Д.х.н., профессор Жолболсынова А. С., магистрант Сергалиева Д.Е.

Северо – Казахстанский государственный университет им. М. Козыбаева

Об адсорбции казеината натрия на цементе.

Адсорбция относится к явлениям, происходящим из-за стремления к самопроизвольному снижению поверхностной энергии. В зависимости от агрегатного состояния смежных фаз различают адсорбцию растворенных веществ на границах твердое тело-жидкость, жидкость-жидкость, раствор-газ. К одному из наиболее важных случаев этого явления относится адсорбция полимеров из растворов на твердой поверхности. Она играет значительную роль при формировании полимерного материала, переработке или синтезе протекающих в присутствии наполнителей, пигментов, стекла.

С адсорбцией тесно связаны адгезия полимеров к твердым поверхностям, структурно-механические свойства граничных слоев полимеров, контактирующих с твердыми телами, структура и свойства полимерных композиционных материалов и моно слоев.

Целью нашей работы явилось изучение адсорбции казеината натрия из водных растворов на цементе в зависимости от времени, концентрации белка, количества, величины удельной поверхности адсорбента и температуры.

В работе использовались казеинат натрия и портландцемент. Казеинат натрия - это один из ингредиентов заменителей молока, который вводится в качестве стабилизатора эмульсий, а также для повышения питательной ценности и придания заменителю свойств, сходных с молоком. Он - основная часть разных белково-минеральных продуктов. Высокое содержание протеина, повышенная перевариваемость, низкая зольность, хорошая растворимость в воде, оптимальный аминокислотный состав делают казеинат натрия высокоусвояемым компонентом комбикорма.

Нами использовался казеинат натрия, выпускаемый согласно требований ТУ 49721-85. Он имел следующие показатели: влажность-6%, жирность-2%, зольность-5%. В качестве адсорбента был взят цемент марки М400 ДО. Он просто замешивается, хорошо застывает, обладает высокой морозостойкостью, коррозионностойкостью, водостойкостью, прочностью. Основа его - измельченный клинкер, т.е. спекшаяся смесь глины и известняка.

Предварительно были определены основные пределы варьирования для факторов, влияющих на адсорбцию казеината натрия из водных растворов: концентрация белка, С,% (0,2-1), масса цемента, г (0,5-3), время адсорбции, ч (2-10), температура ⁰С (20-50), величина удельной поверхности, S, м²/г (12-25). Время контакта адсорбента с белком во всех опытах составило 10 часов.

Полученные данные представлены в таблицах 1-5.

Таблица 1. Кинетика изменения адсорбции казеината натрия на цементе при Т=20⁰С; m=0,5г; S_уд=12 м² /г и разных концентрациях белка С=0,2%.

Время, τ,ч	2	4	6	8	10
Адсорбция, Г, мг/г	20,6	34,2	37,6	37,6	37,6

С=0,5%

Время, τ,ч	2	4	6	8	10
Адсорбция, Г, мг/г	61,54	88,93	92,66	92,66	92,66

С=1%

Время, τ,ч	2	4	6	8	10
Адсорбция, Г, мг/г	116,33	169,1	175,8	175,8	175,8

Видно, что величина адсорбции достигает максимума через 4-6 часов, причем адсорбционное равновесие достигается быстрее в случае более концентрированного раствора.

Таблица 2. Зависимость адсорбции казеината натрия от концентрации белка на цементе при Т=20⁰С; m=0,5г; S_уд=12 м² /г; τ=10ч.

Концентрация, С, %	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Адсорбция, Г, мг/г	37,6	63,7	118,1	135,4	161,9

Из таблицы следует, что с ростом концентрации казеината натрия в растворе адсорбция возрастает, что обусловлено возникновением агрегатов макромолекул белка и усилением их взаимодействия. При чем размер образующихся агрегатов в определенной степени влияет на величину адсорбции.

Таблица 3. Зависимость величины адсорбции казеината натрия от количества цемента при Т=20⁰С; С=1%; S_уд=12 м² /г.

mадсорбция, г	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0
Адсорбция, Г, мг/г	175,8	146,7	116,4	84,7	52,9	25,7

Из приведенных данных следует, что адсорбция зависит и от содержания адсорбента в системе. По мере возрастания количества адсорбента адсорбция белка снижается. Это обусловлено тем, что высокодисперсные адсорбенты склонны к агрегации, приводящей к уменьшению их удельной поверхности и снижению адсорбции.

Таблица 4. Зависимость величины адсорбции казеината натрия от удельной поверхности цемента при С=1%; m=0,5г; Т=20⁰С; τ=10ч.

Sудел.поверх, м^2/г	12	14	18	25
Адсорбция, Г, мг/г	175,8	204,8	272,6	277,2

Видно, что адсорбция казеината натрия на цементе изменяется пропорционально величине его удельной поверхности.

Таблица 5. Зависимость адсорбции казеината натрия на цементе от температуры при m=3г; С=1%; S_уд=12 м² /г.

Температура, Т, ^оС	20	30	50
Адсорбция, Г, мг/г	49,7	61,5	71,9

Из этих данных следует, что с повышением температуры адсорбция казеината натрия повышается, что обусловлено изменением комформации его макромолекул, усилением их агрегации, снижением межагрегатного взаимодействия, переходом агрегатов главным образом на поверхность цемента, так как они менее растворимы.

Таким образом, удельная адсорбция казеината натрия из водных растворов на цементе усиливается с увеличением концентрации белка, величины удельной поверхности адсорбента, температуры и уменьшается с возрастанием количества цемента в системе.

Литература

1. Бердов Г.И Влияние минеральных добавок на свойства цементных материалов / Г.И. Бердов, Л.В. Ильина, Н.А. Машкин // Современные наукоемкие технологии. – 2011. – № 1. – С. 49–52.

2. Власова Н.Н. Адсорбция биогенных аминов на поверхности высокодисперсного кремнезема из водных растворов // Коллоидный журнал. – 2006. – Т. 68, № 3. – С. 421–423.

3. Липатов Ю.С. Адсорбция полимеров. – Киев : Наукова думка, 1972. – 196 с.

4. Ломаченко Д.В. Модификаия адсорбционных свойств и их влияние на процессы измельчения композиционных материалов/Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно-практической конференции. 2012. Т.6. №3. С. 83-84.