Химическая технология. Рубрика в журнале - Вестник Витебского государственного технологического университета
Статья научная
В данной работе получено теоретическое описание экспериментальной зависимости времени жизни возбужденного мультиплета 4F3/2 иона Nd3+ в кристалле LiYF4, предложен метод определения вероятностей переходов с отдельных штарковских компонент возбужденного уровня. Разработано приложение на C# с удобным интерфейсом для компьютерного моделирования температурной зависимости времени жизни возбужденного уровня 4F3/2 иона Nd3+ в кристалле LiYF4. На главной форме необходимо ввести энергии штарковских компонент возбужденного мультиплета и всех нижележащих, коэффициенты ветвления люминесценции, экспериментальные данные по температурной зависимости. При использовании всего лишь двух варьируемых параметров получено хорошее согласие между вычисленным и измеренным графиком времени жизни в диапазоне температур от 10К до 300К. Применение разработанного приложения позволило по температурной зависимости впервые определить вероятности излучательных переходов с каждой штарковской компоненты мультиплета 4F3/2: с нижележащей компоненты (энергия 11393 см-1) вероятность равна 1755с-1, с вышележащей (энергия 11472 см-1) вероятность – 2457 с-1. Предложенный алгоритм вычисления вероятности излучательного перехода с каждой штарковской компоненты возбужденного мультиплета на основе результатов компьютерного моделирования температурной зависимости времени жизни, существенно увеличивает информативность экспериментов по измерению температурной зависимости времени жизни.
Бесплатно
Применение экстракта корня лапчатки Рotentilla еrecta в технологии крашения текстильных материалов
Статья научная
В настоящее время для окрашивания текстильных материалов используют синтетические красители, которые характеризуются широкой цветовой гаммой, дешевизной производства, однако, являются экологически небезопасными, так как не поддаются биологическому разложению, вызывают загрязнение поверхностных водных источников, а также создают проблемы с их утилизацией. Разумным решением указанных проблем является использование натуральных красителей. Предложена технология крашения текстильных материалов из натуральных волокон (хлопок, лен, шерсть) с использованием подземной части растения лапчатки прямостоячей (Рotentilla Еrecta). Известно, что интенсивность окраски текстильного материала в процессе крашения зависит от концентрации красящего вещества в рабочей ванне, повысить которую можно путем увеличения массы растительного сырья в красильной ванне, однако это приведет к еще большей материалоемкости процесса. Целью работы является выбор рациональных параметров подготовки одревесневшего растительного сырья (корней лапчатки) к экстрагированию, обеспечивающих максимальный выход красящего вещества в рабочую ванну при минимальном расходе сырья. Проведены исследования по выбору оптимального размера частиц сырья и рациональных параметров кавитационной обработки корней растений, обеспечивающих наилучшую экстракцию красящего вещества в рабочий раствор. Установлено, что при ультразвуковой обработке для минимизации коэффициента отражения звуковой энергии, усиления процесса растворения и вымывания красящего вещества из разрушенных клеток размер частиц сырья должен составлять не более 1 мм, мощность генератора не более 70 Вт, длительность обработки 50 минут. Результаты исследований могут быть рекомендованы для подготовки одревесневших частей растений других видов, применяемых в технологии крашения текстильных материалов.
Бесплатно
Статья научная
Явления, происходящие при поверхностной обработке бумаги, весьма сложны и не до конца изучены. Несмотря на работы, проведенные в этом направлении сохраняется множество факторов, влияющих на неопределенность конечного результата и обусловленные, в первую очередь, применением природных материалов, свойства которых не могут быть воспроизведены с должной точностью. Свойства же бумаги, формируемые при поверхностной проклейке, напрямую зависят от этих составляющих и определяются глубиной проникновения составов и их распределением в z-направлении бумажного листа. Методики, предлагаемые для определения этих показателей, не позволяют оценить распределение крахмала в z-направлении уже изготовленной бумаги, что затрудняет изучение влияния факторов поверхностной проклейки на распределение крахмала в реальных условиях промышленного производства. Это определило цель работы, которая заключалась в разработке методики определения глубины пенетрации крахмала, нанесенного при поверхностной проклейке, и изучение его распределения в z-направлении бумаги. Предлагаемая методика определения проникновения крахмала при поверхностной проклейке бумаги позволяет с достаточной большой точностью (абсолютная погрешность в оценке средних значений содержания вещества состава составляет не более 5 %) судить как о глубине проникновения крахмала, так и о его распределении по всей толщине бумаги. Суть методики заключалась в обработке образцов бумаги составом на основе йода с целью его связывания в комплексные соединения с крахмалом, получения изображений поперечных срезов бумаги и их обработки при помощи программного обеспечения. Для оценки пригодности методики проведены сравнительные измерения двух образцов бумаги, изготовленных в промышленных условиях, проклеенных с поверхности составами на основе оксиэтилированного крахмала, имеющих различные характеристики по вязкости вследствие различия концентрации состава. Применение методов метаматематической обработки полученных данных позволило объективно показать чувствительность методики к характеристикам проклеивающих составов на основе крахмала, обусловленным различным содержанием сухого вещества.
Бесплатно
Статья научная
В последние десятилетия активизировались исследования в направлении биохимических способов подготовки текстильных материалов из целлюлозных волокон. Особую практическую значимость с точки зрения экологичности и сохранения целлюлозы имеют ферменты, проявляющие активность при низких температурах и в нейтральных средах. Так, авторами проводились исследования по биоотварке хлопчатобумажных тканей полиферментными композициями, состоящими из белорусских (ООО «Фермент») препаратов целлюлолитического и пектолитического действия, в ходе которых наблюдались недопустимые потери прочности материалов после обработки. Цель работы - провести рационализацию состава полиферментной композиции в технологии биоотварки хлопчатобумажных тканей белорусскими ферментными препаратами фирмы ООО «Фермент». Проведена биоотварка предварительно расшлихтованной хлопчатобумажной ткани полотняного переплетения. Эксперимент проводился по матрице Кано с двумя повторностями серии опытов. В качестве входных факторов выбраны концентрации ферментных препаратов, обладающие целлюлазной и пектиназной активностью. В качестве выходных параметров выбраны капиллярность, гигроскопичность и разрывная нагрузка ткани. В результате обработки экспериментальных данных получены теоретико - экспериментальные зависимости гигиенических и физико - механических свойств хлопчатобумажных тканей после биоотварки от качественного и количественного состава полиферментной композиции. По полученным моделям построены графические образы зависимости свойств хлопчатобумажных тканей после биоотварки от качественного и количественного состава полиферментной композиции. Установлено, что на все свойства в большей степени оказывает влияние концентрация препарата, обладающего целлюлолитической активностью. Исходя из анализа графиков зависимости гигиенических и физико - механических свойств хлопчатобумажных тканей после биоотварки от состава полиферментной композиции определены рациональные концентрации ферментных препаратов белорусского производства: Энзитекс ЦКО - 2,5-3 г/л, Энзитекс Био-К -2,5-3 г/л.
Бесплатно
Свойства волокнисто - наполненных полимерных композитов типа кожволон
Статья научная
Объектом исследования являются волокнисто - наполненные полимерные композиционные материалы из вторичных полиуретанов и дисперсных отходов деревообработки. Предмет исследования - физико - механические свойства волокнисто - наполненных композиционных материалов. Целью исследования является определение влияния процента вложения и морфологии древесных отходов на физико - механические свойства волокнисто - наполненных полимерных композиционных материалов для деталей низа обуви. В статье проведены исследования параметров древесноволокнистой массы, используемой для создания волокнисто - наполненных композиционных материалов. Получены полимерные композиционные материалы типа кожволон с содержанием наполнителя 0-5,0 мас.%, исследованы их физико - механические свойства. Практическая ценность результатов исследования состоит в получении материалов с определенным комплексом свойств, соответствующих требованиям ТНПА и находящимися в рамках традиционно используемых материалов для низа обуви, а также в установлении рецептурно - технологических возможностей преодоления фактора естественного ухудшения свойств вторичных обувных пенополиуретанов модифицированием древесноволокнистыми отходами. Результаты работы - изготовлены материалы типа кожволон на основе отходов обувных пенополиуретанов и исследованы их физико - механические свойства. Древесные наполнители в виде волокнистых частиц можно рассматривать как недорогие добавки к полиуретановым матрицам, которые при определенных рецептурно - технологических параметрах формирования композита позволяют в некоторой степени компенсировать ухудшение физико - механических характеристик переработанного ППУ. Область применения результатов - обувная промышленность.
Бесплатно
Способ переработки отходов производства стеклопластиков
Статья научная
В настоящее время отмечается рост объема мирового рынка полимерных композиционных материалов, из которых наиболее широко распространенным является стеклопластик. Серьезной проблемой объемного производства и применения полимерных композиционных материалов является непременное образование отходов, оказывающих негативное влияние на окружающую среду. Для решения поставленной проблемы предлагается осуществлять переработку отходов стеклопластика механическим методом, путем их селективного измельчения в ударно-центробежной мельнице с последующей механической классификацией продуктов измельчения. Цель работы заключается в изучении фракционного состава продуктов переработки отходов стеклопластика в зависимости от режимов работы измельчителя. Для этого разработана экспериментальная установка исследования процесса механической переработки отходов стеклопластика. Механической переработке подвергались отходы производства стеклопластиковых изделий Депол С-180 ПТ образующиеся на предприятии ООО «Полоцк-Стекловолокно». В процессе исследований изменялась частота вращения ротора ударно-центробежной мельницы в диапазоне 1200–3000 об/мин. Полученные продукты переработки стеклопластика подвергали рассеву на фракции с последующим определением длины волокон в волокнистой фракции. Поверхность волокон и продуктов механической классификации исследовали при помощи микроскопа с 50–500 кратным увеличением. Установлено, что метод механической переработки с использованием ударно-центробежной мельницы позволяет выделить из стеклопластиковых отходов волокнистую фракцию, при этом ее количество в продуктах селективного измельчения напрямую зависит от частоты вращения ротора. Экспериментально определено, что переработку стеклопластиковых отходов целесообразно проводить при частоте вращения ротора в ударно-центробежной мельнице 2400 об/мин, что обеспечивает максимальный выход волокнистой фракции с наибольшим содержанием волокон длиной 12–18 мм. Выявлено, что механическая классификация не позволяет полностью разделить продукты переработки стеклопластиковых отходов на волокна и частицы полимерной матрицы. При механической классификации на ситах с размером ячейки 0,045–0,5 мм наблюдается образование «комков», препятствующих прохождению волокон и частиц через поверхность сита.
Бесплатно
Схема комбинированной очистки сточных вод текстильных производств с использованием AOPS-технологий
Статья научная
Объект исследований - экологическая безопасность текстильных производств. Цель работы - обоснование схем комбинированной очистки многокомпонентных сточных вод (СВ) текстильных производств, отводимых в коммунальные канализационные сети, с учётом нормативных требований предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязнителей в водных растворах и минимизации финансовых затрат на создание локальных очистных сооружений (ЛОС). Разработана методика и пилотная установка для проведения экспериментальных исследований обработки общезаводских и отделочного цеха сточных вод с использованием коагулирования FeCl3, озонирования (производительность по озону 10 г/час), ферратного воздействия на основе использования электрохимического реактора; при интенсификации процессов ультрафиолетовым облучением (длина волны 254 нм) и ультразвуковым воздействия (частота 30 кГц). Анализ полученных результатов показал, что во всех обработанных пробах СВ, кроме отходов агрегата «Оптима», удаётся эффективно снизить рН до ПДК внесением кислотосодержащего коагулянта FeCl3. При этом необходимого качества окисления органических загрязнителей сточных вод текстильного производства удалось достигнуть только с использованием электролизной установки (снижение значения химического потребления кислорода (ХПК) почти в 7 раз), которая обеспечивает синтез ферратных соединений. Полученные результаты позволили впервые обосновать схему комбинированной очистки СВ текстильных производств с использованием AOPs-технологий и минимизацией использования классических химических реагентов при уменьшении общих затрат на локальные очистные сооружения. Акцентировано, что перспективным является создание системы сбора информации об водоотведении, использование которой позволит в адаптивном режиме формировать техническое задание на создание (модернизацию, реконструкцию) ЛОС с дальнейшей её интеграцией в блок управления.
Бесплатно
Твердые растворы Bi0.65Ba0.35-zSrzFe0.65Ti0.35O3 с 0 ≤ z ≤ 0.35: cостав, структура, свойства
Статья научная
Методами дифракционного рентгеновского анализа, комбинационного рассеяния света и инфракрасной спектроскопии изучена кристаллическая структура твердых растворов Bi0.65Ba0.35-zSrzFe0.65Ti0.35O3 в диапазоне концентраций 0 ≤ z ≤ 0.35. Морфология и химический состав твердых растворов исследованы методами сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Показано, что все исследуемые составы имеют высокую химическую однородность, увеличение концентрации ионов стронция приводит к уменьшению среднего размера кристаллитов, при этом морфология кристаллитов практически не изменяется. Определена последовательность изменения кристаллической структуры в области морфотропной фазовой границы «ромбоэдр - куб». Исходный состав Bi0.65Ba0.35Fe0.65Ti0.35O3 характеризуется двухфазной структурой, при которой сосуществуют полярная ромбоэдрическая и кубическая фазы. При этом кубическая фаза, является доминирующей, увеличение концентрации ионов Sr приводит к структурному переходу в однофазное кубическое состояние. Установлено формирование в исследуемых материалах неоднородного структурного состояния, при котором в основной матрице с параэлектрической кубической структурой присутствуют полярноактивные кластеры с ромбоэдрическим типом искажений элементарной ячейки, имеющими нанометромый размер. Наличие наноразмерных полярных кластеров подтверждается результатами исследования диэлектрических свойств. Полученные данные позволили установить закономерности изменения структурных параметров при фазовом переходе из ромбоэдрической в кубическую структуру, определить область двухфазного структурного состояния, а также особенности изменения диэлектрических свойств в области морфотропной фазовой границы «ром - боэдр - куб».
Бесплатно
Статья научная
Улучшение адгезионных свойств полиакрилонитриловых (ПАН) волокон является важной темой исследований и разработок в области материалов и технологий. Адгезионные свойства ПАН-волокон, то есть их адгезионная способность к другим материалам или матрицам, играют ключевую роль в производстве композиционных волокнистых материалов различного назначения. Проблематика данного исследования заключается в том, что ПАН волокна химически инертны и с трудом образуют адгезивные связи с другими материалами. Это затрудняет склеивание, сшивание или соединение с другими материалами. Также проблема ПАН волокон заключается в содержании ограниченных количеств активных функциональных групп, которые могут участвовать в химических реакциях с другими материалами, тем самым также снижая адгезию с другими материалами. В связи с этим целью работы является повышение адгезионных свойств ПАН волокон за счет применения высокочастотной емкостной плазмы пониженного давления, которая способствует созданию дополнительных активных групп на поверхности волокна. Для оценки адгезионной прочности между ПАН волокнами и материалом матрицы использовалась универсальная испытательная машина серии Autograph AGS-X (Shimadzu), определение капиллярных свойств ПАН волокон проводилось по высоте капиллярного подъема воды. Результаты экспериментальных исследований показали, что модификация ПАН волокон с использованием плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления способствует улучшению адгезионных свойств и капиллярности. Выявлен наилучший режим ВЧЕ плазменной обработки, который приводит к повышению адгезионной прочности на 53 % и капиллярности на 52 % относительно контрольного образца. Данное исследование подтверждает потенциал ВЧЕ плазменной обработки для повышения адгезионных свойств как ПАН волокон, так и других синтетических волокон.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время отмечается возрождение интереса к исследованиям и разработкам в области производства и применения натуральных красителей для окрашивания текстильных материалов вследствие растущей популярности экологичного образа жизни, основанного на использовании экологически чистых товаров. В статье представлены результаты исследований экологичной энергоэффективной технологии крашения шерстяной пряжи натуральными красителями, позволяющей снизить нагрузку на сточные воды, повысить интенсивности окраски с сохранением колористической гаммы на текстильном материале за счет использования биопротрав. Предлагается сокращенная экологичная схема крашения, отличительными особенностями которой являются замена многочасового процесса подготовки природного сырья к крашению на ультразвуковую обработку в течение 40 минут при мощности генератора 70 Вт, что позволяет интенсифицировать экстракцию красящих веществ, снизить расход природного сырья для получения насыщенных окрасок при последующем крашении. Процессы экстрагирования, крашения и протравления совмещены. Красящие вещества извлекались из дробленого корня лапчатки прямостоячей, растение не токсично, широко используется в медицинских целях. В качестве биопротрав использованы сок Aloe Vera, сок квашеной капусты, винная кислота. Установлено, что окрашивание шерстяной пряжи водным раствором корней лапчатки целесообразно проводить при температуре рабочей ванны 80 °C, что обеспечит максимальную диффузию молекул красителя в волокно. Совмещение процессов извлечения красящих веществ из природного сырья и крашения, а также снижение температуры рабочей ванны со 100 до 80 °C позволяет значительно снизить энергоемкость технологии колорирования шерстяной пряжи.
Бесплатно
