Содержание к диссертации
Введение
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
1.1. Состав, структура и характеристика магнитных жидкостей... 11
1.1.1. Структура магнитной жидкости 11
1.1.2. Развитие технологии получения магнитной жидкости 17
1.1.3. Классификация и характеристика магнитных жидкостей 18
1.1.4. Гидродинамика магнитных жидкостей 19
1.1.5. Устойчивость дисперсий магнитных коллоидных частиц 21
1.1.6. Агрегирование коллоидных частиц 23
1.1.7. Выбор ПАВ для стабилизации магнитной жидкости 24
1.2. Свойства, способы получения и применения магнитных жидкостей 25
1.2.1. Свойства магнитных жидкостей 25
1.2.1.1. Магнитные свойства магнитных жидкостей 25
1.2.1.2. Суперпарамагнетизм 26
1.2.1.3. Намагничичивание замороженной магнитной жидкости 27
1.2.1.4. Реологические свойства магнитных жидкостей 28
1.2.2. Способы получения магнитных жидкостей 31.
1.2.2.1. Измельчение 31
1.2.2.2. Способы конденсации 32
1.2.2.3. Магнитная жидкость с магнетитовыми коллоидными частицами 34
1.2.2.4. Магнитные жидкости с другими (немагнетитовыми) коллоидными частицами 36
1.2.2.5. Термические способы 38
1.2.2.6. Разложение под действием ультрафиолетового облучения. 39
1.2.2.7. Вакуумное испарение 40
1.2.2.8. Гальванический способ 41
1.2.3. Применение магнитных жидкостей 42
1.2.3.1. Магнитогидростатическая сепарация руд 43
1.2.3.2. Использование магнитной жидкости в полиграфической технике 43
1.2.3.3. Использование магнитной жидкости в качестве смазки 44
1.2.3.4. Использование магнитной жидкости в медицине 44
1.2.3.5. Магнитные жидкости как катализаторы 45
1.2.3.6. Аппараты для очистки воды от нефтепродуктов 46
1.3. Возможные источники железа (II) и железа (III) из отходов производства для получения магнитных жидкостей 46
1.3.1. Отход производства двуокиси титана сернокислым способом...46
1.3.2. Отходы металлургического производства 49
1.3.3. Отходы гальванического производства 51
1.3.4. Отработанные травильные растворы 52
1.4. Краткие итоги 54
Цель и задачи исследования 55
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ 56
2.1. Объекты исследований 56
2.2. Методы исследований 58
2.2.1. Химический анализ железосодержащего отхода 58
2.2.2. Измерение намагниченности 60
2.2.3. Методика исследования морфологии порошка магнетита 62
2.2.4. Рентгеноструктурный анализ 64
2.2.5. Исследование противокоррозионного действия ферритов из железосодержащих отходов потенциодина-мическим методом 65
2.3. Краткие итоги 70
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 71
3.1. Исследование структуры гальваношламов, образующихся при электрокоагуляционной очистке сточных води железосодержащих отходов 71
3.2. Изучение влияния добавки катионов тяжелых металлов на магнитные свойства магнетита 92
3.3. Синтез магнитной жидкости из железосодержащих отходов производства 95
3.4. Получение и свойства магнитной жидкости с использованием травильного раствора 97
3.5. Изучение технологических параметров получения магнитной жидкости 99
3.6. Краткие итоги 116
4. ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА 119
4.1.Исследование параметров очистки воды с использованием магнитной жидкости на основе отходов 118
4.2. Краткие итоги 127
5. ИЗУЧЕНИЕ АНТИКОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ 128
5.1. Изучение свойств побочных железосодержащих отходов синтеза магнитной жидкости 128
5.2. Краткие итоги 130
6. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАБОТЫ...131
6.1. Описание технологической схемы получения магнитной жидкости.. 141
6.2. Расчет экономического эффекта 147
6.3. Расчет класса опасности отходов 148
6.4. Определение величины предотвращенного экологического ущерба от загрязнения водных ресурсов 159
6.5. Краткие итоги 162
Общие выводы по диссертационной работе 163
Список литературы 165
Приложения 176
- Устойчивость дисперсий магнитных коллоидных частиц
- Исследование противокоррозионного действия ферритов из железосодержащих отходов потенциодина-мическим методом
- Синтез магнитной жидкости из железосодержащих отходов производства
Введение к работе
Развитие мирового общественного производства идёт всё ускоряющимися темпами- Размеры ущерба, наносимого окружающей среде, увеличивается при этом так, что их уже невозможно, как раньше, преодолеть естественным путём, без использования глубоко продуманного комплекса законодательных и технологических мероприятий, затрагивающих все сферы производственной деятельности человека. Поэтому снижение загрязнения окружающей среды промышленными отходами является одной из важнейших технико-экономических и социальных задач, стоящих перед человеком, так как их решение направленно, в первую очередь, на охрану здоровья настоящего и будущего поколений, а также на обеспечение воспроизводства и рационального использования природных богатств.
Несомненно, наиболее радикальным решением проблемы загрязнения окружающей среды промышленными отходами и сохранение природных ресурсов является внедрение безотходных или малоотходных технологических процессов, а также комплексная переработка природного сырья. Но для перехода к экологически безопасной технологии, в результате деятельности которой не происходит выбросов в окружающую среду, необходимо создание идеальной модели производства, которая в большинстве случаев не может быть реализована в полной мере, но с развитием технологического прогресса всё больше приближается к ней.
В настоящее время во многих отраслях промышленности образуются отходы, которые являются токсичными и содержат в своём составе значительное количество ценных компонентов. Одними из наиболее опасных отходов промышленности являются отходы после очистки сточных вод гальванических производств - гальваношламы, а также отходы после очистки дымовых газов на металлургических заводах. Эти отходы относятся ко второму- третьему классу опасности, поэтому, накапливаясь в больших количествах в отвалах, они становятся источниками загрязнения
окружающей среды. Вместе с тем гальваношламы и отходы металлургических заводов не только загрязняют окружающую среду, но и уносят с собой безвозвратно большое количество ценных компонентов и сырья, в которых испытывают потребность многие отрасли народного хозяйства.
В зависимости от состава и физико-химических свойств гальваношламов в нашей стране и за рубежом разрабатываются и применяются различные методы по их обезвреживанию и переработке. Согласно литературным источникам гальваношламы уже нашли применение в строительных изделиях и керамике, в лакокрасочной продукции, в качестве сырья для получения катализаторов, ингредиентов резин, а также на их основе был получен магнитный материал. Отходы металлургических производств также нашли применение для производства ряда строительных материалов и изделий, являющихся более дешёвыми и прочными, чем полученные из природного сырья.
В связи с наличием повышенного содержания соединений железа в гальваношламах некоторых предприятий и отходах металлургического производства в данной работе было сделано предположение, что, такие отходы могут быть использованы в качестве источника трёхвалентного железа для получения магнитных жидкостей. Магнитные жидкости — это уникальные, жидкие среды, сочетающие магнитоуправляемость с малой вязкостью и текучестью обычных жидкостей. Поэтому с практической точки зрения они представляют большой интерес. Вскоре после создания магнитных жидкостей с высокой намагниченностью были предложены многочисленные конструкторские идеи, связанные с практической реализацией этой особенности. Магнннитные жиости нашли применение в машиностроении, технологических процессах, полиграфической технике, измерительных устройствах, медицине, аппаратах для очистки сточных вод от нефтепродуктов и в других отраслях.
Применяемое в настоящее время сырьё для получения магнитных жидкостей является дорогостоящим. Поэтому применение более дешёвых источников сырья и одновременная переработка отходов — это одно из решений проблемы ресурсосбережения.
Устойчивость дисперсий магнитных коллоидных частиц
Между магнитными коллоидными частицами действуют силы, которые можно отнести к трём основным разновидностям. Первая из них - магнитная сила диполь — дипольного притяжения. На рис. 1.3 показано, что в том случае, когда магнитные моменты двух частиц параллельны и обе частицы расположены рядом, между ними действует магнитная сила притяжения. притяжение между коллоидными частицами т — магнитный момент частицы; / -сферические коллоидные частицы. Если имеются две сферические частицы с одинаковым радиусом R и р расстоянием между их центрами г, то потенциальная энергия mos притяжения этих частиц выражается следующим образом [17]: В данном выражении т - магнитный момент частицы, Ао - магнитная проницаемость вакуума. Если расстояние между поверхностями сфер составляет h, то
Вторую разновидность сил, действующих между коллоидными частицами,
называют вандерваальсовыми силами - w. Известно, что энергия взаимного притяжения точечных электрических диполей зависит от расстояния г между ними.
Наконец, третья сила, действующая между магнитными коллоидными частицами, называется стерическим отталкиванием. Она обусловлена взаимодействием молекул ПАВ, покрывающих поверхность рассматриваемых сфер.
Таковы три основные силы, действующие между одинаковыми коллоидными частицами в магнитной жидкости. Вторая из них, то есть вандерваальсова, является, как известно, силой притяжения между частицами, следовательно, только третья сила создаёт отталкивание или, точнее, «расталкивание» частиц. Таким образом, для придания стабильности дисперсии коллоидных частиц наличие отталкивающей силы Егер совершенно необходимо.
Тот факт, что на практике стабильность дисперсии меняется в достаточно широких пределах в зависимости от рН раствора, то есть жидкости, позволяет констатировать, что молекулы ПАВ присоединяются к поверхности коллоидных частиц отнюдь не полностью, и, как следствие этого, проблема химического сродства между ПАВ и основой приобретает весьма важное значение. Если его не учитывать, то энергия разных видов
взаимодействия ( mag, fiw, «р) зависит только от расстояния h.Исследуя взаимодействие магнитных диполей в коллоидных частицах, Джордан рассматривал [18], в частности, силы, действующие между одинаковыми частицами такого типа. Энергия связи между магнитными коллоидными частицами; в случае типичной магнитной жидкости она
25кДж составляет моль. Очевидно, что по сравнению с энергией связи между
350 Е атомами углерода, равной моль, эта величина крайне мала, однако она
близка к энергии водородных связей Ч моль) т
Чантрелл с сотр. [19] на основании численного моделирования на ЭВМ дипольного момента взаимодействия частиц показали, что магнитные коллоидные частицы образуют кластеры.
Японские исследователи Сано и Дои [20] рассматривают коллоидные частицы в магнитной жидкости как молекулы газа, причём влиянием на них молекул основы пренебрегается. Состояние, когда частицы существуют в основе по отдельности, рассматривается как газ; если же все частицы объединились в агрегаты, то такое состояние приравнивается к жидкой фазе.
В зависимости от назначения МЖ требования к ним различные. Необходимо подобрать стабилизатор так, чтобы МЖ отвечала заданным требованиям 1 ]:
1. Физико-химические свойства ПАВ должны соответствовать свойствам фаз.
2. Свойства ПАВ должны отвечать цели применения.
3. Учёт дефицитности ПАВ и экономии производства.
Некоторые свойства ПАВ должны быть рассчитаны с учётом заданных свойств МЖ. ПАВ должно обеспечивать требуемую устойчивость системы и стабилизировать нужное количество дисперсной фазы в дисперсионной среде. Количество ПАВ необходимое для стабилизации должно быть минимальным [22].Проблема загрязнения городской среды автотранспортом чрезвычайно остра, причем .не только для Москвы, но повсеместно в мире (Бочин, 1999; Архипкин, 1999; Зотов, 1997а,б, 1999; Корсак, 1999). Источниками загрязнения окружающей среды от автотранспортного комплекса являются вредные компоненты, поступающие в атмосферу, почву и воду при движении, хранении, пуске, заправке, мойке, техническом обслуживании и ремонте и утилизации автомобиля и его элементов. Удельные годовые выбросы на один автомобиль в Москве составляет в настоящее время 845 кг, на одного жителя Москвы - более 120 кг, на один квадратный километр площади города - 1260 кг. (Рост автомобильного парка..., 1995, Трофименко, 1995).
Помимо загрязнения атмосферы города, автомобильный комплекс вносит существенный вклад в загрязнения воды и почв. Основными загрязнителями являются взвешенные частицы, нефтепродукты, тетраэтилсвинец, органические растворители, ионы тяжелых металлов, кислоты. Стоки, загрязненные смывами с автомобиля, взвешенными частицами и нефтепродуктами, сбрасываются в городскую канализацию. Стоки с подавляющего большинства автотранспортных предприятий, так же как с многочисленных организованных и неорганизованных стоянок автотранспорта не очищаются (Осинов, 1989.Тарнапольская, 1997).
Автомобилей с возрастом до пяти лет в Москве всего лишь 250 тысяч единиц или 12,5%. "Старение" автомобильного парка очевидно ухудшает его экологические показатели и создает проблему утилизации пришедших в непригодность автотранспортных средств. Автомобили становятся источником большого количества отходов: отработанных нефтепродуктов, технических жидкостей, металлического, в том числе свинцового, лома, технической резины (Кутенев и др., 1999; Третьяков, 1999).
И, наконец, автомобильный поток в городе создаст дискомфортные условия проживания для 60% населения. Уровень шума на улицах Москвы составляет 65-85 дБ, а уровень шума в районах застройки на 10-30 дБ превышает принятые санитарные нормы (Рост автомобильного парка .., 1995, Тольский, 1999). (Для сравнения: от 10 до 12 % жителей европейских городов подвержены дорожному шуму выше 65 дБ; в США 51% городского населения страдает от шума (Gombard, Broche, 1991; Barjonet, 1992; Lombert, 1992).
Динамика численности автомобилей в Москве представлена в таблице 4.6. Высказывается мнение (Московский городской экол. профиль, 1999), что этап роста автопарка города за счет, главным образом, частного транспорта, завершается и скоро достигнет насыщения. Так, в 1997 году по отношению к 1996 году прирост автопарка в городе составил 6,8%, в то время как в 1996 году в сравнении с 1995 годом - 9 %.
Однако существуют иные прогнозы, в соответствии с которыми к 2005 году автомобильный парк города может достигнуть 3,3 млн., а к 2010 году - 4 млн. единиц. При условиях сохранения сложившихся тенденций роста автомобильного парка, состояния улично-дорожной сети, уровня конструкции и технического состояния автомобилей, качества топлива и материалов, уровня и обеспеченности технического обслуживания, ремонта, хранения, заправки - валовое загрязнение окружающей среды может возрасти к 2005 году - в 1,65 - 1,8 раз, а к 2010 году - более чем в 2 раза в сравнении с уровнем загрязнений в 1997 году (Кузнецов, Маршалкин, 1997).
Самостоятельное направление имеет "экология автомобильных дорог". Оно началось благодаря работам Е.Г. Королевой, Л.Ф. Николаевой, Е.Б. Поршневой, Н.Б. Флеровой. Их итоги опубликованы в монографии "Автомобильные дороги в экологических системах" (Кавтарадзе и др., 1999). Было доказано, что линейные инженерные структуры необходимо проектировать, строить и эксплуатировать с учетом совокупного фактора порождаемого риска.
Транспортный риск является значительной составляющей интегрального риска, которому ежедневно подвергается житель современного города. Например, вероятность внезапной гибели человека в течение года в дорожно-транспортном происшествии равна 2,7x10"4, при пожаре - 31x10"6, от поражения током - 4,8x10"6.
Усилия, направленные на снижение риска человека на городской автомобильной дороге, включают различные меры. Одна из групп мер направлена на организацию дорожного движения, другая - на снижение тяжести последствий дорожно-транспортных происшествий, третья относится к "человеческому фактору" (Браташ, 2000).
Особую группу образуют меры выбора транспортной стратегии, направленной на уменьшение интегрального риска (развитие индивидуального или общественного транспорта), регулирование качества топлива и транспортных экипажей и др.
Автотранспортные дороги в современном обществе играют огромную экономическую, политическую,. социальную и военную роль. Но в то же время они являются существенным источником опасности, особенно в городской среде. Принимая во внимание весомость негативного влияния транспортно-дорожного комплекса на окружающую среду, природоохранная деятельность приобретает все большее значение. В ряду приоритетных направлений развития отрасли в XXI в., одним из главных приоритетов является "обеспечение безопасного функционирования транспортного комплекса страны и снижение негативного влияния транспорта на окружающую среду до уровня, соответствующего международным нормам" (Курденкова, 2000).
Отсутствие у отечественных специалистов опыта работы с населением и пользователями дорог, сотрудничества с общественными организациями и средствами массовой информации мешает достичь необходимой эффективности в сфере охраны окружающей природной среды. В сложившихся условиях перспективным является принятое решение об организации независимых центров обеспечения экологической безопасности дорожной отрасли (Курденкова, 2000). Эти центры, как правило, организуются при университетах и располагают квалифицированными кадрами, обладающими соответствующим методологическим и педагогическим опытом, а также имеют возможность привлечения специалистов смежных отраслей. В рамках этой программы в Москве организован центр при Московском государственном автомобильно-дорожном университете - "Экодорцентр"
Исследование противокоррозионного действия ферритов из железосодержащих отходов потенциодина-мическим методом
В последние годы в исследовательской практике для оценки защитных свойств лакокрасочных покрытий все более широко применяются электрохимические методы [95]. К ним можно отнести потенциостатический, потенциодинамический, емкостно-омический и др. Электрохимические методы относятся к ускоренным методамисследования [72], которые за сравнительно короткие промежутки позволяют получить данные о коррозионной стойкости металла и влиянии на нее различных факторов.
К настоящему времени доказано [96], что растворение металлов — результат протекания сопряженных и независимых катодной и анодной реакций, определяется общим значением потенциала на границе металл-раствор, составом раствора и условиями диффузии компонентов и продуктов реакции в растворе.
Таким образом, основной научный метод исследования коррозии металлов и накопление исходных данных для разработки и осуществления способов защиты от коррозии - это изучение кинетики электродных процессов в широком диапазоне потенциалов.
В проделанной работе использовался справочник Л.И. Миркин /Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов/, М: Машиностроение 1979, стр 34. Противокоррозионные пигменты понижают интенсивность коррозийного процесса за счет торможения анодного, катодного или одновременно обоих процессов. Торможение коррозионного процесса за счет либо увеличения поляризуемости (смещения потенциала электрода от равновесного значения при прохождении через него тока в сторону положительных или отрицательных значений), образование пассивных пленок фазового или адсорбционного характера [97]. Антикоррозионное действие пигментов, входящих в состав лакокрасочной композиции, обусловлено растворением их в воде в процессе эксплуатации покрытия, которое приводит к образованию ионов, способствующих защите металла. Поэтому исследование защитного действия изучаемых пигментов целесообразно проводить, используя в качестве электролита водные вытяжки, которые содержат ингибирующие ионы [72].
Электрохимические методы, включающие измерение таких связанных с коррозией электрических параметров, как потенциал и ток, нашли широкое применение и в фундаментальных исследованиях, и при практических испытаниях для получения информации о термодинамике и кинетике коррозии металла [95].
В электрохимических, в том числе в коррозионно-электрохимических исследованиях для определения скорости реакций распространено нахождение зависимости поляризующего тока от потенциала электрода (1вн=\/(ф)) или снятия поляризационных кривых [98].
Поляризационные кривые можно получить гальваностатическим и потенциостатическим методом. Сущность этих методов состоит в фиксировании изменений во времени определенного параметра при неизменных, соответственно, плотности или потенциале. Временные зависимости плотности тока при постоянном потенциале (потенциостатические) и потенциала при постоянной плотности тока (гальваностатические) служат исходными данными для построения поляризационных кривых, потенциостатическая поляризация позволяет изучать электродные процессы в любых областях потенциалов в отличие от гальваностатической.
Проведенные исследования показали широкие возможности потенциостатических методов для получения надежной информации о коррозионной стойкости металлов и влиянии на не целого ряда фактров. Эти методы с успехом используют при разработке новых покрытий и методов испытаний материалов на коррозионную стойкость.
В настоящее время метод снятия поляризационных кривых также широко используется при оценке защитного действия противокоррозионных пигментов[99]. Во всех проводимых работах объектами исследования служат водные вытяжки изучаемых пигментов.
Принципиальная схема поляризационных измерений включает:
1. Электрохимическую ячейку (рис.2.1) в которую помещен исследуемый (рабочий) электрод, вспомогательный электрод, необходимый для пропускания тока через систему исследуемый электрод - раствор и электрод сравнения, который применялся для измерения потенциала рабочего электрода.
2. Прибор для регистрации тока в цепи поляризации.
3. Источник тока для поляризации исследуемого электрода.
4. Прибор для измерения потенциала исследуемого электрода, т.е разности потенциалов между исследуемым и электродом сравнения.
Смещая потенциал в отрицательную сторону от того или иного стабильного потенциала, получают катодную поляризационную кривую, а в положительную - анодную.
Скорость электродных процессов пропорциональна току I, протекающему через исследуемый электрод. Относя величину к единице площади поверхности электрода S, скорость процесса выражают как плотность тока I=i/S (А/м). Под величиной S подразумевается геометрическая площадь поверхности металла. Графики зависимости скорости реакции I от потенциала ф принято строить в координатах lg - q (на основании уравнения Тафеля). При потенциостатических измерениях потенциал является аргументом, а скорость реакции — функцией. Однако, в силу сложившихся традиций, по оси абсцисс откладывают lg I, а по оси ординат - потенциал, значение которого повышается снизу вверх.
Состояние поверхности исследуемого электрода в ходе опыта изменяется, и между его потенциалом и поляризующим током нет однозначной зависимости. Поэтому для поддержания потенциала поляризующий ток необходимо регулировать. Наиболее точное и удобное автоматическое регулирование достигается с помощью электронного потенциостата, который вместе с электрохимической ячейкой образует систему регулирования с отрицательной обратной связью [99].
Проведение анализа: через сутки после приготовления, водную вытяжку заливают в электрохимическую ячейку и подключают ячейку к потенциостату. Определяют значение стационарного потенциала и снимают анодную и катодную поляризационную кривую. Оценку противокоррозионной способности водной вытяжки пигментов проводят графическим и аналитическим с расчетом характеристик коррозионного процесса и сопоставлением с аналогичными данными, полученными при поляризации стального рабочего электрода в трехпроцентном растворе хлорида натрия. Графический метод включает математический анализ анодных поляризационных кривых, полученных при поляризации рабочего электрода в водной вытяжке пигментов и трехпроцентном растворе хлорида натрия.
Синтез магнитной жидкости из железосодержащих отходов производства
В ходе работы были получены МЖ на основе керосина с высокими магнитными характеристиками, путем использования для получения высокодисперсной феррофазы (магнетита) травильного раствора как источника Fe2+ и осадка-отхода после очистки сточных вод гальванического производства электрокоагуляцией (гальваношлама) как источника Fe .
Из травильного раствора, содержещего катионы Fe , посредством гидроксида аммония осаждается Fe(OH)2. Суспензия Fe(OH)2 смешивается с суспензией Fe(OH)3, являющийся отходом очистки сточных вод гальваники и имеющий в своем составе содержание сухого остатка основного вещества (Fe203) 35%
Суспензии гидроксидов железа смешивают в мольном соотношении Fe2+: Fe3+=2:3. Смесь подогревают до 95 С и добавляют 50 мл керосина и 5 мл олеиновой кислоты (при интенсивном перемешивании). Затем продолжают подогрев, и происходит отчетливое разделение водной и органической фаз. Водную фазу удаляют с помощью пипетки. Этим уменьшают время подогрева, а также ликвидируют большую часть хлорида аммония. Подогрев продолжают до тех пор, пока не испарится вода и температура органической фазы не возрастет до 130 С. Магнитную жидкость охлаждают до комнатной температуры и сливают в отдельную емкость. Добавляют керосин до необходимого объема жидкости с учетом компенсации потери керосина во время подогрева и заданного конечного значения плотности. Свойства полученной МЖ представлены в таблице 3.6-Обр.№1. Были также получены МЖ по описанному методу с различным содержанием основного вещества: Обр.№2 - содержание Ре2Оз 49,2 %; Обр.№3 - содержание Ре2Оз 29 %; Обр.№4 - приведен для сравнения по патенту Великобритании № 1439031- по примеру 9 (табл.3.6), [103,104].
Были получены МЖ с пониженной долей магнетита. Видно, что понижение объемной доли магнетита существенно понижает намагниченность насыщения МЖ. Однако стабильность полученных МЖ близкая к данным табл. 3.5. 3.5 Изучение технологических параметров получения МЖ.
На свойства получаемой магнитной жидкости большое влияние оказывают параметры процесса получения магнетита. Поэтому представляло интерес изучить, какие именно факторы (/- будут способствовать получению магнитной жидкости с приемлемыми свойствами при использовании в качестве Fe(III) и Fe(II) для их синтеза из железосодержащих отходов различного состава.
Было изучено влияние времени и скорости перемешивания (мешалка типа МК 25) солей трех- и двухвалентного железа на намагниченность насыщения магнитной жидкости.
Как видно из рис. 3.11 и 3.12 намагниченность насыщения всех образцов около 15 кА/м, то есть скорость и время перемешивания практически не влияют на свойства МЖ.
Далее исследовались зависимости магнитных свойств от количества добавляемого аммиака в смеси солей Fe(III) и Fe(II) для осаждения частиц магнетита и от скорости перемешивания при добавлении аммиака (рис. 3.13 и 3.14). Осаждение должно быть осуществлено быстро в избытке гидроксида аммония, чтобы получить максимум частиц магнетита коллоидного размера. Предпочтительно осаждение выполняется при комнатной температуре или ниже, чтобы избежать чрезмерной коагуляции или роста частиц.
Концентрация трёхвалентного железа в смеси солей достигалась 5г./100 мл. раствора солей железа, а двухвалентного железа — 7,6 г./ЮО мл. раствора солей железа. Оказалось, что в случае 1 и 2 оптимальное количество аммиака 50 мл, а в случае 3 для осаждения частиц потребовалось 80 мл аммиака. Это объясняется, по-видимому, влиянием примесей, присутствующих в гальваношламе ЯСЗ. Для получения высокодисперсного осадка необходимо ограничить рост частиц, что достигается интенсивным перемешиванием растворов солей и добавляемого аммиака.
Из графика 3.14 видно, что оптимальная скорость перемешивания — 700 об/мин, дальнейшее увеличение скорости перемешивания не ведет к увеличению намагниченности насыщения магнитной жидкости.
