Введение к работе
Актуальность работы. Целлюлозосодержащие растительные отходы, в том числе и отходы обмолота проса (ООП), наличие которых в РФ с 2007 по 2012 гг. составляет более 120 тыс. тонн, могут являться экологически чистым видом сырья для многих отраслей промышленности, но, к сожалению, в настоящее время малоиспользуемы. Применение ООП решает задачи: утилизацию отходов сельскохозяйственного производства, получение эффективных нефтесорбентов и наполнителя композиционных материалов с пониженной горючестью. Сочетание физической и химической модификации сырья, с использованием соединений способных структурировать целлюлозосодержащие полимеры при их термической обработке, обеспечивает повышение выхода готового продукта в 3 раза и создает структуру частиц с высокоразвитой активной поверхностью.
Поэтому исследования возможности модифицирования ООП с целью их дальнейшего применения в качестве сорбентов и наполнителей является актуальной проблемой.
Целью диссертационной работы являлась разработка технологии модификации целлюлозосодержащих полимерных отходов для получения нефтесорбентов и наполнителя эпоксидного связующего.
Задачи исследования:
определение химического состава и свойств ООП;
оценка влияния температуры на химический состав и свойства ООП;
выбор модификатора для повышения выхода готового продукта;
выбор параметров физической и химической модификации;
определение эффективности сорбента;
исследование возможности регенерации нефтесорбентов;
создание эпоксидных компаундов с пониженной пожарной опасностью.
Достоверность и обоснованность результатов доказывается применением современных методов исследования, взаимодополняющих друг друга, воспроизводимостью результатов эксперимента.
На защиту выносятся:
исследование химического состава и свойств отходов обмолота проса;
результаты комплексных исследований влияния физической и химической модификации, на химический состав, свойства и структурные показатели отходов обмолота проса;
исследование возможности многократного использования и утилизации нефтенасыщенных сорбентов;
результаты исследований влияния отходов обмолота проса на физико-механические свойства и горючесть эпоксидного компаунда.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
установлен химический состав отходов обмолота проса. По идентичности полос поглощения ИК спектров валентных колебаний кольца при 1090 см-1, и мостика ( –С–О–С– ) при 1060 см-1 и 898 см-1. Доказана их принадлежность к классу полисахаридов;
определена взаимосвязь параметров термообработки со структурными показателями (площадь поверхности, объем пор, радиус пор) отходов обмолота проса. Максимальная площадь поверхности и оптимальный радиус пор достигается при температуре термообработки 350С;
установлено влияние ТФБА на инициирование процессов дегидратации ООП, проводящее к повышение выхода карбонизованных структур с 20 до 60%;
доказана взаимосвязь структуры частиц отходов обмолота проса (площади поверхности, объема и радиуса пор) с сорбционными свойствами сорбентов. Максимальная сорбция достигается при площади поверхности 77 м2/г и радиусе пор 80 ;
установлено влияние температуры термообработки на химический состав отходов обмолота проса и состав газов пиролиза. Существенные изменения в структуре ООП отмечены при температурах более 300С;
доказана избирательная сорбция по нефти и воде и взаимосвязь сорбционной способности сорбента с толщиной слоя нефти на поверхности воды;
показана зависимость пониженной горючести эпоксидного компаунда с химическим составом отходов обмолота проса, используемых в качестве наполнителя.
Практическая значимость работы. Разработаны: технологии получения сорбентов из полимерных целлюлозосодержащих отходов, с емкостью по нефти и нефтепродуктам до 7,3 г/г.; и термостойких наполнителей.
Апробация результатов работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на III Международной научно-инновационной молодежной конференции «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент» (Тамбов, 2011), VII Всероссийской олимпиаде и семинаре с международным участием «Наноструктурные, волокнистые и композиционные материалы» (Санкт-Петербург, 2011), Х Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров (Волгоград, 2009), Шестом Саратовском салоне изобретений, инноваций и инвестиций (Саратов, СГАУ 2011)., VI Международной конференции «Полимерные материалы пониженной горючести» (Вологда, ВоГТУ, 2011), Международной научно-практической конференции-семинара «Волокна и пленки 2011. Перспективные технологии и оборудование для производства и переработки волокнистых и пленочных материалов» (Могилев, Беларусь, Могилевский гос. ун-т продовольствия, 2011), Международной заочной научно-практической конференции «Наука и техника в современном мире» (Новосибирск, НГТУ, 2012) .
Публикации. По теме диссертации опубликованы 13 печатных работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка использованной литературы.
