автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.05, диссертация на тему:Разработка технологии утилизации осадков сточных вод кожевенного и мехового производства

/V „

о> На правах ру^

с ^ ^

I

КОРЧУГАНОВА Татьяна Михайловна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД КОЖЕВЕННОГО И МЕХОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.19.05 - "Технология кожи и меха"

05.17.11 - "Технология керамических, силикатных и тугоплавких неметаллических материалов"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1997

Работа выполнена в Российском заочном институте текстильной и легкой промышленности

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Комиссаров С.А.

Научный консультант: кандидат технических наук,

доцент Беляков A.B.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Кухарчик М.М.

" кандидат технических наук, доцент Кочетов В.А.

Ведущее предприятие: ТОО "Лань", г.Щелково

Защита диссертации состоится U-LOUJ/ 1997г.

на заседании диссертационного совета Д 053.32.01 при Московской государственной академии легкой промышленности

Адрес: 113806 Москва ул.Садовническая, 33

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии

Автореферат разослан '

OUХ& 1997г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 053.32.01 )f , Г) к.т.н. Л.В.Моисеева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Кожевенные заводы являются одними из самых крупных потребителей воды среди предприятий легкой промышленности. Сточные воды кожевенных заводов относятся к высококонцентрированным и содержат различные по характеру загрязнители. В процессе очистки сточных вод кожевенных предприятий образуются значительные объемы осадков, которые характеризуются высокими концентрациями минеральных и органических загрязнений, солей тяжелых металлов, патогенных микроорганизмов, гнилостных бактерий. Доля осадков сточных вод кожевенных предприятий составляет 7% от объема обрабатываемого стока.

Проблему обработки и утилизации осадков в настоящее время следует рассматривать не только с экологической точки зрения, но и с позиции рационального использования вторичных ресурсов, к категории которых можно отнести и большую часть осадков сточных вод кожевенных предприятий. Решение вопросов экологической безопасности осадков при их подготовке к промышленному использованию позволяет восполнить недостаток природного сырья. Кроме того, предупреждаются потери больших площадей земель, в том числе ценных для сельскохозяйственного производства, которые занимаются отвалами отходов. Это позволяет избежать затрат на создание складов и хранилищ отвалов, улучшает технико-экономические показатели работы отраслей промышленности, а также уменьшает степень загрязнения окружающей среды вредными веществами, нарушающими экологическое равновесие.

Интенсификация технологии обработки осадков в настоящее время предусматривает несколько направлений:

- совершенствование и повышение эффективности технологических схем для обработки и подготовки к утилизации осадков за счет рационального использования существующих и новых методов, приемов и оборудования;

- совершенствование существующего и разработка новых видов энерго- и металлоемкого оборудования;

- снижение затрат тепловой и электрической энергии на обработку и обеззараживания осадка за счет применения химических реагентов, биотермических процессов.

Существующие методы утилизации осадков сточных вод кожевенных заводов (сжигание осадков, применение в качестве сельскохозяйственных удобрений и вяжущего для гипсобетонной смеси) не всегда достаточно эффективны, безопасны и не нашли широкого применения из-за выделения вредных водорастворимых

веществ в окружающую среду, устранение которых требует больших капитальных затрат. В связи с этим возникла необходимость в разработке эффективной технологии по переработке осадков сточных вод кожевенных предприятий.

Целью работы является разработка технологии утилизации отходов кожевенного производства в виде осадков, полученных после очистки сточных вод.

Исследования проводились в трех направлениях:

- использование осадков сточных вод кожевенного производства для получения материалов строительного назначения;

- использование осадков сточных вод с целью получения емкостей для выращивания сельскохозяйственных и декоративных растений;

- использование осадков сточных вод кожевенных заводов в качестве наполнителя полимерной пленки.

Для достижения поставленной цели представлялось необходимым определить:

- оптимальное соотношение компонентов в составах для получения строительных материалов; емкостей для выращивания растений и наполнения пленок;

- условия для получения строительных материалов; емкостей для выращивания растений;

- значения параметров, характеризующих строительные материалы (открытая пористость; водопоглощение; прочность на сжатие и изгиб; химическая стойкость);

- возможность применения составов, дающих высокую пористость при обжиге, для эффективного и безопасного с экологической точки зрения, использования в качестве емкостей для выращивания растений;

- возможность использования осадков сточных вод кожевенного производства в качестве наполнителя для получения полимерных пленок на основе поливинилхлорида для кожгалантерейных изделий;

- физико-механические и санитарно-гигиенические показатели, характеризующие пленки;

- математическую модель процесса получения строительных материалов методом группового учета аргументов (МГУА), позволяющую создать условия для прочного связывания ионов металлов с алюмосиликатами глин;

4

- пути оптимизации процесса получения строительных материалов, используя математические модели.

Научная новизна. Научная новизна работы состоит в изучении количественного и качественного состава осадков сточных вод методами спектроскопии и химического анализа, показавших наличие в нем 20 различных элементов; разработке рецептур на основе глины и шлаков по использованию осадков сточных вод и их анализу физико-химическими и физико-механическими методами иссле-дования;оптимизации рецептур методом МГУА и получением качественно новых строительных материалов, отличающихся повышенной пористостью, водопоглощением, определенной окраской, возможностью промышленного применения в качестве кирпича,емкостей для эффективного выращивания растений и полимерных пленок.

Исследование математических моделей процессов получения строительных материалов методом ГУА позволило создать условия для прочного связывания ионов тяжелых металлов: Сг3+; 7л\г+\ С<12+; Мп2+; №2+; Со2+ с алюмосиликатами глин. При этом водные, кислотные и щелочные вытяжки из раздробленных строительных материалов не показывали частные качественные реакции на наличие ионов металлов, что свидетельствует о содержании этих ионов в исследуемых растворах значительно ниже предельно-допустимых концентраций.

Исследование возможности применения осадков сточных .вод при изготовлении емкостей для выращивания декоративных и сельскохозяйственных растений позволило определить соотношение осадков сточных вод и глин для создания высокоразвитой внутренней поверхности изделия, обеспечивающей длительные условия микроэлементного питания культивируемых растений без внесения удобрений в почву.

Разработаны основы ресурсосберегающих технологий получения керамических и пленочных ПВХ материалов с спользовани-ем осадков сточных вод.

Применение не используемых в настоящее время осадков сточных вод кожевенного производства в качестве наполнителя полимерных пленок для галантерейных изделий на основе поливи-нилхлорида позволяет получать полимерные пленки с улучшенными гигиеническими свойствами.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на XVII научно-технической конференции пре-

5

подавателей, сотрудников и аспирантов РосЗИТЛП (Москва, октябрь, 1992г.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в трех печатных работах.

Объем работы. Диссертация изложена на 164 страницах машинописного текста, включает введение, три главы, выводы, список литературы из 161 наименования, приложения и 14 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, изложены основные положения рассматриваемой проблемы. Определены цели и задачи исследования. Представлены основные результаты исследования.

1. ПРОБЛЕМА ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД КОЖЕВЕННЫХ ЗАВОДОВ

В данной главе проанализирована специфика основных стадий жидкостных процессов обработки кожевенного сырья и состава сточных вод кожевенного производства. Дана характеристика осадков, получаемых в результате очистки сточных вод.

Освещено современное состояние проблемы утилизации осадков сточных вод, загрязненных минеральными, органическими веществами и ионами металлов. Проведен обзор существующих подходов к утилизации осадков сточных вод кожевенного производства. В результате анализа достоинств и недостатков существующих методов обоснован выбор способа утилизации осадков.

На основе обобщения литературных данных показана необходимость и возможность разработки технологии полной утилизации осадков сточных вод с получением материалов, которые имеют широкое практическое применение.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В этой главе даны описания объектов и методов исследований. В работе исследована возможность утилизации осадков сточных вод очистных сооружений Рязанского кожевенного

объединения, глин Рязанской области, шлака Рязанского металлургического завода. При выборе исходных материалов учитывались следующие факторы: минимальная стоимость сырья; обеспеченность исходным материалом; близкое расположение источников сырья к кожевенному производству, где в настоящее время возникла необходимость в утилизации отходов производства.

Приведены государственные стандарты для определения физико-механических свойств полимерной пленки иа основе поли-винилхлорида (ПВХ), используемой для галантерейных изделий.

Для определения свойств объектов и полученных материалов в работе использовали современные методы исследований:

- качественный химический состав объектов исследования; водных, кислотных и щелочных вытяжек; материалов, полученных в ходе работы, проводился классическим сероводородным, кислотно-щелочным и эмиссионным спектральным методами ;

- содержание ионов Саг+ и Mg2+ проводили комплексоно-метрическим методом;

- содержание ионов К+ и Иа+ определяли пламенно-фотометрическим методом с использованием пламенного фотометра ПАЖ-1;

- для изучения характера химических и физико-химических процессов использовали дифференциально-термический метод с применением дериватографа <3-150(Ю фирмы МОН (Венгрия) системы Раи1& 1., РаиНк И., Егс1еи Ь.;

- для определения концентраций вымываемых ионов металлов использовали метод атомно-абсорбционной спектроскопии с применением спектрофотометра ААБ-З фирмы Карл Цейс (Германия).

Приведено описание методики получения полимерных пленок на основе ПВХ с использованием в качестве наполнителя осадка сточных вод кожевенного производства.

Дается описание методов обработки результатов измерений и теоретических основ МГУА для расчета математических моделей утилиз ации о садков.

3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД КОЖЕВЕННОГО И МЕХОВОГО ПРОИЗВОДСТВ 3.1. Рецептура составов. Условия получения материалов

Приводится описание химического (качественного и количественного) состава объектов исследования, даются их физико-химические характеристики. В табл. 1 дается рецептура составов I и II серий.

Таблица 1

Соотношение компонентов в составах формующихся смесей для образцов I и II серий

Номер состава Соотношение компонентов, масс.%

глина осадок шлак вода

I 100 - - 17,5

2 100 10 - 15,4

3 100 20 - 13,0

4 100 30 - 11,0

5 100 40 - -

б 100 60 - 10,0

7 100 40 20 13,0

8 100 30 30 13,5

9 . 100 20 40 15,0

10 100 10 50 18,5

11 100 - 60 23,8

Для каждого состава готовили по 10 образцов. В глину, высушенную и хорошо измельченную до порошкообразного состояния, добавляли компоненты в соответствии с рецептурой составов до получения однородной хорошо формующейся и 8

пластичной массы, из которой формовали образцы размером (25x50x5)-10"3 м3. Полученные образцы подвергали естественной сушке, затем сушке при температуре 100-5-110 °С до постоянного веса и затем обжигу при различных температурах: 950 °С; 1000 °С; 1050 °С. В процессе сушки и обжига определялась динамика изменения линейных размеров и массы образцов. Полученные данные использовались при расчете физико-химических показателей, характеризующих свойства полученных материалов. Образцы состава 1 (табл.1) были приняты за эталонные. В табл.2 и в табл.3 приведены значения основных показателей образцов I и II серий.

Таблица 2

Физико-механические показатели и пористость образцов I и II серий

Серия № состава Прочность изгиба, МПа Прочность на сжатие, МПа Открытая пористость, %

1000"С 950 "С 1000 °с 1050°С 950 °С 1000 °с 1050 °С

I 1 11,78 20,57 21,57 20,85 20,00 23,44 20,37

2 0,37 3,72 3,26 6,78 26,58 26,33 25,17

3 0,29 3,17 2,72 3,26 27,57 28,80 27,57

4 0,22 2,04 2,54 2,28 29,20 30,56 29,58

5 0,30 4,27 2,30 4,84 31,68 33,00 32,55

II 6 0,15 - 1,44 0,70 - 40,70 41,50

7 0,14 - 1,78 0,60 - 38,20 40,00

8 0,15 - 2,64 0,10 - 36,26 37,84

9 0,19 - 3,07 0,91 - 34,00 35,19

10 0,15 - 2,15 0,49 - 32,70 33,13

11 0,15 - 2,30 1,20 - 29,12 29,28

Таблица 3

Химическая стойкость и водопоглощение образцов I и II серий

Серия № состава Водопоглощение, % Химическая стойкость, %

Кислотостойкость Щелочестойкость

950°С 1000°С Ю50°С 950°С 1000°С 1050°С 950°С 1000°С 1050°С

I 1 9,83 11,43 10,12 97,3 96,6 96,2 94,0 93,8 92,2

2 13,68 13,23 13,90 91,5 93,2 93,2 98,5 98,1 97,8

3 14,22 14,53 14,92 93,9 92,2 90,2 99,6 97,9. 96,0

4 15,15 15,92 15,38 94,1 93,5 93,0 94,5 93,5 93,0

5 18,39 19,20 18,94 95,1 93,6 92,0 92,0 87,4 83,1

II 6 - 30,72 33,47 - 93,8 90,9 - 99,9 90,7

7 - 25,72 26,82 - 94,4 92,6 - 99,9 88,0

8 - 21,14 23,62 - 88,3 93,2 - 99,8 90,7

9 - 18,93 18,25 - 76,7 94,6 - 99,7 95,3

10 - 17,18 18,05 - 99,3 92,6 - 99,4 96,0

И - 13,62 15,35 - 97,1 92,9 - 99,4 92,8

3.2. Анализ физико-механических и физико-химических свойств полученных материалов

Анализ данных табл.2 и табл.3, полученных в результате испытаний образцов I серии, позволил сделать вывод о том, что наилучшие результаты по прочностным показателям (прочность на изгиб, прочность на сжатие) наблюдаются для образцов 2 состава с содержанием осадка 10%.

Прочность образцов измерялась в соответствии с ГОСТ 8462-75. На рис.1 представлена зависимость прочности образцов при сжатии от температуры обжига и массового содержания в них осадка.

С повышением содержания осадка водопоглощение об-

разцов I серии увеличивается (рис.2). Численные значения водопо-глощения изменяются от 13,7% до 19,2%. Согласно ГОСТ 2409-80, строительные материалы с водопоглощением в пределах от 12% до 15% могут быть использованы в качестве облицовочных плиток. Это соответствует составам смесей с содержанием осадка 10% и 20% (табл.3). Для образцов I серии с увеличением содержания осадка возрастает пористость с 20,00% до 33,00% (табл.2). Максимальное значение пористости наблюдается для образцов состава 5 - содержание осадка 40% (табл.2).

Химическая стойкость образцов I серии определяется действием кислой и щелочной сред и подразделяется на кислотостой-кость и щелочестойкость. Установлено, что с увеличением температуры обжига кислотостойкость образцов уменьшается, а щелочестойкость возрастает (табл.3).

Из образцов II серии наилучшие результаты получены для состава 9 (табл.2). Показатели прочности образцов на сжатие и изгиб уменьшаются с увеличением температуры обжига для всех составов, что свидетельствует о снижении их прочности.

Максимальные значения открытой пористости наблюдаются для 6 состава (табл.2). При температуре 1000 °С значения этого показателя достигают величины 40,70%, при температуре 1050 °С -41,50%. Увеличение открытой пористости происходит за счет выгорания органической части осадка, вводимого в состав.

Водопоглощение образцов II серии с увеличением содержания осадка в составах и с повышением температуры обжига повышается с 13,62%о до 33,50%. Увеличение содержания шлака приводит к уменьшению водопоглощения (табл.3).

Химическая стойкость образцов II серии зависит от условия получения образцов. С повышением температуры кислотостойкость и щелочестойкость образцов уменьшаются (табл.2).

3.3. Исследование влияния содержания осадка в образцах на свойства полученных материалов методом МГУА Влияние содержания осадка на свойства полученных материалов в зависимости от температуры обжига изучали в

Рис.1. Зависимость прочности образцов при сжатии Исж (МПа) от температуры обжига (°С) и содержания осадка (%)

Ц-950 °С;

3- 1000 °С;

I- 1050°С;

W>% 20 . 18 16 15 14 13 12 11 10 9

п

3 "1

Рис.2. Зависимость водопоглощения (%) от состава 1 образцов и температуры обжига (°С)

условиях многоуровневого пассивного эксперимента при помощи МГУА. Входными параметрами служили следующие факторы: масса исходных веществ (глины, осадка, воды); масса сформованных образцов; масса образцов, высушенных при температуре 100+110 °С; масса обожженных образцов; температура обжига; общая усадка образцов. Выходными параметрами служили следующие показатели: прочность на сжатие и изгиб; открытая пористость; химическая стойкость (кислотостойкость, щелочестойкость); водопоглощение; средняя плотность (табл.2).

После обработки результатов на ПЭВМ были получены уравнения регрессии:

У| = 6,18 -0,89X2- 10,32Хз;

У2 = 226,79 - 90,32X2- 489,43Хз + 3,12Х8;

Уз = 13,32 + 8,56Х, + 0,71X2 + 28,93Хз - 2,87Х6 -- 0,00028X7;

У4 = 1,64 + 0,164X2 - 0,037Хз + 0,52Х4;

У5 = 13,56 + 0,131Х2 + 20,89Хз - 0,59Хз;

Уб= 43,18 + 41,47X1 - 0,79X2 - 10,04X4 - 1183,9Х5 + + 1314,0Х« + 0,27Х8;

Ут = 11,69 + 49,97Х| + 5,43X2 + 3,1Хз + 0,24Х? + + 0,87X8;

где:

У1 - прочность на изгиб, МПа; У2 - прочность на сжатие, МПа;

Уз - открытая пористость, %;

У4 - средняя плотность, кг/м3;

У5 - водопоглощение, %;

Уб - кислотостойкость, %;

У? - щелочестойкость, %.

В представленных уравнениях все факторы находятся в кодированном виде:

X) - масса глины, кг;

Хг - масса воды, кг;

Хз - масса осадка, кг;

Х4 - масса сформованного образца, кг;

Х5- масса образца после сушки при 100+110 °С;

Хб - масса образца после обжига, кг;

Х7 - температура обжига, °С;

Ув - общая усадка образца после сушки и обжига, %.

Анализ полученных уравнений позволил сделать вывод, что наибольшее влияние на свойства материалов образцов оказывают содержание осадка, вода и температура обжига; выявлен оптимальный состав по содержанию осадка (осадок - 10%). С таким содержанием осадка образцы характеризуются большей прочностью и щелочестойкостью, при этом значения средней плотности образцов близки к значениям средней плотности эталонных образцов.

После оптимизации состава образцов, с использованием уравнений регрессии был произведен расчет показателей свойств материалов, которые соответствуют составу образцов близкому к оптимальному. Эти показатели сравнивались с экспериментальными данными, полученными в результате физико-механических и физико-химических анализов образцов III серии с содержанием осадка, близким к оптимальному (10%).

Отклонения экспериментальных данных от расчетных наименьшие по показателям кислото- и щелочестойкости (0,3*8%), наибольшие отклонения наблюдаются для показателей "открытая пористость", "прочность на сжатие" и "прочность на изгиб".

3.4. Исследование материалов на экологическую безопасность

Концентрации вымываемых компонентов из образцов I серии в виде ионов в вытяжках водных растворов, в растворах уксусной кислоты и щелочи, а также в вытяжке водных растворов образцов II серии были недостаточны для качественного их обнаружения по кислотно-щелочному и сероводородному методам.

При анализе растворов вытяжки уксусной кислотой и щелочью на вымывание компонентов у образцов II серии качественные реакции по сероводородному классическому методу дали положительные результаты на катионы третьей аналитической группы: Сг3+, Мп2+, N12+, Хъ2+.

В соответствии со значениями произведения растворимости, концентрации вымываемых компонентов для их обнаружения должны превышать значения произведения растворимости при действии группового реагента. Такое условие подтвердилось только при качественном анализе на вымываемость в случае образцов II серии. Концентрации ионов (моль/м3) были превышены для:

Сг3+ - 1,35-10-"; Мп2+- 3,74-10-";

№2+- 5,48-10"14; Хп^ - 2,83-10-^;

Определение концентраций вымываемых ионов металлов, содержащихся в водных растворах вытяжки образцов I серии (состав 5) проводили атомно-абсорбционным методом.

Представленные в табл.4 данные анализа показывают безопасность готовых изделий I серии с экологической точки зрения.

Таблица 4

Содержание ионов металлов в водных растворах

№ состава Вымываемые компоненты, 108кг/м3

К+ N3+ саг+ РЬ2+ Сг3+ Мп2+ N¡2+

I | 0,24 0,60 0,0016 0,011 0,1392 0,643 0,012 0,0025

5 1 0,14 0,35 0,001 0,009 0,2448 0,002 0,018 0,0008

Рис. 3. Кривые дифференциально-термического анализа образцов I серии: 1 - состав 1 (чистая глина); 2 - осадок сточных вод; 3 - состав 2 (10 масс.%);

4 - состав 3 (20 масс.%); 5 - состав 4 (30 масс.%); 6 - состав 5 (30 масс.%)

3.5. Исследование образцов дифференциально-термическим

методом

При сравнении кривых ДТА (рис.3): для глины (кривая 1); осадка (кривая 2); образцов с содержанием осадка 10% (кривая 3), 20% (кривая 4), 30% (кривая 5) и 40% (кривая 6) видно, что наклон кривых различен. Если кривые ДТА 1, 2, 3, 5 имеют тенденцию подъема вверх, что свидетельствует о экзотермическом эффекте, то для кривых 4 и 6, ярко выражен эндотермический эффект. Это позволяет сделать вывод, что для осадка, глины и образцов с содержанием осадка 10% и 30% характерны превращения, связанные с переходом неустойчивой при данной температуре модификации в устойчивую, а для кривых 4 и 5 - полиморфные превращения, сопровождаются превращением в устойчивую модификацию.

Анализ кривых ДТА показал фиксацию на ТГ и ДТГ незначительных изменений веса образца и изменение скорости потери веса с возрастанием температуры. Первый период - температура 165 °С сопровождается потерей массы до 2,8% и удалением гигроскопической влаги. Второй период, сопровождающийся появлением нескольких небольших экзоэффектов в интервале температур 570+650 °С, характеризуется реакцией окисления органических веществ и переходом а- кварца в р- кварц. Потеря массы изменяется от 6,6% до 7,5%. В третьем периоде очень небольшое изменение веса связано с удалением остаточных гидроксильных групп при температуре 915*990 °С, а затем начинается процесс разложения.

Проведенный анализ термограмм для образцов I серии позволил сделать следующий вывод: введение осадка в глину приводит к относительному уменьшению массы образцов при нагревании, что говорит об образовании новых термоустойчивых структур в процессе обжига.

Полученные результаты согласуются с результатами спектроскопических исследований, которые указывают на образование новых комплексных соединений с алюмосиликатами ионов металлов: Сг3+, РЬ2+, Сс12+.

3.6. Обоснование выбора состава с использованием осадков сточных вод кожевенного производства при изготовлении емкостей для выращивания растений

Для получения емкостей использовали состав 5 (табл.1), отличающийся максимальными значениями пористости (табл.3) и легкостью.

Вымываемые количества микроэлементов, обнаруженные атомно-абсорбционным методом, должны обеспечивать нормальное развитие растений, так как их концентрации не превышают концентраций микроэлементов, угнетающих рост растений. Концентрация (кг/м3) не должна превышать для:

марганца -1,6-Ю-8; цинка - 1,0-Ю-8;

меди - 0,8-10-«; хрома - 0,7-10-".

Проведенный эксперимент по выращиванию растений в емкостях, изготовленных из состава, содержащего осадок сточных вод, показал лучшее развитие растений по сравнению с растениями, выращенными в емкостях из чистой глины.

Ускорение роста растений связано с поглощением корневой системой микроэлементов из стенок емкостей и улучшением их дыхания, благодаря повышенной пористости стенок емкостей.

Использование полученных составов возможно и в виде:

- гранул, вносимых в почву;

- дисков, которые помещают в обычные глиняные емкости для выращивания растений.

В результате такого использования возможно достижение эффектов:

- улучшения структуры почвы;

- сохранения влаги в почве в течение длительного времени;

- пролонгированного действия микроэлементов на корневую систему растений.

3.7. Использование возможности применения осадков сточных вод кожевенного производства для получения полимерных пленок

Рассматривается возможность использования осадков сточных вод кожевенного производства в качестве наполнителя полимерных пленок на основе поливинилхлорида. Приводится методика подготовки осадка для применения его в качестве наполнителя.

Составлено три варианта рецептуры пленок с содержанием осадка 10%, 15% и 30%. Полученные полимерные пленки подвергали испытаниям в соответствии с ГОСТ для определения физико-механических и гигиенических свойств. Результаты приведены в табл.4.

Анализ данных, полученных при физико-механических испытаниях, показывает улучшение прочностных и гигиенических показателей пленок.

Влияние содержания осадка на свойства полимерных пленок изучали с помощью метода МГУА. После обработки результатов на ПЭВМ были получены уравнения регрессии:

У! = 22,04- 0,42X1;

Уг = 115,0 + 240,ОХ,;

Уз = 1,38 + 0,42X1;

У4 = 50,71 - 0,42X1 - 1,49X2; где:

У) - прочность при разрыве, МПа;

Уз - относительное удлинение продольное, %;

Уз - жесткость продольная, сН;

У4 - сопротивление к разрыву, Па;

Х| - масса осадка, масс.%;

Хг - масса токсичных компонентов, масс.%.

Таблица 4

Физико-механические и гигиенические свойства пленок, наполненных осадками сточных вод

Показатель Вариант

1 2 3 Контрольный

ДО СТС* после СТС ДО СТС после СТС до СТС после СТС ДО СТС после СТС

Прочность при разрыве, МПа 16,09 15,12 14,80 11,70 13,40 11,60 8,30 8,30

Относительное удлинение продольн.,% 131 131 115 137 121 130 355 242

Жесткость продольная, сН 1,04 1,08 2,17 1,43 1,21 1,35 1,06 1,83

Сопротивление к разрыву, Па 16,04 11,55 13,86 10,16 8,67 8,27 7,80 7,80

Слипание, кПа 68,27 - 51,01 - 42,00 - 17,00 -

Морозостойк.,-30 °С, макс, кол-во циклов излом 12 ** 7 _ *** 6 - *** 5 _

Паропроницаемость, 10'5 кг/м2с 1,20 _ 0,48 _ 0,67 _ _

Влагопоглощение, % 0,39 - 0,77 - 1,22 - - -

Влагоотдача, % 0,25 - 0,53 - 0,93 - - -

Примечание: СТС* - свето- тепловое старение; ** - трещины; *** - мелкие трещины

Регрессионный анализ позволил сделать вывод о том, что количество вводимого осадка оказывает влияние на свойства полимерных материалов. При возрастании содержания осадка относительное удлинение уменьшается, а сопротивление к разрыву увеличивается. С помощью метода МГУА установлен оптимальный вариант рецептуры ПВХ-пленок, отвечающий лучшему комплексу физико-меха-

нических показателей. Оптимальным является вариант состава полимерной пленки с содержанием 10 масс.% осадка при снижении содержания пластификатора (ДОФ, ТКФ) до 24,4%. Остальные компоненты соответствуют типовой рецептуре.

Таким образом, использование осадка сточных вод в качестве наполнителя полимерных пленок позволяет решить проблему утилизации осадка; снизить расход дефицитного наполнителя - мела, а также наладить выпуск полимерных пленок для производства галантерейных товаров.

Выводы

1. Установлена возможность использования осадков сточных вод кожевенного и мехового производства для получения пленочных и керамических материалов широкого назначения.

2. Разработаны основы ресурсосберегающей технологии получения керамических материалов с использованием осадков сточных вод кожевенного и мехового производств. Выявлено влияние доли осадка в системах осадок - глина на пластичность, формуе-мость полуфабрикатов, цвет и пористость керамических материалов.

3. Исследовано влияние температуры обжига в диапазоне 950+1050 °С на показатели щелочестойкости и водопоглощения керамических материалов, установлены оптимальные параметры проведения процесса обжига. Даны рекомендации по применению осадков сточных вод кожевенного и мехового производства для получения облицовочных плиток.

4. Исследовано комплексообразование в системах осадок сточных вод - глина. Атомно-абсорбционным методом и методом ДТА установлено связывание металлов осадка с алюмосиликатами глин, что приводит к понижению значений для концентраций вымываемых ионов металлов хрома, кадмия, свинца до фонового значения глин. Это обеспечивает экологическую безопасность применения осадков сточных вод.

5. Исследовано влияние добавок осадков сточных вод на свойства керамических композиционных материалов (емкости, гранулы, диски), связанных с ростом и развитием рас-

тений. Даны рекомендации по выращиванию растений в почвах с применением гранул, дисков и емкостей для улучшения структуры почв, микроэлементного питания растений, сохранения влаги в почвах.

6. Установлено влияние температуры сушки (105 °С) на способность осадков сточных вод кожевенного и мехового производств к пептизации в процессе подготовки для получения пленочных материалов.

7. Установлено увеличение прочностных и гигиенических показателей поливинилхлоридных пленок, наполненных пептизи-рующимися осадками сточных вод.

8. Построены математические модели технологического процесса получения пленочных, и керамических материалов широкого назначения, которые использованы для решения задач по оптимизации и прогнозированию свойств материалов в направлении их улучшения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Корчуганова Т.М. Использование отходов кожевенного производства в виде ила. РосЗИТЛП, межвуз.сб.науч.трудов. М., 1993. с.33-35.

2. Комиссаров С.А., Корчуганова Т.М., Беляков A.B. Строительные материалы с использованием отходов кожевенного производства//Стекло и керамика. 1994. №1. с.20-22.

3. A.C. 5 C.05.F.11/00 №93035649/15 (035242). Заявлено 09.07.93. Способ утилизации отходов производства. (Положительное решение экспертизы).

4. Комиссаров С.А., Корчуганова Т.М. Использование метода МГУА для создания новых строительных материалов. Рос-ЗИЛП, межвуз.сб.науч.трудов. М., 1993. Вып.1. с.146-152.