенафа в активированной воде процесс мочки ускоряется на 5-7 дней (в летнее время годь).

4. Установлено, что волокна кенафа,. полученные в активированной воДе, более прочны,, эластичны и менее хрупки по сравнению сволокнами по лученными, традиционным способоммочки.

5. Методами оптической и электронной микроскопии изучена структура поверхностных, слоев и тонких срезов волокон кенафа, полученных в различных условиях: в среде стоков, очищенных по существующей технологии лубзавода* технической вода (арычной) и

в среде стоков, очищенных методом электрохимической активации. Показано, что использование активированной вода приводит к более интенсивному разрушению связей волокон, что сказывается в появлении более тонких пучков* большой распущенности и меньшего количества нецеллюлозного компонента.

6. Показано, что рентгенограммы волокон кенафа, характеризуют высокоупорядоченные участки целлюлозы; что связано'с облагораживанием -во локон кенафа и удалением значительных•количеств аморфного нецеллшозного компонента. Рассчитанные из дифрактограмм

■ значения СК,также указывают на увеличение йысокоупорядоченной части целлюлозы в процессах мочки. Показатели плотности образцов волокон отличаются между собой и зависят от чистоты вода при ■мочке и свидетельствуют о разрыхлении структуры волокон при этих, мочках.

7. -Методом изометрического нагрева исследовано изменение внутренних напряжений волокон кенафа Ери различных значениях нагрузки й температуры. Показано, что кривые изометрического

лагрева представляют собой типичные кривые для природных целлюлозных материалов, имеют один максимум внутренних напряжений, обусловленных удалением сорбированной воды. Образцы волокон кенафа, полученные в активированной водэ, имеют более высокие значения ЕЕутренннг напряжений и процесс удаления сорбированной влаги заканчивается при температуре 100° С. Установлено, что активированная вода сосредоточивается в верхних слоях структуры волокна. Ев проникая глубоко.

8. Разработана технология мочки луба кенафа в активированной воде и схема зашснутой системы водоснабжения в этомпроцессе, которые уменьшают загрязнение водного бассейна и значительно экономит расход чистой вода.

Экономический эффект от внедрения предложенной технологической схемы составляет 628.I2S руб в год на один лубзавод по состоянии цен на Ol.10.1992 г(кли 628.126 х 4 сум = 2.512.504 сум).

Основное содержанию диссертации изложено в следующих публикациях

1. Сабиров С.С., Улугмуредов Н.Х. Очистка и дальнейшее применение промышленных . сточных вод лубяных заводов // Реферативный научно-технический сборник "Хлопковая промышленность"(Ташкент).- 1939,- Ч 2.- с. 18.

2. Улугмурадов Н.Х., Сабиров С.С., Ташпулатов ¡О.Т. Способ эффективной очистки стоков воды электроактивацией в производстве кенафа // Реферативный научно-технический Сборник "Хлопковая промышленность" - 1992.- ¡е 5-6.- с. 22-23.

3. Улугмурадов Н.Х., Набиева Н.М., ПермякоБа Л.Я. Изучение санитарнс-бЕетеркологических свойств воды после электроэкти-вацзм / Тдик. фар. ин-т.- Ташкент, 1994.- 6 е.- Библиогр.: 5 на&в.- Рус.- Деп. в ГФ НГИ ГКНТ РУз 24.05.94, ü 2109- Уз 94.

4. Улугмурадив Н.Х., Никонсшич Г.В., Мусаев Х.Н., Пулатоьа Х.П. ¡-•К - спектроскопическое и рентгенографическое исследование лубянкк волокон // Науч. труды "Экспериментальная и теоретическая физика"/ ТашГУ.- 1994.- Вып.* 2.- с. 5-10.

Б. Улугмурадов Н.Х., Мусаев Х.Н., Ташпулатов Ю.Т., Сабиров С.С. СЕизико-химические и физиологические свойства производственных сточных вод // Узб. хим. журнал - 1994.- 5 4.- с.30-32 6. Улугмурадов Н.Х.,. Шусов М.Ю., Мусаев Х.Н., Ташпулатов Ю.Т. Сорбционная способность волокон кенафа // Узб. хим. журна;

- 21 - •

(Тг.шкеят)-- 1ЭЭ4.- S 6.- с.25-27.

7. Пат. 2569, 5С 02 Р Г/62. Способ очистки сточных вод / -Н.Х.Улугмурадоз, С.С.Сабиров; ТИТЛП.-1НП? Э40ПП.1/ГФ; -Зэябл.19.12.94; Опубл.30.06.35 //Расмий ахборотнома.-Ташкент, 1995.- & 2(8).-с.47.

3. Улугмурадов Н.Х., Бурхановэ Н.Д., Кикононич Г.В., Югай С.М., Ткхоновецкая А.Д. Структурные исследования лубяных волокон // Уз б. хим. журнал (Ташкент)-.- 1995.- й 2.- с.32-33.

0. Улугмурадов Н.Х., Мукнмов Н., Миркамилоэ Т.М., Тангиров А.Э. Математическое описание процесса увлажнения кенафа /Ташк.фар.ин-т.- Ташкент, 1995.- 9 е.- Библиогр.: 3 назэ.-гус.- Деп. в ГСНТИ ГКНТ F/з 04.10.95,- » 2453 - Уз 95.

10. Улугмурадов Н.Х..Мусаев Х.Н..Никонович Г.В..Мкркамилов Т.М. Исследование термомеханических и физико-механических свойств волокон кенафа, полученных вымачиванием стебели луба в сто ках, очишенннх методом электрохимической активации // Узб.-хим. журнал (Ташкент).- 1995. Ji 3. с.26-28..

11. Пат. (Полжительное решение) 000/1, МКИЗ 0Ш.Б1/06. Способ получения волокна ю луба кенафа/ Н.Х. Улугмурадов, Т.М. Миркомилов, С.С. Сабиров; ТИТЛП.- й IHDP 9500765.1/ГФ; Заявл. 07.08.95; Опубл. СО.00.00// Расмий ахборотнома.-Ташкент, 1955.- № ООО.- с. СО.

12. Улугмурэдов Н.Х., Ахмаджаное З.И., Разаков P.M. Очистка стучных вод методом электроактиЕации // Всесоюзной научно-технической семинар "Проблемы создания бессточных систем водоснабжения химических, гальванических производств и экология в регионе Средней Азии": Тез. докл., Ташкент, май 1990 г.- Ташкент, 1990.- с. 20.

13. Улугмурадов Н.Х., Исаев П.И., Ахмаджанов З.'И. Очистка сточных зод электроактизэтором // Всесоюзной научно-технической конференции "Экологическое образование и проблемы охрани окружзщей среды": Тез. докл., Тзижент, март 1391 г.- Таакэнт, I9SI.- 4.2. - с. Э4-95.

14. Улугмурадов Н.Х., Ахмаджанов З.И., Разаков P.M., Исаев П.И. Использование активированных сточных вод в лубяных заводах /У Всесоюзной научно-технической семинар "Проблемы создают бессточных систем Бодоснэбгенкя промышленных предприятий л экология в регионе средней азии": Тез. докл., Ташкент, май 1ЭЭ1 г.- Ташкент, IS9I.- с. 64. •

улугмуродсв Нор Худ ай!?/лов кчнинг • "Актгалэптирклган сузда каноп ' п#стло?ини ивитие технэлсгкясин:-: кыаЗ чикда" комли Ü2.00.06 - як,ори молекуляр. Сирикмалзр гаагаси кхти-сослиги Суйкча техника фанларн номзоди клмий дара*ас:т берансв! учун твасия эт/лган диссертация книга

"АННОТАЦИЯ Диссертация Пахта, цеяяолоззсининг кимёЕий- технслогияси клыий тэк-сирив институтидз ва Тезкен? Фармацевтика йнзтитутанинг физика' кэфед-расэда баязрилган.

Физик-кимёвий уоулда активлаштиридган сузда каноп пустлогини иви-ткг технслогиясини иаааб чицивда куквдагилар амалга оскридди:

, 1) активатор »урилмасининг .тажрабавии вариантдарининг бир неча турлари яоадди ва технологии жараенда синаб к?рилди.

2) канон ааводкнкнг технология лараёнларйда иилатилиши натииасида ифлеолакган чик,индк сувшшнг ва уни активатор вдр.илмасида активдаштир-гавдан кейинги таркибива айрим физик-киаевий хоссаларининг ?згариши ургакилди. ..

Олинган натижадар ифлосланган сувнинг таркибидаги тирик организм учун ззрарли бУдган моддадар ва бошкд бирийалар микдори талаб меери-. дан жуда ошиб кетгаяаипиви ва активатор ^рилмасида активлаштирйлганда. эса талаб меерига янзет эканлигини курсатди. "

3. Турли мухитларда: а)гаводнинг каноп гг?стлогини- 'изитиз жаравни-да иилатклаетгая сузда; б)техник(арщ;)сувда;. в)активатор 1$рилмасида активлаптирилган чи^инди сунда канон пустдоги ивиталиб тола олинди, ункнг физик-ыеханихавки, физик-ким'вЕий хоссалари ва отруктуравий тузи-лим Урганилди. ' _

Натажзлар, гездоп пустлори акгивдаштиршгган сувда ивитклганда явил, жараёни 5-7 кунга тезляпприну ваолйнгаи толзяинг физик-иеханикавий хоссалари бош^а ыухитда олинган тслаларга нисбагаи яхщланганкяи кур-сатди. Бу хулосани толашшг физго^кимёвкй хоссалари, структурзвкй ту-гилизэ ванамликнк птувчаапих хусускяти б^иича олинган илмий натиналар тэсдаяуийви.

■ 4. Утказклган илмий тадкик;отлзр натижаларига аоосан канон гг?отло-гини акгкЕлзптирклган сувда иеитил гехяалогкяси, хзмда заводнннг' каноп н9стло?ини изитиз жаравнндзги сув тгаамйнотини епик системага' $7ткзз.ив-нкнг технологии схемаси талаб чгазиди. Ву схемага к?ра тога сув тежа-ладя, атроф мухитнинг ифлослзнкги каыаяди ва хар бир завод 2,5 миллион сум атрофида иктисодий- самзра к?рэди.