Халықаралық Ғылыми-тәжірибелік конференцияның ЕҢбектері



жүктеу 0.53 Mb.

бет13/38
Дата22.04.2017
өлшемі0.53 Mb.
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   38

− к первой группе относятся железо-, медьсодержащие шламы с содержанием соединений 
железа, меди в пересчете на оксиды, мас. %: 45−55  и 20−25, соответственно, которые образуются 
при очистке сточных вод гальванического производства и производства печатных плат (образец 
№ 1).  
− вторую группу составляют железо-, цинк-, кальцийсодержащие шламы в состав которых 
входят  в  пересчете  на  оксиды,  мас.  %:  соединений  железа  –  40−60;  соединений  цинка  –  14−35; 
соединений кальция – 8−14 (образцы № 2, 3);  
–  к  третьей  группе  отнесены  железо-,  никель-,  хромсодержащие  шламы,  с  содержанием 
соединений железа, хрома, никеля в пересчете на оксиды, мас. %: 60−65, 8−12 и 6−10, соответственно 
(образец № 4). 
Исследованные промышленные шламы в виде пастообразных осадков имеют переменный состав 
по  всем  основным  компонентам. Интервал колебаний  значений  основных  компонентов  сравнительно 
небольшой.  Высушенные  до  постоянной  массы  при  100°С  промышленные  шламы,  как  показал 
рентгенофазовый  анализ,  являются  рентгеноаморфными  соединениями.  Электронно-микроскопи-

94 
 
ческие  исследования  показали,  что  они  представляют  собой  высокодисперсный  материал,  с  ярко 
выраженной склонностью к агломерации. Его частицы имеют неправильную, близкую к шарообразной 
форму,  размер  большинства  из  них  составляет  0,2–0,8  мкм.  Размер  агрегатов  может  доходить  до  10 
мкм  и  более.  Кроме  того,  исследуемые  материалы  содержат  значительное  количество  более  мелкой 
фракции. 
Исследование  состава  жидкой  фазы,  содержащейся  а  осадках,  показало  наличие  значительного 
количества  различных  катионов  –  в  основном  Na
+
,  Ca
2+
,  Mg
2+
,  и  анионов  –  Cl
-
,  SO
4
2-
,  CO
3
2-
.  Сухой 
остаток,  полученный  при  выпаривании  фильтратов,  согласно  рентгенофазовому  анализу,  может 
содержать  в качестве  кристаллических  фаз  хлорид  натрия,  хлориды  и  сульфаты  кальция  и  магния. В 
связи  с  этим  исходные  шламы  содержат  довольно  значительную  массу  водорастворимых  веществ, 
которая  составляет  от  1,0  до  4,0  мас.  %.  Кроме  того,  термообработка  хромсодержащих  шламов  в 
интервале температур 200–500°С приводит к повышению содержания веществ, растворимых в воде за 
счет появления водорастворимых хроматов. При повышении температуры до 800–900°С наблюдается 
обратная  тенденция  снижения  данного  показателя.  В  работах  [3,  4]  установлено,  что  процессы 
окисления  Cr(III),  активно  протекающие  при  термообработке  хромсодержащих  гальваношламов  и 
приводящие  к  образованию  хроматов,  растворимых  в  воде,  резко  повышают  содержание 
водорастворимых  веществ  в  продуктах  термообработки.  Отмечено  [4],  что  одним  из  вариантов 
фиксации  Cr(III)  является  связывание  его  в  термически  устойчивые  фосфаты  хрома  (III).  В  данном 
случае хром прочно связывается с фосфат-ионами, образует устойчивые индивидуальные и смешанные 
комплексы,  в  составе  которых  могут  присутствовать  HPO
4
2-
,  H
2
PO
4
-
,H
3
PO
4
,  а  также  другие  лиганды. 
Фосфорсодержащие  соединения  хрома  в  виде  полиядерных  полимеров,  фосфатов  хрома  являются 
термически  устойчивыми  соединениями.  Введение  термической  фосфорной  кислоты  приводит  к 
значительному  снижению  содержания  водорастворимых  веществ  как  в  высушенных  при  100°С 
образцах,  так  и  термообработанных  при  600–800°С.  Следует  отметить,  что  термообработанные  при 
600°С  модифицированные  H
3
PO
4
  шламы  содержат  не    более  1  мас.  %  водорастворимых  веществ. 
Термообработка  при  температурах  выше  600°С  снижает  содержание  водорастворимых  веществ  в 
общем случае до уровня 0,01–0,25 мас. %. 
Цветовые 
характеристики 
железооксидных 
пигментных 
материалов, 
полученных 
термообработкой шламов гальванических производств, определяются как их химическим составом, так 
и  рядом  факторов,  влияющих  на  физико-химические  и  фазовые  превращения  соединений, 
присутствующих  в  шламах.  При  термообработке  гидратированные  соединения  подвергаются 
дегидратации,  другие,  в  частности,  карбонаты  –  термическому  разложению,  в  результате  чего,  в 
зависимости  от  температуры,  парциального  давления  кислорода,  скорости  диффузии  кислорода, 
возможно образование ряда фаз переменного состава в виде твердых растворов кислорода в различных 
модификациях  железа  (FeO,  Fe
3
O
4
,  γ-Fe
2
O
3
,  α-Fe
2
O
3
),  а  также  соединений  со  структурой  сложных 
кристаллов  на  основе  оксида  железа  с  оксидами  других  металлов,  присутствующих  в  шламах.  При 
получении пигментных материалов из гальванических шламов при термической обработке происходит 
формирование  хромофоропределяющих  кристаллических  фаз,  таких  как  гексагональная  или 
кубическая структура оксидов железа α-Fe
2
O
3
, γ-Fe
2
O
3
.
 
Причем, границы существования соединений γ-
Fe
2
O
3
−α-Fe
2
O
3
−Fe
3
O
4
  при  термообработке  шлама  чрезвычайно  чувствительна  к  изменению 
парциального давления кислорода в газовой фазе. Это означает, что для получения стехиометрического 
гематита  постоянного  состава  в  равновесных  условиях  любому  изменению  температуры  должно 
соответствовать изменение давления кислорода, но при условии, чтобы оно оставалось равновесным. 
Ранее  [4]  было  показано,  что  после  термообработки  в  воздушной  среде  при  температуре  800ºС 
исследуемые образцы гальваношламов содержат кристаллические фазы  α-Fe
2
O
3
 и γ-Fe
2
O
3
, количество 
и  соотношение  которых  определяет  цвет  продуктов  термообработки,  т.  е.  красно-коричневый  или 
коричневый. 
Изучение  влияния  газовой  среды  на  характер  фазовых  превращений  соединений  металлов, 
присутствующих  в  гальваношламах,  проводили  при  температурах  800–850ºС  с  различным 
содержанием  кислорода  в  газовой  среде:  в  кислородной  области  (воздушной  среде)  и 
низкокислородной (в герметично закрытом тигле). Как показали результаты рентгенофазового анализа, 
продукты  термообработки,  полученные  как  в  открытых,  так  и  закрытых  тиглях  содержат  различные 
кристаллические  фазы.    Согласно  результатам  в  железо-медьсодержащем  образце  №  1  при 
термообработке  850ºС  в  системе  Fe−Cu−O  в  воздушной  среде  основной  фазой  является  магнетит. 
Наряду  с  магнетитом  Fe
3
O

  наблюдается  присутствие  CuO.  Рентгенограмма  железо-никель-хром-
содержащего  образца  №  4,  прошедшего  термообработку  при  температуре  850ºС  по  набору 
межплоскостных  расстояний  схожа  с  образцом,  полученным  при  температуре  800ºС  и  соответствует 

95 
 
известным  данным  для  фазы  α-Fe
2
O
3
.  Межплоскостные  расстояния  на  рентгенограмме  образца  №  3 
соответствуют  данным  для  фазы  магнетита.  В  продуктах  термообработки,  полученных  в  закрытых 
тиглях  для  всех  исследуемых  групп  шламов,  отмечается  наличие  пиков  с  межплоскостным 
расстоянием  характерным  для  магнетита  Fe
3
O
4
.  Об  образовании  магнетита  свидетельствует  черно-
коричневый цвет полученных продуктов. Кроме того, для всех образцов, прошедших термообработку в 
закрытых  тиглях,  характерно  наличие  карбоната  кальция  СаСО
3
.  Для  железо-цинк-
кальцийсодержащего  образца  №  3  отмечается  присутствие  оксида  цинка,  который,  как  известно, 
способен сохранять свое положение в кристаллической решетке и мало растворим в оксидах железа. С 
другой стороны в низкокислородной среде возможно образование шпинельной фазы Zn
x
Fe
3-x
O
4
, мало 
отличающейся рентгенографически от фазы ZnO.  
Отмечено, что при температуре 850ºС в случае, когда давление кислорода в окружающей среде 
превышает  равновесие,  то  такое  состояние  системы  неустойчиво  и  сопровождается  переходом 
кислорода  из  газовой  фазы  в  решетку  образующейся  шпинели.  При  этом  атомы  кислорода, 
адсорбированные  на  поверхности  кристаллов,  оттягивают  недостающие  им  электроны  от  катионов  и 
превращаются  в  ионы  кислорода,  достраивая  кубическую  решетку.  В  то  же  время  в  металлических 
подрешетках  возможно  образование  вакансий.  Накопление  вакансий,  вызванное  растворением  в 
шпинели  избыточного  кислорода,  ослабляет  энергию  связи  кислорода  с  металлами  и  возрастает 
растворимость Fe
2
O
3
 в Fe
3
O
4

В  замкнутом  объеме  при  недостатке  кислорода  равновесное  состояние  системы  также 
неустойчивое  и  сопровождается  выравниванием  химических  потенциалов  кислорода  в 
конденсированной и газовых фазах. При этом происходит нарушение равновесия и удаление кислорода 
из решетки оксида железа в газовую среду, в результате чего создается избыток ионов железа, которые 
стремятся  занять  новые  позиции  одновременно  с  понижением  степени  окисления  эквивалентного 
количества  Fe
3+
  до  Fe
2+
.  Наличие  кристаллической  фазы  со  структурой  магнетита  связано  также  с 
образованием  твердых  растворов  внедрения  или  замещения  с  участием  катионов  других  металлов, 
присутствующих в шламах. 
Исходя  из  особенностей  топохимических  превращений,  происходящих  при  термообработке 
гальваношламов, можно заключить, что характер образования кристаллических структур определяется 
химическим  составом  шлама,  т.  е.,  содержанием  соединений  железа,  природой  и  количеством 
примесных  ионов  других  металлов,  а  также  температурой  и  парциальным  давлением  кислорода  в 
газовой  среде.  Установлено,  что  присутствие  катионов  Zn
2+
,  Cr
3+
,  Ni
2+
,  Cu
2+
,  Са
2+
  в  составе  шламов 
существенно влияет на физико-химические превращения, протекающие при термообработке, фазовый 
состав  образующихся  продуктов,  и  их  малярно-технические  свойства.  Продукты,  полученные  на 
основе  железо-никель-хромсодержащего  шлама,  имеют  более  высокую  кроющую  способность  по 
сравнению с железо-цинк-кальциевыми и железо-медьсодержащими.  
Таким  образом,  проведенные  исследования  показали,  что  при  термообработке  гальванических 
шламов  характер  образования  хромофоропределяющих  фаз  при  температуре  800°С  и  выше 
определяется  природой  и  активностью  к  ферритизации  присутствующих  металлов,  а  также 
содержанием  кислорода  в  газовой  среде.  В  воздушной  среде  при  термообработке  железо-никель-
хромсодержащего  шлама  характерно  образование  кристаллической  фазы  α-Fe
2
O
3
,  определяющей 
красный цвет продукта. Продукты термообработки железо-медьсодержащих осадков в интервале 600–
800°С имеют коричневый цвет, чистота и яркость которого зависит от содержания кислорода в газовой 
фазе.  В  среде  недостатка кислорода  для  всех  исследуемых  образцов шламов  характерно  образование 
магнетита, придающего продуктам термообработки грязно-коричневый цвет. 
 
Литература 
1.  Будиловскис,  Д.  Исследование  процесса  и  продуктов  термообработки  шламов,  полученных  при 
очистке  сточных  вод  с  помощью  ферроферригидрозоля  /  Д.  Будиловскис,  Л.  С.  Ещенко  //  Журнал 
прикладной химии.− 2004. − Т. 77. Вып. 9. − С. 1520−1524. 
2. Будиловскис, Д. Пигментные материалы на основе термообрабртанных железосодержащих шламов 
/ Д. Будиловскис, Л. С. Ещенко, В. А. Салоников // Журнал прикладной химии.  – 2010. – Т. 4. Вып. 3. – С. 
391−395. 
3.  Кордиков, В. Д.  Разработка  технологии  пигментов  и  пигментов-наполнителей  на  основе 
железосодержащих  отходов:  автореф.  дис.  … канд.  техн.  наук:  05.17.01  /  В.  Д.  Кордиков ;  Белорус.  гос. 
технол. ун-т. – Минск, 2001. – 23 с. 
4.  Макаров,  В.  М.  Комплексная  утилизация  осадков  сточных  вод  гальванических  производств 
(гальваношламов): автореф. дис. … д-ра техн. наук / В. М. Макаров. – Иваново, 2001. – 35 с. 
 

96 
 
УДК 961.091 
 
КҤКІРТТІҢ СУБМИКРОНДЫБӚЛШЕКТЕРІН АЛУ 
 
Массалимов
 
И.А., Акмалаев
 
К.А., Орынбеков Е.С., Уракаев Ф.К.
 
Тәжірибелі ӛндірісті ӛсімдік биіктігінің гербицид пен реттегіштерінің ғылыми-зерттеу технологиялық 
институты, Башқҧр Республикасы ғылым Академиясы, Уфа 
Қ.И.Сәтбаев атындағы Қазақ ҧлттық техникалық университеті, Алматы 
Геология және минералогия институты СО РҒА, Новосибирск, Ресей 
 
Резюме 
С  применением  механической  активации  серы  для  получения  растворов  полисульфидов 
щелочноземельных  металлов  и  на  основе  изменения  pH  водных  растворов  тиосульфатов  щелочных 
металлов  получены  наночастицы  серы.  Рассмотрены  различные  аспекты  применения  наночастиц  серы  в 
сельском хозяйстве, строительстве и высоких технологиях. 
 
Summary 
With the use of mechanical activation for the preparation of solutions of sulfur alkali metal poly sulfides, and 
based on pH changes thiosulfate aqueous solution of alkali metal nanoparticles prepared sulfur. Various aspects of 
the application of nanoparticles of sulfur in agriculture, construction and high technology. 
 
Мҧнай  және  газ  кешенді  кәсіпорындарда  кҥкірттің  жинақталуы,  сонымен  қатар  кҥкірттің 
гидрофоб,  бактерияцид,  тӛмен  улағыштық  және  т.б.  қасиеттері  бҧл  затты  тәжірибелік  қосымшалар 
ҥшін пайдалы етеді. Кҥкіртті қолдану аймағы оның жоғары дисперсті кҥйінің механикалық активация 
және су ерітінділерінен массалық нуклеация әдістерімен алыну жолымен кеңейтілуі мҥмкін [1-3]. [1,2] 
сілтілі  жер  металдарының  жартылай  сульфидтерінің  ерітінділері  қолданылады,  ал  [3]  –  сілтілі 
металдардың  тиосульфаттары.  Екі  әдіс  те  рН  тӛмендету  кезінде  (ерітінділерді  сҧйылту  немесе 
қышқылдандыру) атомарлы кҥкірттің ҧсақталуында S
4
2-
 және S
2
O
3
2-
 иондары қасиеттеріне негізделеді.  
Бірінші  жағдайда  қолданбалы  есептер  мен  жоғары  дисперсті  кҥкіртті  алу  және  оның  жаңа 
қолданыс  аймақтары  қарастырылды.  Жартылай  сульфиті  ерітінділерді  сҧйылту  процесінде  кҥкірттің 
жартылай  дисперсті  феролиттерінің  пішімі  мен  ӛсуі  жҥргендігі  кӛрсетілді  –  диспертілік  талдауы 
кӛрсеткендей, бӛлшек ӛлшемі 10 нм-ден 300 нм дейінгі аралықта жатыр. 
Механохимия әдістерін қолданумен  [4] қҧрылған жинақ негізінде су жҧтылуын тӛмендетуге (5 – 
7  есе),  механикалық  беріктігін  40  –  70  %  және  аязға  тҧрақтылығын  1,5  –  2  есе  арттыруға  мҥмкіндік 
беретін  қҧрылыс  материалдарына  (бетон,  кірпіш  және  т.б.)  арналған  тиімді  гидрофобты  қҧрамдар 
ӛңдеп  шығарылды.  Зерттеудің  кӛрсетуі  бойынша,  кҥкірттің  молекулярлы  пішімде  сіңу  процесінде 
кальций жартылай сульфиді ерітінділері қҧрамында, тӛмен тҧтқырлық салдарынан, материалдың кіші 
қуыстар  тҥседі,  ал  ерітіндінің  ішкі  қабырғаларда  кебуі  кезінде  (1  және  2-суреттер)  ылғалдың  енуіне 
кедергі  келтіретін  негізде  жоғары  адгезиялы  кҥкірттің  гидрофобты  жоғары  дисперсті  қабаты 
генерацияланады.  Кептіруден  кейін  бҥркеме  суда  ерімейді  және  кӛптеген  басқа  сҧйықтар  агрессивті 
сҧйық ортаға қарағанда тҧрақты.  
 
 
 
1-сурет. Кеуекті қҧрылыс материалдарының қҧрылымы 

97 
 
 
2-сурет. Кҥкірт енгізілген кеуекті қҧрылыс материалдарының қҧрылымы 
 
Материал  ҥлгілерін  енгізу  оларды  ерітінділі  ваннаға  тиеумен  және  атмосфералық  қысым  мен 
бӛлме  температурасының  белгілі  бір  уақыты  ішінде  ҧстап  тҧрумен  жҥргізілді.  Цементті  тас  және 
цемент-әктасты ерітінділердің  бастапқы және енгізілген ҥлгілері ҥшін 2-сағат ішіндегі салыстырмалы 
сипаттамалары  (су  жҧтылу  және  беріктік)  3,а  және  б-суреттерінде  кӛрсетілген.  Автоклавт  газбетон 
ҥлгілері  де  осыған  ҧқсас  кӛрсеткіштерге  ие.  Қабырғалы  материалдар  ҥшін  ылғалдығ  материал 
кӛлемінде  жинақталу  және  кептіру  механизмі  бойынша  келесі  тасымалау  кӛзқарасында  маңызды 
кӛрсеткіш  болып  әрекет  басталғаннан  1  –  3  сағат  ішінде  су  жҧтылуы  табылады.  Бетон,  кірпіш  және 
газбетон  ҥшін  судың  фронтальды  әрекеті  жағдайында  су  жҧтылу  мәнінің  ӛзгеруі  де  зерттелді  (3,  а-
суретінен тек сандық айырмашылықтар ғана бар). 
 
 
 
3-сурет. Цементті тас және цемент-әктасты ерітінділердің ҥлгі-бҧйымдарының кӛлемдік су 
жҧтылуы (а) және беріктігі (б) бойынша салыстырмалы сипаттамалары 
 

98 
 
1  –  3  суретте  кӛрсетілген  нәтижелер  материалдың  кҥкірт  негізіндегі  ерітінділермен  енгізілу 
әдісінің  гидрофоб  әдістернің  тиімділігін  кӛрсетеді.  Ҧсынылып  отырған  әдістің  артықшылығына 
материалды енгізу тереңдігі мен деңгейін реттеу мҥмкіндігі, ӛңдеудің аз қысқалығы мен ҧзақтылығы 
және  ерітінді  тығыздығы  жатады.  Соңғы  есепте  қҧрылыс  матералдарының  гидрофобизация  әдісінің 
тиімділігі  кҥкірттің  жоғары  дисперсті  бӛлшектерінің  кеуекті  кеңістікте  рН  ӛзгеру  шарттарында 
генерациялануын қамтамасыз етеді. 
Полисульфидтерді  элементті  кҥкірттің  дезинтеграторында  механикалық  активация  және  сілтілі 
және  сілтілі  жер  металдарының  гидроқышқылдары  ретінде  қолданумен  алыну  әдісі  қарастырылды. 
Кальций  полисульфиді  негізіндегі  ерітінділерді  қҧрылыс  материалдарын  ҧзақ  уақытты  қорғаныс 
қҧралдары  ретінде  қолдану  мҥмкіндігі  орнатылды.  Кҥкірт  нанобӛлшектерінің  кҥкірттің  бактерицидті 
қасиеттерін,  ҧсақ  және  коллоидты  кҥкіртпен  салыстыру  бойынша  біршама  кҥшейтуге  мҥмкіндік 
беретін  ерітінділерден  алу  мҥмкіндігі  кӛрсетілді.  Зерттеулер  кҥкірттің  наноӛлшемді  монодисперсті 
сферолиттің жаңа технологияларда қолдануын да кӛрсетті. 
 
Әдебиеттер 
1. 
Н.А.  Корчевин,  Э.Н.  Сухомазова,  Е.П.  Леванова,  Н.В.  Руссавская,  Э.Н.  Дерягина.  Системы  для 
извлечения  серы  и  утилизация  ее  промышленных  отходов  //  Химия  в  интересах  устойчивого 
развития. 2002. Т. 10. № 3. C 325-330.  
2. 
Массалимов  И.А.,  Киреева  М.С.,  Вихарева  И.Н.  Применение  полисульфидов  щелочных  и 
щелочноземельных  металлов  для  получения  высокодисперсной  серы  //  Журнал  прикладной  химии. 
2008. Т. 81. № 2.С. 195-199.  
3. 
UrakaevF.Kh.,  BazarovL.Sh.,  Meshcheryakov  I.N.,  Feklistov  V.V.,  Drebushchak  T.N.,  SavintsevYu.P., 
Gordeeva V.I., Shevchenko V.S. Kinetics of homogeneous nucleation of monodisperse spherical sulphur and 
anatase particles in water-acid systems // Journal of Crystal Growth. 1999. Vol. 205.Iss. 1-2. P. 223-232.  
4. 
Массалимов И.А., Прокопец В.С. Упрочнение и защита строительных материалов серосодержащими 
растворами // Башкирский химический журнал. 2005. Т. 12. № 2. С.87-90.  
 
 
УДК 999.666 
 
УСТОЙЧИВОСТЬ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЯ В ПРИСУTСТВИИ  
НАНОДИСПЕРСНОГО КРЕМНЕЗЕМА 
 
Махамбетова У.К., Тугамбаева З.М. 
МОК, КазГАСА, Алматы, Казахстан. 
 
Түйін 
Бұл мақалада кӛбекті құрылымда  золь-гель  технологиясымен тұрықтаңдыру  қарастырылды,  оның 
мақсаты пайдалыну сипатын жақсарту. 
 
Summary 
The article is devoted to the method of stabilizing the foam structure by the sol-gel technology to improve the 
production performance. 
 
При  анализе  проблем  производства  пенобетона  были  обнаружены  несколько  факторов, 
препятствующие  получению  качественного  пенобетона,  одними  из  которых  является  –  усадка  и 
расслоение пеномассы, низкие прочностные характеристики и др. 
Проведенный  аналитический  обзор  литературы  показал,  что  для  производства  пенобетона 
низкой плотности необходимы пенообразователи с высокой кратностью пены, так как при плотности 
300 кг/м

и ниже объем вовлеченного воздуха составляет 70 -90 %. 
Пенообразователи  -  это  коллоидные  или  полуколлоидные  вещества,  которые  используют  для 
получения  технической  пены.  Пена  получается  при  помощи  поверхностно-активных  веществ  (ПАВ), 
которые сообщают раствору способность превращаться в пену. 
Добавление  пенообразователя  в  воду  снижает  ее  поверхностное  натяжение.  Поэтому  при 
взбалтывании жидкости или пропускании через нее воздуха на поверхности жидкости образуется пена. 
При этом пузырьки воздуха оказываются заключенными в жидкие оболочки, которые имеют меньшее 
поверхностное  натяжение,  чем  вода.  Оболочки  находятся  в  растянутом  состоянии,  так  как  давление 
воздуха в пузырьках пены больше давления воздуха атмосферы. 

99 
 
После  образования  пены  начинается  процесс  самопроизвольного  уменьшения  объема  за  счет 
диффузии газа из мелких пузырьков в крупные и разрушения пленки жидкости между пузырьками. 
Повышение  технико-эксплуатационных  характеристик  пенобетонов  взаимосвязано  со 
свойствами пен, такими как устойчивость. 
Устойчивость оценивается тремя показателями: 
- устойчивость к вытеканию жидкости (синерезис); 
- изменение дисперсного состава; 
- уменьшением общего объема пены. 
Современные представления об устойчивости пенных систем описываются в работах [1, 2] и др. 
Устойчивость  пены  может  быть  увеличена  вводом  в  рабочий  раствор  пенообразователей  – 
стабилизаторов  пены:  солей  железа  и  алюминия,  крахмала,  клея,  глицерина  или  добавок 
минерализаторов – тонкодисперсионных минеральных добавок (тальк, зола –унос ТЭС, тонкомолотый 
песок и др). 
Среди  идей  повышения  качества  пенобетона  можно  выделить  стабилизацию  пены  с 
использованием добавок. 
Пенная  система  обладает  гораздо  большей  площадью  поверхности  по  сравнению  со  своим 
объемом. Таким образом, в качестве стабилизирующих добавок должны быть использованы системы с 
высокой удельной поверхностью. Для укрепления пленок в пене, толщина которых составляет 2…100 
нм, предполагается использовать от разрушения вещества с сопоставимыми размерами частиц. 
Возникновение  нанотехнологии  дает  возможность  исследовать  и  управлять  процессами 
формирования структуры строительных материалов на наноразмерном уровне. Физические свойства и 
поведение отдельных частиц имеют структурные особенности в области 1-100 нанометров и, участвуя 
в формировании структуры, они придают материалу новые качественные изменения, которые не могут 
быть  объяснены  традиционными  методами  и  теорией.  Одним  из  физико  –  химических  методов 
получения наночастиц является золь –гелевая технология. 
Золь-гель  технология  -  технология  получения  микро-  и  наноструктурированных  материалов  из 
коллоидного  раствора  в  процессе  конденсации  и  образования  полимерной  пространственной  сети  с 
жидкой фазой (геля). 
Пена  имеет  пространственную  ячеисто  –  пленочную  структуру,  состоящую  из  пор  – 
многогранников,  связанных  между  собой  в  общий  каркас  разделительными  тонкими  пленками. 
Использование  пен  с  такими  структурно  –  технологическими  характеристиками  для  поляризации 
строительных  материалов  возможно  при  совмещении  с  водным  раствором  вяжущего.  Эта  схема  и 
лежит  в  основе  традиционной  технологии  пенобетона.  При  этом  регулирование  средней  плотности 
пенобетона  достигается  не  изменением  кратности  пены,  а  подбором  соотношения  объемов  пены 
заданной кратности (обычно кратностью 15 -20) и раствора вяжущего [ 3]. 
Из многих пенообразователей для пенобетона практически все исследователи выделяют ПАВ на 
белковой  основе,  т.к. все белковые пенообразователи  из  –за  особого  трехмерного  строения  белковых 
ПАВ,  образуют  подвижные,  но  очень  прочные  адсорбционные  слои,  формирующие  пенные  пленки. 
Благодаря  столь  высокой  устойчивости  пены  она  способна  выдержать  значительные  механические 
возмущения из вне - например, при перемешивании с цементным раствором. 
Для  стабилизации  структуры  пены  используют  разные  способы  от  ускорения  твердения 
пенобетона, до повышения вязкости пенообразователя. 
Использование  добавок  -  загустителей  раствора  пенообразователя  так  же  сомнительно  из-за 
трудностей в дальнейшем воздухововлечении, а также засорением рабочих органов пеногенератора. 
Развивая  идеи  нанотехнологии  на  уровне  современных  знаний,  задача  повышения  качества 
пенобетона  может  быть  решена,  использованием  добавок  определенной  природы,  которые 
препятствовали бы возникновению внутреннего напряжения в твердеющей системе. 
Реализация  данной  идеи  осуществляется  путем  применения  золь-гель  концепции  по 
нанотехнологии,  где  интеграционные  характеристики  определяются  результатом  взаимодействия 
частиц,  кластеров,  молекул,  обусловленных  степенью  дефектности,  активными  центрами  реальной 
поверхности.  Первым  энергетическим  критерием,  позволяющим  ранжировать  сырье  по 
нанотехнологии матричной основы композита, может быть свободная внутренняя энергия дисперсной 
системы. 
Эти 
характеристики 
определяются 
результатом 
самоорганизации 
предельно 
высокодисперсной коллоидной диссипативной системы в жидкой дисперсионной среде (золи), частицы 
которой  независимо  одна  от  другой  участвуют  в  интенсивном  броуновском  движении  и  поэтому  не 
оседают под действием сил тяжести. Их размеры обычно не выходят за пределы 10 мкм – 100 нм. 

100 
 
И  второй  энергетический  уровень  взаимодействия  дисперсных  частиц  в  дисперсионной  среде 
представляют гели, которые обладают некоторыми свойствами твердых тел, способностью сохранять 
форму, прочностью, упругостью, пластичностью. Эти свойства гелей обусловлены междучастичными 
молекулярными  силами  различной  природы  и  в  том  числе  химией  молекул,  электронным  строением 
молекулярных орбиталей [4-6]. 
Коллоидные растворы в виде золей являются веществами, размеры частиц которых находятся в 
интервале  1…100  нм  и  имеют  большую  удельную  поверхность  [2].  Такое  строение  оказывает 
возможным взаимодействие частиц золя с частицами водного раствора пенообразователя. 
Предлагаемая стабилизация пены основана на возможном образовании между пенной пленкой и 
вводимым  наностабилизатором  в  виде  дисперсии  твердых  фаз  (золь  -  кремнезем)  и  соединений 
комплекса наногидроксид Fe (III). Такие соединения способны образовывать и укреплять пленку пены 
и, таким образом ее стабилизироваь и защищать[5].. 
На  примере  кремнезоля  общая  схема  полимеризации  и  гелеобразования  выглядит  следующим 
образом : 
Si(OH)
4
 → коллоидные частицы (золь) → сетка частиц (гель). 
Соединение  молекул  протеина  и  поликремневой  кислоты  описывает  Ральф  Айлер  [7]  в 
следствии которых  происходит  образование водородных связей между  азотом протеина  и  водородом 
гидроксильной  группы  кремнезоля.  При  этом  образуется  смешанная  сетка  этих  частиц,  ведущая  к 
появлению кремнепротеинового комплекса, упрочняющего пенные пленки. 
Стабилизаторы в виде нанодисперсных твердых фаз (золь – кремнезем) и соединений комплекса 
наногидроксид  способный  оказывать влияние  на  устойчивость  пенобетонной  смеси,  укрепить  пленку 
пены.  При  капиллярном  потенциале,  превышающем  упругость  пленки,  поверхность  жидкости 
пузырька будет подниматься по капилляру, повышая упругость и устойчивость пленки и препятствуя 
стекания жидкости на границу Плато . 
Исходя  из  выше  сказанного,  можно  сделать  вывод  ,что  нанодисперсный  кремнезем  является 
одним  из  эффективных  стабилизаторов  пены  в  пенобетонной  смеси.  Анализ  данных  показывает 
принципиальную  возможность  получения  устойчивых  пенобетонных  смесей  на  основе 
нанодисперсного  кремнезема  пористостью  60-70%,который  при  приготовлении  пены  равномерно 
распределяется  по  каналам  Плато,  тем  самым  увеличивая  вязкость  раствора  пенообразователя  и 
уменьшая благодаря этому саморазрушение пены во времени. 
 

1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   38


©emirb.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал