УДК 547-311:669.054.8

 

 

 

ВЛИЯНИЕ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКМЕ СВОЙСТВА ЭПОКСИДНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

 

 

магистрант - Кузьмишкина О.С.

 

 

Загрязнение окружающей среды промышленными отходами является проблемой мирового масштаба.  В условиях ускоренного научно-технического развития и бурного роста промышленного производства охрана окружающей среды стала одной из важнейших проблем современности.

Гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды. Соединения металлов, выносимые сточными водами гальванического производства, весьма вредно влияют на экосистему водоем - почва - растение - животный мир - человек. Например, соединения кадмия даже в малых концентрациях оказывают резко выраженное токсическое действие на рыб и другие водные организмы. Весьма вредны соединения шестивалентного хрома, который при концентрации в воде более 0,01 мг/л оказывает токсическое действие на микрофлору водоемов. Многие химические вещества, поступающие в окружающую среду, в том числе и в водоемы, а через питьевую воду в организм человека, помимо токсического действия обладают канцерогенным (способны вызвать злокачественные новообразования), мутагенным (могут вызвать изменения наследственности) и тератогенным действием (способны вызвать уродства у рождающихся детей).

Таким образом, проблема переработки и утилизации отходов гальванических производств является актуальной. Частичному решению этой проблемы и посвящена данная дипломная робота.

Цель работы: разработать полимерный композиционный материал на основе отходов гальванического производства.

Для реализации цели дипломной работы были поставлены  такие задачи:

1.                 Классифицировать отходы промышленности.

2.                 Проанализировать методы переработки  шламов гальванического производства.

3.                 Рассмотреть методы очистки сточных вод гальванического производства.

4.                 Показать преимущества и недостатки каждого метода.

5.                 Разработать технологию утилизации твердых отходов гальванического производства.

6.                 Предложить рецептуры полимерного композиционного материала с твердыми отходами гальванического производства в качестве наполнителя.

7.                 Исследовать физико-химические свойства полученного полимерного материала.

В качестве наполнителя полимерного композиционного материала мы использовали отходы гальванического производства (нерастворимые соли хрома, никеля и кадмия (Cr2O3, NiCl2*6H2O, 3CdSO4*8H2O)). В качестве полимерной матрицы выступила эпоксидная смола, а затвердителем является– полиэтиленполиамин. В качестве материала для изготовления форм использовался пластилин.

Таблица 1

Составы полимерных композиционных материалов

ЭС

ПЭПА

Cr3+

Zn2+

Cd2+

100

10

1

1

1

100

10

5

5

5

100

10

10

10

10

Технология изготовления образцов включает следующие стадии: подготовка наполнителя, подготовка формы, подготовка эпоксидной смолы, приготовление композиционного материала.

Полученный полимерный композиционный материал исследовался на  водопоглощение и водостойкость и на химическую стойкость.

Водопоглощение материала определяли по стандартной методике, экспонируя полученные образцы в дистиллированной воде в течение 24 часов при комнатной температуре.

Результаты исследования показали, что введение в полимерный материал соединений хрома и кадмия, мела и гипса практически не влияет на величину водопоглощения полимерного связующего. В случае с соединением никеля в качестве наполнителя  наблюдается тенденция уменьшения величины водопоглощения, что, по нашему мнению, связано в первую очередь с вымыванием кристаллогидрата никеля.

Для оценки химстойкости разработанных эпоксидных композиционных материалов была использована шкала изменения внешнего вида

Реакцию композиционного материала на действие агрессивных сред оценивали по изменению массы образцов после экспонирования в агрессивных средах в течение определенного промежутка времени.

Результаты исследования химической стойкости полимерного композиционного материала на основе отходов гальванического производства показывают, что  время воздействия агрессивной среды практически не влияет на величину химической стойкости. В ходе эксперимента было установлено, что контрольные образцы полимерного композиционного материала проявили меньшую химическую стойкость. При использовании в качестве наполнителя отходов никелирования, содержание наполнителя практически на влияет на величину химической стойкости. При использовании в качестве наполнителя отходов ванн кадмирования изменение массы полимерного  материала не превышает 5%.

Данные исследования химической стойкости показывают, что с увеличением количества наполнителя до 10 м.ч. наблюдается  тенденция уменьшения химической стойкости. Таким образом, при разработке полимерного материала мы рекомендуем использовать наполнители не более 5 м.ч. на 100 м.ч. полимерного связующего.

Нами были предложены оптимальные рецептуры полимерного композиционного материала:

Состав №1

Эпоксидная смола марки ЭД – 16…………………….….100 м.ч.

Полиэтиленполиамин……………..……………………….10 м.ч.

Cr2O3…………………………………………………………..5м.ч.

Состав №2

Эпоксидная смола марки ЭД – 16………………….…….100 м.ч.

Полиэтиленполиамин……………..………………….…….10 м.ч.

NiCl2×6H2O..………………………………………………….1 м.ч.

Состав №3

Эпоксидная смола марки ЭД – 16……………….…….….100 м.ч.

Полиэтиленполиамин……………..………………….…….10 м.ч.

NiCl2×6H2O ..……………..………………………………......5 м.ч.

 

Было установлено, что наполнители в количествах < 5% практически не влияют на величину водопоглощения и водостойкости материала, показано, что под действием агрессивных сред не происходит изменение внешнего вида материала и объема.

Таким образом, разработанный полимерный композиционный материал отличается высокой химической стойкостью и может быть использован для изготовления химически стойкого оборудования химического производства.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1.     Батог А.Е. Алифатически-ациклические эпоксиды: синтез, свойства   полимерных и композиционных материалов на их основе. Производство и переработка пластмасс / А.Е. Батог, Т. В. Савенко, И. П. Петько. – М.: НИИТЭХИМ, 1991. – 53с.

2.     ВиноградовС.С. Экологически безопасное гальваническое производство/ С.С. Виноградов, В.Н. Кудрявцева.-М.: Глобус, 1998.-302с.

3.     Шурыгин А.П. Огневая  переработка  и  обезвреживание промышленных отходов / А.П. Шурыгин, М.Н. Бернадинер.- М.: Химия, 1990.- 193с.