автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Интенсификация процессов крашения текстильных материалов путем магнитной обработки водных растворов

ррд ^1|АН0ВСКИИ ГОСУДАРСТВЕННЫ!! УНИВЕРСИТЕТ

2 6 аПР 'ЯьЗ На правах рукописи

МАЛЬЦЕВА Татьяна Николаевна

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ КРАШЕНИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПУТЕМ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

Специальность 05.19.03 — Технология текстильных материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 1993

Работа выполнена в Ивановском государственном университете имени первого в России Иваново-Вознесенского общегородского Совета рабочих депутатов.

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор | В. И. Классен, | кандидат технических наук, профессор М. И. Давидзон. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Морыганов А. П., доктор технических наук, профессор Реутский В. А. Ведущая организация —

Ивановский научно-исследовательский институт хлопчатобумажной промышленности (ИвНИТИ).

Защита состоится « /7. » . ..... 1993 г.

в . /Р. . . часов на заседании специализированного совета К.063.11.02 в Ивановском химико-технологическом институте по адресу: 153460, Россия, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИХТИ.

Автореферат разослан «. ¡У. » ^/¿-/у^^Л 1993 Г-

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

профессор И. Б. БЛИНИЧЕВА

Актуальность тег.м. Придание текстильным изделиям потребительских свойств (цвета, несг.мкаемости, огнестойкости и др.) связано с огрошымп затратами красителей, вспомогательных веществ, тепловой и электрической энергии. Вводит.¡ые в водный раствор основные и вспомогательные вещества остаются на ткани в малых количествах. Большая их масса, особенно ТВЗ, идет в сточные воды. Лс-

О

ли учесть, что производство тканей исчисляется цифрой порядка 10 кг, то станет очевидной актуальность задачи снижения расхода гга— териалов и уменьшения загрязнения окружающей среды. А ее решение имеет большое практическое значение.

Многие из предлагаемых способов интенсификации процессов крашения текстильных материалов в годной среде требуат для реализации, создания специального, дорогостоящего и энергоёмкого оборудования, синтеза новых типов красителей.

В связи с этим необходим поиск новых:, эффективных, безреаген- • тных технологий и методов ускорения процессов. К их числу следует отнести использование водных систем, активированных относительно слабыми физическими полый и преадэ всего электромагнитны:®. Последний способ отличается невысокой стоимостью, простотой реализации, безопасностью для обслуживающего персонала.

Цель работы - лабораторные и производственные исследования интенсификации массопереноса при крашении текстильных материалов из активированных электромагнитными полями растворов.

Для осуществлена поставленной цели били определены следун>-щие задачи исследования:

1. Выбор оптимальных параметров магнитной обработки.

2. Нахождение времени релаксации активности водной среды после движения в магнитном поле.

3. Исследование влияния растворителя, активированного ыагнит-ннм полем, на интенсивность процесса крашения.

4. Изучение диффузионных характеристик процесса крашения ак- . тивированнымп растворами.

5. О влиянии магнитной обработки на равновесные свойства красильных систем и состояние красителя в растворе.

6. Разработка схем включения производственных аппаратов магнитной обработки жидкостей.

Общая характеристика объектов и методов исследование.

В работе использованы: подготовленные к крашению трикотажное синтетическое полотно арт. 430, 171, 125; хлопчатобумажные ткани (ситец арт. 13, 29, 15, 32, сатин арт. 520, миткаль арт. 36, .

штапельное полотно арт. 72110); хлопчатобумажная пряжа (кардной " системы пряденая 15,7 текс х 2, 25 текс х 2); мецно-аимиачнов волокно, целлофановая глдратцелтаьюзная пленка, 5 марок кислотных, 14 марок чрялых красителей (технические); текстильные вспомога-ггельные вещества,

■ Активации магнитным полем подвергали питьевую водопроводную воду, дистиллированную, технологпчзскую -(доставленную с фабрики) м красильный раствор на лабораторной установке для магнитной обработки водных срец. Дистпллзхрованну» воду получали на аппарате для дистилляции воды АДУ-2.

В производственных условиях использовали электромагнит ИвГУ-20-01, ШУ-1, аппараты на постоянных магнитах ИвГУ-10-03. . .

В работе применены современные л:етоды физико-химического анализа: колориметрический, спектрофотометрнческий. Оценку погрешностей измерений при проведешш экспериментов проводили с использованием методов математической статистики. •

Научная новизна. Зксперпментатьно выявлены оптимальные параметра магнитной активация водних систем. . '

При этом впервые получены следующие наиболее существенные результаты:

- максимальное повышение накраяивае.мости текстильных материалов наблюдается при применении воды, активированной до нагревания в магнитном поле напряженностью в окрестности следующих величин; 70 кА/м, 300 кА/ы, 600 кА/ы в течение 0,3 - .0,5 с при ла'яшарноы вблизи переходного режима движения жидкости;

- выявлено время релаксации активности водного раствора после пребывания в поле;

- получена зависимость поглощения красителя хлопчатобумажной тканью от величины напряженности магнитного поля при использовании дистиллята, активированного полем;

- показано, что разбавление активированной воды водопроводной уменьшает эффект применения магнитной обработки;

- обнаружено поншение растворимости прялого красителя в воде, прокедаей магнитную активацию;

- -выявлены факторы, приводящие к интенсификации процессов кра-. ывния текстильных материалов из активированных водных систем;

' - на основании лабораторных исследовании разработаны схемы включения производственных аппаратов. ,

Птактиче екая значимость. Впервые в практике трикотажной и хлопчатобумажной промышленности внедрен способ крашения с исполь-

зованием магнитной обработки водных растворов. Бшшлена его эй- ' фектпвность в периодических к непрерывных технологиях. При периодическом процессе крашения трикоталшого слитатического полотна метод позволяет уменьшить расход дорогостсяцдх кислотных'красителей на 15 - 20,t (в зависимости от марки краслтоля) или сократить цикл крашения па 27 10" с. (45 ищут). D условиях Московского ткацко-отделочного комбината при периодическом -храпении хлопчато-бумагспон прях: в бобинах мояно сократить расход прямых красителей на 4C0D кг, поваренной соли на 13500 кг в год. Экономия пряных красителей при непрерывном краг.енлн хлопчатобумажных тканей по шгасовочно-заларной технологии с использованием магнитной активации технологической воды состав;иа 4G;Í (Ивановская ткацко-отцело- -чкая фабрика имени О.А.Заренцовой).

лримекенне магнитной обработки подогретого красильного раствора позволяет при неизменном качестве крашения сократить расход прямых красителей и вспомогательных материалов на 15» (Тирасполь-ское производственное хлопчатобумажное объединение).

Способы проверены х производственных условиях на отделочных фабриках России (Иваново, москва), Еелоруси, Молдовы. Повсеместное внедрение даст .бояьпои экономический эффект.

На основе исследований был предложен и внедрен способ крашения, защиценкып авторским свидетельством té II835S4 "Способ крашения трикотажного полотка". Автор заосаст:

. - выявленные оптимальные параметры активации водных систем для процессов краяенля;

- обнаруженное время релаксации активности водной средн после пребывания в .магнитном поле;

- полученные зависимости влияния качества растворителя, прошедшего магнитную обработку, на процессы крашения;

- выявленные фактор:!, приводящие к интенсификации крашения ак- • газированными растворами: увеличение диффузии прямого красителя в растворе и внутри целлофановой пленки, равновесной концентрации красителя в волокне;

- обнаруженное повышение растворимости красителя в воде посла магнитной активации;

- разработанные схемы включения производственных аппаратов магнитной обработки водных систем;

- способ крашения текстильних материалов с использованием магнитной активации растворов. ■

Апробация работы. Материалы работы доложены на международной ' научно-технической конференции "Проблемы развития текстильной и легкой промышленности в современных условиях" ("Прогреос-92", г. Иваново, 1892 г.),' Всесоюзных конференциях и семинарах (г.Мое-? ква, 1281 г., г. Киев, 1280 г.),' семинарах Координационной науч- • но-исследовательской лаборатории электромагнитной обработки жидкости (руководитель семинара профессор Классен В.М.), областных и ежегодных вузовских научно-технических конференциях (Ивановский текстильны:! институт, Ивановский госуниверситет).

Основные, результат диссертации опубликованы в 15 печатных работах. Среди них - авторское свидетельство СССР й 1183584 "Способ крашения трикотажного полотна". • .

На основе результатов исследований изготовлен экспонат "Магнитная обработка водных систем в процессах крашения и промывки тканей", который демонстрировался на выставках. На Всероссийской выставке "Ученые вузов - химической промышленности" в г. Казани в 19В4 г. он удостоен Диплома 1-ой степени за лучшую научно-иссяе-. довательскую работу.

Часть экспериментальных результатов вошла в монографию Да-видзона И.И., которая переведена на японский язык.

■ Структура и объем ткссертацнонной работы. Работа .состоит из введения, литературного обзора, целей и задач исследования, экспериментальной части' и обсуждения результатов, выводов, списка .литературы из 107 наименований, 28 приложений. Основная часть диссертации .содержит 97 страниц машинописного текста, 33 рисунка и 10 таблиц. • .

Во взеденки приведена краткая аннотация работы и обоснованы ее актуальность и цель, показаны новизна и практическая значимость.

В литературном обзоре кратко представлены сведения по теориям крашения текстильных материалов, о способах интенсификации процессов крашения в водной среде.

В основа теории лежит математическая модель, описываемая уравнениями диффузии. В тех работах,' где главная роль отводится диффузии красителя по волокну, методы интенсификации можно связать с воздействием на коэффициент димйузии. Эмпирические способы ускорения включают такую возможность как повышение температуры среды • а материала, воздействие ультразвуком,• ТВЧ и др.

В теориях, где уравнение диффузии представляется в виде системы дифференциальных уравнений и, таким образом, удается учиты-

вать процессы в капиллярах п.на поверхности, спектр воздействия расширен. Некоторые эмпирические штоци ннтенслфикацга, в частности, направтинные на изменение свойств водных систем путем энергетически слабых воздействий на mix, охватывается этой моделью. Несмотря на достоинства теории, она не позволяет дать конкретных рекомендаций по выбору параметров. Поэтому требуется проведение специальных экспериментов. Необходимость проведения лабораторных и пролшконннх экспериментов продиктована такле отсутствием удовлетворительной теорий явления магнитно:*; обработки водных систем. ;:з обзора литературы о применении магнитной обработки водных систем в технологических процессах краспльио-отязлочиого производства кожо закл-гочлть, что для ее успопного использования, в частно- -сти, при крашении текстильных материалов, ихшо прежде всего выявить параметры активации .дицкости в поле и найти их оптиматыше значения. В качестве параметров чаче взего используют величину напряженности магнитного поля и скорость потока пли ткани в рабочем зазоре магнитных устройств, ^еяцу тем спектр параметров магнитной обработки значительно шире.

Исследованию интенсификации массопереноса при крапеншх текстильных материалов из активированных электромагнитными поляш растворов, выбору параметров актизащп; водных систем и ¡к оптимизации, получении зависимостей, а такне разработке схем включения производственных аппаратов магнитной обработки растворов для непрерывных к периодических процессов крашения посвящена настоящая диссертационная работа.

Экспериментальная часть и обсуждение результатов

I.I. Схема лабораторной установки

Основные-элементы установки (рис. L):

Рис. I. Схема установки для магнитной обработки водных растворов

/

электромагнит 4, электронасос 13, приборы для регулирования к контроля величины напряженности магнитного поля 8... 10 и скорости движения водного раствора в поле 3, II, 12. Температура ербды измеря- ' лась термометрами 2 и 6. Точность измерений - ± I К. Вода из водопроводной сети лаборато- \ рии подается в гидростатический сосуд I. Самотеком поступает в электронасос 13 и подается им в стеклянную трубку 5, размещенную в воздушном

.. <

зазоре электромагнита 4. После прохождения поля вояа направляется ' в сосуд 7 и оттуда расходуется на крашение образцов материала.

Лабораторная установка для активации янцкости в магнитном поле позволяла изменять параметры в широких пределах: величину напряженности магнитного поля 4 - 8СО кЛ/м, скорость деижвния вод- • ной системы в пола 0,1-2 м/с.

1.2. Влияние параметров магнитной обработки водных растворов на интенсивность окраски текстильных материалов

■ Лабораторию эксперименты были направлены прежде всего ка выявление и исследование влияния параметров на массоперенос при крашении текстильных материалов, а также выбор их оптимальных значений. Экспериментально установлено, что, кроме общепринятых (величины напряжённости магнитного, поля и скорости потока ми ткани в рабочем зазоре магнитных устройств), параметрами являются: режим движения'жидкости в. поле, время движенияродной среды в магнитном поле, температура.обработки. Показано, что можно достичь значительного ускорения массопереноса при крашении текстильных материалов (трикотажного синтетического полотна, хлопчатобумажной пряжи, хлопчатобумажных гканек) по периодическим к непрерывному плюсовочно-запарному способа!.], если правильно выбрать и соблюдать параметры магнитной обработки водных растворов.

На рис. 2 представлены результаты опытов по елияншз режима движения жидкости в магнитном поле на относительны!! прирост маосы красителя на ткани Дб-» ¿Сг = -100 (&-Оо)/&0> где & и в-о - масса красителя, зафиксированного одним кг материала соответственно при' использовании магнитной обработки растворов к в контрольных опытах, г/кг. Координаты логарифмические.

Из рис. 2 следует существование двух областей влияния числа ■ Рейнольдса. В зоне йе < 200С увеличение числа Рейнольдса приводит к росту эффективности магнитной обработки. При > 2000 увеличение числа Рейгольцса проводит к уменьшению прироста сорбированного красителя. Мя полностью развитого турбулентного течения относительный прирост внхода красителя на ткани, очевидно, падает до нуля, ¡.'¡аксималыюй интенсификации массопереноса при крашении текстильных материалов соответствует ламинарный в окрестности переходного режим движения водного раствора.

- При,выборе оптимальных параметров магнитной активации водной среды следует пользоваться критерием Рейнольцса, а не. скоростью дЕ.'шения ницкости. Бвецение в расчеты числа Рейнольдса вместо око-

20,0 -14,0 40,0

7,0

!

i 3-° ! 2,0

А<г,%

Re-W

-3

н<=зоо*£

M

15 Re = 2300 •

äO-,%

0,4 °,b 0,81,01,42,0 5,0 5,0 10 АО

0 0,1 0,2. 0,5 0,4 T,C

Рис. 2. Влияние числа Реинольцса Рис. 3. Влияние времени

роста более оправдано п с физической, и с технической точки зрения. Напряженность ма!житного поля по-разному влияет на технологические процессы, в которых используют пагнптнуэ обработку водных растворов, j на-лд опытах наблщаотся полиэкстремальный характер влияния напряженности магнитного поля на интенсивность процессов красения. Уакстзшюму увеличении выхода красителей на волокно соответствуют значена напряженности в окрестности следующих величин: 7СкА/м, 300 кА/м, 6С0 кА/м.

Изучался вопрос о влиянии времени взаимодействия водной системы с полем. Солатенкяным ИМ., Калонгаровым И.Я., Стрункиной H.A. экспериментально налцецо, что оптимальное время обработки неподвижной водной среды равно 40 мш. Для практического использования магнитной активации нужно било прендэ всего найти пути.укень-шения времени пребывания водных систем в поле. Har-.ni проведены эксперименты по обработке магнитным полем движущейся кидкости.

На рис. 3 представлены результаты опытов.

При прочих равных условиях относительное содержание' красителя с использованием магнитных полей вначале растет пропорционально времени взаимодействия, а затем наступает насыщение. Максимальное изменёние поглощения красителя тканью наблюдается при времени пребывания водной среды в полз равном 0,3 - 0,5 с.

на массоперенос красителя

взаимодействия водной системы с магнитны;.] полем на крашение

В известной литературе по активации водных систем вопрос о " влиянии температуры ¡шдкости при магнитной обработке на протекание последующих технологических процессов не рассматр:шался. Но так как в процессах крашения растворы подогреваются, то ватао знать, следует ли подвергать активации подогретую жидкость или исходную холодную? Экспериментально выявлено, что на количество красителя, сорбированного материалом, существенно влияет температура, при которой производят магнитную обработку водной системы: чем шксе температура среды, тем больше красителя сорбируется тканью.

I

■ I •20

10

А»//«

1^2300

Это видно из представленной на ■ рис. 4 зависимости относительного содержания красителя на материале от температуры, при которой производят активацию водного раствора.

1Ь 20 50 40 5о .

Рис. 4. Прирост выхода красителя на полотне при разных температурах воды в магнитном поле. (Координаты логарифмические).

1.3. Время релаксации активности водной среды посла пребывания в магнитном поло.

В теплоэнергетике при использовании водных, систем, активированных кагнитншш полями, считается, что время релаксации исчисляется десятками часов (10'- 20 и более). Поэтому вакио было про' взрить данные о времени релаксации активности водных растворов 'применительно к процессам крашения. Результаты опытов представлены на рис.- 5. Как следует из.рис. 5, в течение 2 ч (720 с) активность водных систем после магнитной обработки мало изменяется.

го

После 3 ч (1080 с) выдержки активность резко падает. После -3 ч (2160 с)

О

•1*4 • 288 »^о'Ь

»

11

ее актганость становится равно;': активности водопроводной (не' подвергнуто:': воздействию магнитных полей) воды, то есть время релаксации равно 6 ч.

Рис. 5. Определение времени релаксации

1.4. Влияние растворителя, активирозанного полем на интонсивяость окраски материалов

Вопрос о влиянии растворителя при магнитно" обработке на процесс крашения текстильных материалов крайне мало изучен.

В производственных условиях может возникнуть вопрос о частичной активации магнитны:., полем растворителя. Проведена серия опытов, в которой красильный раствор готовили из смеси питьевой воды и воды, проведшей магнитную обработку. Выявлено, что даяе при 605»-ном содержании в красильной ванне воды после магнитной активации, наблюдается увеличение выхода количества красителя на ткани (примерно на 10$ по сравнении с крашением на питьевой водопроводной воде).

Экспериментально обнаружено влияние магнитной обработки дистиллята и питьевой воды на относительную накралгаваемость ткани. Результаты опытов представлены на рис. 6. .

а&,7.

г

Видно, что содержание зафиксированного ка ткани

-*>1......

красителя при магнитной обработке дистиллята меньше, чем при активации полем питьевой воды в тех же условиях. По-видимому, это связано с тем, что примесей в питьевой воде на порядок

О ¿00 4оо • боо

больно, чем в дистилляте'.

Рис. 6. Влияние магнитной обработки дистиллята (кривая I) и питьевой воды (кривая 2) на относительную накрашиваемость ткани.

Результата опытов позволяют, заключить,' что наличие примесей в воде существенно для явления магнитной обработки. Магнитное поле, вероятно, действуе'11 нз примеси и го; образования в водных сис-' темах. Это не противоречит одной из выдвинутых гипотез о действии магнитного поля на водные растворы. Гипотеза основывается на выводах о том, что при активации слаболроводящих водных сред магнитным полем существенную роль играет образующееся электрическое поле. Такие выводы следуют из анализа уравнений электродинамики и закона Ома.

Согласно, гипотезы под действием вне'янего магнитного пом в слабопроводящих движущихся водных системах генерируется электрическое, которое может ориентировать и влиять на образование примес--но-молекулярцых дипольных структур. В рамках этой структурной модели удается объяснить наблюдаемые в экспериментах особенности явления магнитной обработки водных систем: экстремальность з^ек-тов по скорости, полкэкстремальность по величине поля, существование времени обработки и времени релаксации, влияние температуры среды при магнитной активации к др. Например, необходимость оптимального режима движения жидкости в поле объясняется следующим образом.

• При малых скоростях (ламинарное течение) пульсации скорости совсем отсутствуют или энергия их мала. С ростом.скорости растет энергия пульсационного движения. В зависимости от величины энергии пульсационного движения по отношении к энергии магнитного поля, водная система будет приобретать ериентационно-упорядоченное состояние или нет. При развитом турбулентном течении энергия пульсаций становится столь значительной, что препятствует образованию примесно-молекулярных структур. ;.1агнитной активации не происходит. ...

Таким образом, реши течения' следует выбирать ламинарным в окрестности переходного, на что указывают и эксперименты (рис. 2). Естественным образом в рамках'рассматриваемой модели шно объяснить существование времени релаксации. Образовавшиеся после магнитной обработки ориентированные примесно-молекулярные образования для дезориентации (разрушения) требутот времени - время релак-. сацпи. Поскольку по размерам образования во много тысяч раз боль. пе' молекул воды, то соответственно и время релаксации большое.

1.5. Магнитная обработка водных растворов и процесс крашения

Для объяснения увеличения накраиивае.мости текстильных материалов при непрерывном и периодических процессах крашения из активированных водных растворов проводились исследования в следующих направлениях:

- изучение влияния магнитной обработки водной системы на диффузионные характеристики процесса крашения;

- исследование влияния магнитной активации на равновесные свойства красильных систем и состояние красителя в красильном растворе.

Интенсивность процессов крашен:ш определяется не только диффузией в волокно, но и диффузией в растворе. Поэтому проведены серии экспериментов по изучению влияния активах? :и водных систем в поле на диффузию частиц красителя в растворе и в окрашиваемом материале.

Результаты опытов по измерению коэффициента диффузии в жидкости представлены в табл.Л. Из табл. I следует, что коэффициент .диффузии частиц красителя в активированном растворе увеличивается на 10,87,1.

Таблица I

Измерение коэффициента диффузии красителя в жидкости

Подготовка водной среды

зшх;эффициента диф-ра-!фузии красителя >о)} в. жидкости, I ЬЪ , %

I- ¡Относительное :и-! изменение ко-

Питьевая водопроводная вода

15,27

Питьевая водопроводная вода, активированная

в магнитном поле 16,23

+ 1,6С

+ 10,87

Можно предположить, что в результате магнитной обработки водн происходит уменькение размеров частиц красителя, то есть

дезагрегация их. Этот вывод находится в соответствии с уравнений ем А.Зйяатейна для коэсТфишента диффузия.

Исследовалось также влияние магнитной обработки водных систем на диффузш красителя внутрь материала. Результаты опытов представлены на рис. 7.

Следует заключить, что диффузия красителя в пленке, окрашенной с использованием активированной магнитны;.! полем воды, проходит более интенсивнее, чем диафузия красителя в пленке, окрашенной контрольным красильным раствором.

Таким образом, использование магнитной активации водных растворов приводит к ускорению диффузии красителя в жидкости и в' материале. И поэтому увеличивается накрашиваемость текстильных материалов в непрерывных и периодических прсессах крашения.

Полученные результаты опытов позволяют также выдвинуть некоторые предположения по поводу механизма магнитной обработки жидкости в магнитном поле. По-видимому, в процессе активации происходит дезагрегация растворяемых веществ и имеющихся в ней образований.

1.6. Магнитная обработка и равновесные свойства красильных систем

Известно, что скорость массопереноса пропорциональна разности химических потенциалов д , т.е.

С!)

где <х - содержание красителя на поверхности материала, -Ь -время. Если принять, что система ткань -.раствор является моделью

3 ? 11 -15

По оси ординат отлолэна величина, соответствующая коэффициенту пропускания света окрашенной пленкой %, по которой косвенно можно судить о количестве сорбированного красителя пленкой и коэффициенте диффузии вещества в пленке. По оси абсцисс - глубина проникновения красителя в толщину целлофановой гкдратцеллю-лозной пленки X, м.

прерывной двухфазной термодинамической системы, то, следуя Р.Мак-Грегору, модно показать, что'

аР с

(2)

— —

где К - универсальная газоьая постоянная, Т температура, С и Ср - концентрации красителя в растворе соответственно текущее значение и при равновесии , О-р- равновесная концентрация красителя на поверхности.

Из уравнения (2) следует, чем вше значение равновесной концентрации на поверхности, тем выше скорость крашения.

Для изучения влияния магнитной обработки водного раствора на равновесные свойства красильных систем окрашивали медно-амми-ачное волокно в растворе красителя прямого оранжевого светопрочного 2Н' до достижения состояния равновесия. В результате опытов были определены равновесные концентрации красиаеля в растворе и в волокне для случаев использования магнитной обработки воды и без нее.

Результаты экспериментов (рис. 3) показали, что применение магнитной активации воды приводит к увеличению равновесной концентрации красителя на ■ волокне на \1% (при прочих равных

ол

о,г

- о-ю

х-10гс

20

60

80

100

Рис. 8. Влияние времени крашения на содержание красителя на волокне при контрольном крашении (кривая I) и с использованием магнитной обработки (кривая 2). '

условиях! Таким образом, можно заключить, что магнитная обработка водных систем влияет на равновесные концентрации и соответственно на разность химических потенциалов в системе красильный раствор - тканьускоряя массопереноо.

1.7 Изменение растворимости прямого красителя

Изучалось влияние магниГной обработки воды на растворимость красителя прямого желтого светопрочного 0; При оптимальных режи-

мах активации водной среды обнаружено повышение растворимости прямого красителя в растворе, приготовленном на "омагнпченной" воде.

Возмогло, увеличение растворимости красителя и достижение максимального ее изменения связано с ростом дезагрегации частиц красителя в красильном растворе, приготовленном на воде, побывавшей в магнитном поле. Полученные результаты подтверждают вывод о том, что возрастание коэффициента диффузии красителя в жидкости и диф£узш1 внутрь материала происходит вследствии дезагрегации красителя в активированных растворах и, следовательно, на-крашшаедасть текстильных материалов при использовании магнитной обработки водных систем увеличивается из-за роста диффузии красителя в растворе и в материале.

2. Промышленные испытания и внедрена

Впервые в практике трикотажной и хлопчатобумажной промышленности внедрен способ крашения с использованием магнитной обработки водных, растворов. В производственных, условиях проведена проверка выбранных в дабораторки оптимальных параметров активации ' водных систем.

2.1. Эксперименты по краиешго периодическим способом

Промыагенные эксперименты по крашению периодически методом трикотажного синтетического полотка кислотными красителя:.® были проведены в красильном цехе Гомельской чулочно-трикотакной фабрики жени 8 Парта. Там же и внедрен способ крашения по авторскому свидетельству (.'ё 1183584 СССР).

Красильная барка ¡.КП-1 была дооборудована электромагнитом и необходимыми устройствами. Такая сходи выполнена согласно указанному авторскому свидетельству.

Согласно методу сначала подвергали активации исходную воду, готовили кресельный раствор и после крашения при тег.яературе 308 - 313 К (35 - 40° С) в период ее подъема до значений, соответствующих гашению, проводили магнктнуз обработку красильного раствора.

Использование двойной магнитной обработки для крашения синтетического трикотажного полотна позволяет: сократить расход дорогостоящих кислотных красителей на 15 - 20л в зависимости от марки красителя или сократить цикл крашения на 45 минут.

- 17 -

Производственные испытания, проведенные в условиях .Московского ткацко-отделочного комбината, показали, что применение магнитной обработки водных систем при периодическом крашении хлопчатобумажной пряжи в бобинах в аппаратах А1Я-6-02 позволяет сократить расход прямых красителей на 4000 кг, поваренной соли на 13,5 тыс. кг в год.

Прочность окрашенной пряжи с использованием активации жидкости в магнитном поле и без нее не различаются.

2.2. Непрерывный способ крашения хлопчатобумажных тканей по пласовочно-запарной технологии.

Способ непрерывного крашения хлопчатобумажных тканей по плв-совочно-запаряой технологии с использованием магнитной обработки водных систем внедрен на Ивановской ткацко-отделочной фабрико имени О.А.Варзнцовой. Красильный аппарат дооборудовали двумя кольцевыми магнитами типа ППУ-1. Их установили на линии, подающей- холодную воду в бак для приготовления красильного раствора. Результаты исследований представлены на рис. 9.

По оси ординат отложено относительное содержание поглощенного красителя , %. По оси абсцисс - скорость движения технологической воды в поле магнита. Из рис. 9 видно, что прирост выхода красителя в оптимальном режиме работы аппарата на хлопчатобумажных тканях составляет 4Следует также отметить, что полученная в производственных условиях кривая идентична кривой, полученной в лабораторных опытах. Также наблюдается оптимальная скорость движения кидкости в поле. Обращает на себя внимание тот факт, что при крашешга в производственных, условиях оптимальной скорости активации технологической воды выход красителя на ткани увеличивается на 40?, в то время как в лаборатории эта величина не превышала 203. По-видимому, это связано с. наличием большего числа примесей в технологической воде, чем в питьевой, малым временем крашения; имеются'и другие причины'.

50 д<г,% 40

30

I

20

ю

ггм/с

■

0,2 0,4 0,6 0,8

Рис. 9. Производственные эксперименты по крашэнию хлопчатобумажных тканей

Таким образом, производственные испытания показали, что при ' непрерывном -крашении хлопчатобумажных тканей прямым: красителями по шг-зсовочно-запарноц технологии использование магнитной обработки воды (до ее нагрева) поззоляет увеличить выход красителей на тканях игл сократить расход красителей и вспомогательных химических материалов на 4СЙ.

Испытания текстильных материалов на прочность окраски показали, что для тканей, окрашенных из активированных растворов, она ;:е ухудшается.

Проведены также промышленные испытания по применению магнитной обработки красильного раствора при непрерывном процессе крашения хлопчатобумажных тканей по плюсовочно-запарной технологии в красильном цехе отделочной фабрики Тирасподьского хлопчатобумажного объединения. Применение магнитной обработки красильного раствора позволяет сократить расход прямых красителей и вспомогательные материалов на 151.

Выводы

1. Даборатсрнгми :: производственными исследованиями показана возможность интенсификации массопереноса из активированных • магнитными полти; растворов на текстильны:; материал при осуществлении периодических и непрерывных способов крашения.

2. Зыявлены оптимадьныв параметры магнитной обработки водной среды применительно к периодическому процессу крашения трикотажного синтетического полотна, хлопчатобумажной пряни, крашению хлопчатобумажных тканей по непрерывному плюсовочно-запарно.чу способу.;

3. Обнаружено, что время релаксации активности водной среды после пребывания в магнитном поле составляет шесть часов. После шестичасовой выдержки водного раствора, подвергавшегося воздействии поля, его активность в процессах крашения становится равной активности, водной системы без магнитной обработки.

4. Установлено, что относительный выход красителя на ткани при активации питьевой воды, используемо!' в качестве растворителя, вине по сравнению с применением дистиллята в тех же условиях. Разбавление активированной воды питьевой водопроводной уменьшает эффект применения магнитной обработки.

5. Экспериментально выявлено, что использование воды-после магнитной обработки приводит к увеличению равновесной концентрации красителя в волокнистом материале.

6. Обнаружено повышение растворимости прямого красителя в растворе, приготовленном на "омагняченной" воде.

7. Изучено влияние активации водного раствора в магнитном поле на диффузионные характеристики процесса крашения. Выявлено увеличение коэффициента диффузии прямого красителя в растворе и в целлофановую пленку.

8. Впервые в практике трикотагной и хлопчатобумакной промышленности внедрен способ крашешш с использованием магнитной обработки водных растворов. Выявленные в лабораторных опытах параметры маг-чтной обработки подтверждены производственными экспериментами.

9. Метод интенсификации периодического крашешш трикотажного синтетического полотна внедрен на Гомельской чулочно-трикота'х-ной фабрике имени 8 Марта. Он позволяет сократить расход дорогостоящи кислотных красителой на 15 - 20^ (в зависимости от марки красителя) или уменьшить цикл крапения на 45 минут.

10. Производственные испытания, проведенные в условиях Московского ткацко-отделочного комбината показали, что применение магнитной обработки водной среды при периодическом крашешш хлопчатобумажной пря:яи в бобинах в аппаратах АКИ-6-02 позволяет сократить расход прямых красителей на 4000 кг, поваренной соли - на 13500 кг е год или сэкономить 27,3 руб. на I т. пряжи (по уровню цен и производства за 1984 г.).

11. Кнте;-си$икация массообмена при крашении хлопчатобумажных тканей по шпосовочно-запарной технологии на Ивановской ткац-ко-отделочной фабрике имени О.А.Варенцовой позволяет экономить 4С$ прямых красителей и вспомогательных материалов.

12. Проведены производственные испытания метода крашения хлопчатобумажных тканей по плюсовочно-запарной технологии с ис-пользоваютем магнитной обработки красильного раствора на отделочной фабрике Тираспольского хлопчатобумажного объединения. Они показали, что при неизменном качестве крашения можно сократить расход прямых красителей и вспомогательных материалов на 15^ или увеличить производительность красгш-ной линии.

Таким образом, результаты экспериментальных исследований, включающие изучение влияния: параметров магнитной обработки водной среды (числа Рейнольдса, напряженности магнитного поля, времени взаимодействия зкицкости-с полем, температуры обработки водного раствора), времени релаксации активности водной системы

после пребывали в магнитном поле; растворителя на равновесные свойства красильных систем и растворимость прямого красителя; на диффузию прямого красителя в растворе и внутри целлофановой пленки, отличается новизной и значимостью. Они должны быть учтены при разработке новых технологий, а также теории электромагнитной обработки водных систем.

На основе исследован г:': был предложен и внедрен способ крашения, защищенный авторским свидетельством й II83584 • "Способ крашения трикотажного полотна".

Выводы и рекомендации, касающиеся частных вопросов, приведены в соответствующих главах диссертации.

Список публикаций по теме диссертации*:

1. Давидзон М.И., Мальцева Т.Н. О некоторых особенностях использования магнитной обработки водных систем в процессах крашения // Коллоидный журнал. - 1981. - Я- 5. - С. 970 - 971.

2. Давидзон М.И., Мальцева Т.П. О влиянии магнитной обработки водных систем на процесс крашения хлопчатобумажных тканей. // 1У Всесоюзное совещание по магнитной обработке водных систем • "Магнитная обработка водных систем": Тез. докл. - Москва,- 1981.

- С. 94 - 95.

3. Давидзон М.И., Классен В.И., Мальцева Т.Н. О роли электрических полей при магнитной обработке слабопроводящих водных растворов // Электромагнитная обработка водных систем в химико-тэхнологическкх процессах: Сб. науч. тр. ГИГХСа. - Москва, 1982.

- Вып. 57. - С. 57 - 60.

4. Давидзон М.И., Мальцева Т.Н. Использование магнитных полей при крашении // Текст, пром-сть. - 1981. - й 8. - С. 58 - 60.

5. Давидзон М.И., Мальцева Т.Н. Интенсификация обработок тканей магнитны® полями // Текст, пром-сть. - 1982. - В 6. - С. 17 - 18.

6. Мальцева Т.Н., Давидзон М.И. Влиян: , режима течения на магнитную обработку водных систем // Повышение экономичности и надежности тепловых электрических станций: ,'Лажвуз. сб. науч. тр. Иван. гос. ун-та. - Иваново, 1981. - С. IG4 - 109.

х В список не включены 6 наименований отчетов по ХДР, выполненных при непосредственном участии автора.

7. Давидзон М.И., Мальцева Т.Н. Магнитная обработка водных систем в текстильной промышленности // Юбилейная научная конференция, посвященная 10-летию Ивановского государственного университета: Тез. докл. - Иваново, 1984. - С. 176 - 177.

8. Давидзон М.И., Мальцева Т.Н. Магнитная обработка водных систем // Текст, пром-сть. - 1984. - й 8, - С. 69 - 70.

9. Давидзон М.И., Вихрев В.В., Мальцева Т.Н. Обработка воды постоянным и градиентным магнитным полем // Итоговая научно-техническая конференция: Тез. докл. - Иваново, энергет.' ин-т, 1979.

- С. 22 - 23.

10. Давидзон М.И., ¡Мальцева Т.Н. Магнитная обработка водных систем в процессах крашения и промывки тканей // Областная научно-техническая конференция //"Разработка новых и интенсификация существующих технологических процессов хлопчатобумажного производства": Тез. докл. - Иваново, 1983. - С. 78.

11. Давидзон М.И., Мальцева Т.Н. Интенсификация промывки хлопчатобумажных тканей электромагнитными полями // Областная научно-техническая конференция "Современная техника и технология хлопчатобумажного производства и перспективы развития отрасли на ХП пятилетку": Тез. докл. - Иваново, 1984. - С. 170.

12. Мальцева Т.Н., Даввдзон М.И. Интенсификация процесса крашения трикотажного полотна // Областная научно-техническая конференция "Текстильной про;лыкленности - передовую технику и прогрессивную безотходную технологии ("Прогресс-£6")": Тез. докл.

- Иваново, IS'oG. - С. 82.

13. Мальцева Т.Н. Интенсификация крашения хлопчатобумажной ткани магнитной обработкой красильного раствора // Областная научно-техническая конференция "Научным разработкам - широкое внедрение в практику ("Ирогресс-88")": Тез. докл. - Иваново, 1988.

- С. 118.

14. Даввдзон ¡.1.И., Мальцева Т.Н. О влиянии магнитной обработки водных растворов на равновесные свойства красильных систем // Международная научно-техническая конференция "Проблем» развития текстильной и легкой промышленности в современных условиях ("Прогресс-92")" : Тез. докл. - Иваново, 1992. - С. 152 - 153.

15.. A.C. № II83584 СССР.МКИ. Д06РЗ/60. Способ крашения трикотажного полотна / Давидзон М.И., Мальцева Т.Н., Авдриенко O.A., Ясникова А.Л. (СССР) - 3578301 / 25-05 : Заявл. 15.04.83. Опубл. 07.10.65. Вт.. № 37. '