Вісник НТУУ “КПІ імені Ігоря Сікорського”. Серія: Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження

Вимірювання в’язкості при віброекструзії фібробетону

2024-12-25T17:04:39+02:00

Для розгляду процесу плину і розрахунку реологічних характеристик фібробетонних сумішей при віброекструзії були застосовані гідродинамічні теорії через те, що ці суміші у вібраційному полі, поводиться подібно рідинам. При вирішенні задач плину враховується, що, вібруючі фібробетонні суміші являють собою ньютонівські системи. Для одержання об'єктивних реологічних характеристик фібробетонних сумішей запропоновано вимірювання в’язкості проводити безпосередньо при віброекструзійному формуванні виробів. Розглянуто особливості плину ньютонівських рідин між плоскими нерухомими стінками, які сходяться і у плоскому симетричному прямокутному каналі, що звужується. Запропоновано визначати зменшення витрати суміші у прямокутному каналі порівняно з плином між пластинами за допомогою коефіцієнта гальмування . Побудовано графік залежності коефіцієнта гальмування від співвідношення сторін поперечного перерізу прямокутного каналу. Запропоновано 2 формули для розрахунку коефіцієнта гальмування. Порівняльний аналіз запропонованих формул дає гарне сходження результатів розрахунків, середня похибка апроксимації при цьому дорівнює 0,0126 %, що свідчить про високий рівень збігу рівняння регресії з більш складною аналітичною формулою. Запропонована формула для розрахунку в’язкості фібробетонних сумішей за часом витікання матеріалу з віброекструдера.

Отримання активного хлору та гіпохлориту натрію в закритому електролізері

2024-12-25T17:14:46+02:00

Сьогодні умовах ведення війни постійно відбувається локальне забруднення довкілля внаслідок використання вибухових речовин, пожеж, розливу паливно-мастильних матеріалів тощо. Щодня, небезпека збільшується при пошкодженні систем водовідведення різноманітних підприємств, таких як видобувні підприємства, об’єкти енергетики, металургії, хімічної, нафтохімічної промисловості, шламосховищ високотоксичних відходів. Поруч із цим існує і масштабується проблема високоефективного очищення води, насамперед питної. Внаслідок знищення Каховського водосховища у 2023 році різко загострилась проблема утилізації шахтних вод, які характеризуються високим рівнем мінералізації, значним вмістом заліза, марганцю та інших токсикантів. В даному випадку немає водних ресурсів для розведення шахтних вод перед їх скидом. Незважаючи на значну кількість розробок в галузі контролю якості води, технологій водоочищення, ряд проблем в даному напрямку залишаються невирішеними. Існуючі технології неефективні при перевищенні рівнів мінералізації та жорсткості води. Мова йде про південні області нашої країни та Донбас. У Миколаєві після зниження агресором водозабору на Дніпрі, в централізованій системі водопостачання подають солонувату воду з лиману. Відомо, що концентровані сольові розчини, котрі утворюються і все таки присутні поруч із проблемами, описаними вище, практично не переробляються. Їх скидають у більшості випадків у поверхневі водойми навколишнього природнього середовища, що суттєво погіршує стан водних екосистем України. Ситуація погіршується тим, що значна частина шахтних вод придатних для використання, через проблему утилізації концентратів не використовується, а скидається у довкілля після розведення, або, навіть, без розведення та очищення, так як ресурсу на розведення просто немає в реаліях сьогодення. Саме тому, проблема переробки концентратів баромембранного очищення з отриманням вторинних корисних продуктів була метою досліджень даної роботи. Дефіцит ресурсів прісних вод в Україні останнім часом компенсується використанням артезіанських вод, поверхневих вод та шахтних вод із підвищеною мінералізацією. Використання таких вод в комунальних господарствах, промисловості можливе лише після її опріснення. Головним методом опріснення таких вод є зворотній осмос та нанофільтрування. Застосування баромембранних методів в значній мірі обмежується складністю переробки та утилізації концентратів, що утворюються при очищенні води. Враховуючи великі об’єми відходів розчинів хлориду натрію в Україні та дефіцит реагентів для знезараження води, дезінфекції інших середовищ, відбілювання целюлози, паперу, тканини, доцільним є використання даних відходів для отримання активного хлору, гіпохлориту натрію тощо. Здавалось би, це не складно. Адже, технології отримання активного хлору, інших окислених сполук хлору досконало відпрацьовано. Однак, при виробництві окислених сполук хлору використовуються насичені, чисті розчини хлориду натрію з концентрацією > 100 г/дм³. Більше того, при отриманні окислених сполук хлору не стоїть задача повного вилучення хлоридів з води. Як правило процес ведуть з метою досягнення максимального виходу за струмом отриманого активного хлору або гіпохлориту натрію з частковим вилученням хлоридів з води, підтримуючи в електролізері концентрацію хлориду натрію на заданому рівні за рахунок розчинення сухого реагенту у реакційній суміші. При переробці відпрацьованих розчинів процесів знесолення води, насамперед, стоїть задача максимально повного вилучення хлориду натрію з води з отриманням корисних речовин і тому дотримуватись умов класичних процесів отримання сполук окисленого хлору просто неможливо. Крім того, при зниженні вмісту хлоридів у воді, вихід за струмом окислених сполук хлору суттєво знижується. Тому, нами були вивчені процеси окислення хлоридів у двокамерному електролізері з використанням дифузійної, аніонної (МА-41) та катіонної (МК-40) мембран. Для запобігання значним втратам хлору у вигляді Cl₂ та ClO₂ при дегазації використовували герметичний електролізер. З анодної камери відводили окислені сполуки хлору, з катодної камери відводили водень. При використанні катіонітової мембрани паралельно із активним хлором в анодній камері отримували розчин лугу в катіонній камері.

Технології пом’якшення води для систем малої і середньої продуктивності

2024-12-25T17:25:51+02:00

Нинішній стан водних ресурсів значною мірою зумовлений діяльністю людини. Скидання забруднених вод у поверхневі водні об’єкти значно знижує їхню якість і ускладнює пряме використання. Одним з головних джерел зростання мінералізації та жорсткості поверхневих вод є скидання відпрацьованих регенераційних розчинів після іонообмінного пом'якшення, що створює замкнутий кругообіг хлоридів натрію, кальцію і магнію. Потреба в зменшенні інтенсивності цього кругообігу та скороченні забруднення навколишнього середовища виникла вже давно. Вивчення стандартної содово-натрієвої методики пом'якшення показало її низьку придатність для систем із невеликою та середньою продуктивністю через потребу у підігріві води та подальшому коригуванні рівня pH. Більш ефективним виявилося застосування фосфат-аніонів як осаджувачів, що успішно видаляють іони кальцію та магнію в широкому діапазоні температур і рівнів pH. Дослідження виявили, що утворена тверда фаза в процесі такої обробки погано відділяється від рідкої. Як один із варіантів розв'язання цієї проблеми пропонується застосування аніонних флокулянтів, які забезпечують ефективне відокремлення утворених твердих часток від води. Запропонована технологічна схема, котра розрахована на впровадження в якості етапу попередньої обробки води в системах зворотнього осмосу малої та середньої продуктивності.

Оцінка ефективності інгібіторного захисту металевих поверхонь в агресивних водно-нафтових середовищах

2024-12-26T11:47:36+02:00

В даній роботі було детально досліджено ефективності інгібування корозійних процесів в агресивних водно-нафтових середовищах. За допомогою масометричного методу визначено ефективність інгібування та швидкість протікання корозії. Визначено, що на швидкість протікання процесу корозії впливає мінеральний склад розчину та склад кородуючого металу. Результати показують, що нафта хоч і знижує швидкість корозії за рахунок утворення плівки на поверхні металу, але при підвищенні вмісту карбонових кислот наявність нафти ніяким чином не впливає на швидкість корозії.

Вплив соняшникової наноцелюлози на показники якості картону тарного вологостійкого

2024-12-26T11:12:07+02:00

Визначено хімічний склад і морфологічну структуру деревної частини і паренхіми стебел соняшника. Наведено зміни значень виходу, залишкового вмісту лігніну і мінеральних речовин у целюлозі в процесі термохімічної обробки стебел соняшника екстракцією лугом та пероцтовим розчином. Досліджено вплив технологічних параметрів процесу гідролізу органосольвентної соняшникової целюлози на показники якості наноцелюлози (НЦ). Встановлено, що частинки соняшникової НЦ мають поперечний розмір 6–20 нм, довжину в десятки мікрометрів, суспензія НЦ має густину до 1,51 г/см³, а плівки НЦ мають міцність на розрив до 65,4 МПа, прозорість до 83 %, індекс кристалічності до 78,4 % та індекс латерального порядку до 1,83. Досліджено вплив соняшникової НЦ на показники якості картону тарного вологостійкого. Встановлено, що збільшення витрата НЦ в межах від 1 до 5 кг/т картону позитивно впливає на показники його якості, зокрема на механічну міцність і водостійкість. Використання соняшникової НЦ у складі вологостійкого картону дозволяє замінити 50 % екологічно шкідливих синтетичних хімічних допоміжних речовин, які використовуються у виробництві паперу і картону.

Дослідження властивостей мембран на основі карбоксиметилцелюлози і хітозану

2024-12-26T11:28:32+02:00

З кожним роком споживання води збільшується, і, як наслідок, збільшується кількість як побутових, так і промислових стічних вод. Сучасні технології водопідготовки та водоочищення повинні бути не тільки високопродуктивними, а й екологічними. Тому одним із перспективних напрямків є отримання біорозкладних нанокомпозитних мембран, які дозволяють досягти високого рівня очищення води та не забруднюють навколишнє середовище після їх використання. Для створення цих мембран використовували аніонний поліелектроліт – Na-карбоксиметилцелюлозу з молекулярною масою M_w ~ 90000 і катіонний поліелектроліт – низькомолекулярний хітозан. Полімерні мембрани формували шляхом змішування водних розчинів гідрохлориду хітозану та Na-карбоксиметилцелюлози в різних співвідношеннях. Для дослідження механічних властивостей мембран на основі природних полімерів, таких як хітозан і Na-карбоксиметилцелюлоза, мембрани випробовували на розрив на апараті AG-Xplus. Цей тест дозволяє визначити такі характеристики мембрани, як міцність на розрив, подовження при розриві та модуль пружності. Встановлено, що мембрани на основі хітозану та Na-карбоксиметилцелюлози мають високу механічну міцність. Вони без пошкоджень витримують тиск понад 5 атмосфер. Це робить їх придатними для використання в різних умовах, в тому числі промислових. Для перевірки ефективності отриманих мембран використовували барометричний прилад. Дослідження проводили при різних тисках (3, 4, 5 атм). Встановлено, що найбільш продуктивними є мембрани на основі поліелектролітних комплексів зі стехіометричним співвідношенням аніонних і катіонних поліелектролітів. Ступінь очищення води перевіряли за показниками кольоровості та каламутності.

Практичне використання ефектів Зеєбека та Пельтьє (Огляд)

2024-12-25T16:55:32+02:00

Одними з основних проблем сьогодення є глобальне потепління, забруднення довкілля та підвищення вартості електроенергії. Частково вирішити зазначені проблеми можна за допомогою термоелектричних генераторів і засобів термостабілізації різноманітних об’єктів, дія яких ґрунтується на ефектах Зеєбека й Пельтьє. Беззаперечними перевагами термоелектричних засобів є їхня екологічна безпечність, безшумність у роботі та тривалий термін служби, а також можливість безпосереднього виробництва електроенергії з відпрацьованого тепла різноманітних процесів і транспортних засобів. Ефекти Пельтьє й Зеєбека знаходять своє застосування в хімічній технології й споріднених галузях промисловості, відновлювальній енергетиці, будівництві, машино- та приладобудуванні, аерокосмічній й військовій техніці, мікроелектроніці, комп’ютерній техніці, медицині, пристроях особистої гігієни, побуті, а також на транспорті. Проте низький коефіцієнт корисної дії й висока вартість матеріалів перешкоджають широкому поширенню термоелектричної технології, незважаючи на її очевидні переваги. Більш широкого застосування термоелектричних технологій можна очікувати в разі розроблення нових струмопровідних матеріалів з різними рівнями енергії електронів у зоні провідності, зокрема напівпровідних, керамічних і полімерних, а також оптимізації геометрії та структури термоелектричних пристроїв.