+7 (342) 299 99 69

пн-пт с 900 до 1800

logotype

Исследование отходов переработки кукурузы как вторичного сырья

Введение. Нерациональное использование отходов агропромышленного комплекса является одной из главных проблем, существующих на сегодняшний день в Южном Федеральном округе. Ежегодно в Краснодарском крае образуется более 3 млн ц таких вторичных материальных ресурсов, как стержни кукурузных початков, переработка которых в настоящее время практически не ведется в связи с остановкой гидролизного производства.

Другой проблемой является негативное влияние нефти и нефтепродуктов на окружающую среду, которое представляет угрозу для здоровья населения и устойчивости экосистем, и решение которой является актуальной как для России, так и для Краснодарского края, особенно в условиях реализации федерального проекта «SOCHI - 2014». По данным Комитета по природным ресурсам и экологии Государственной Думы РФ ежегодно в России происходит более 60 крупных аварий и около 20 тыс. случаев, сопровождающихся значительными разливами нефти.

Получение нефтесорбентов природоохранного назначения на основе растительных вторичных материальных ресурсов агропромышленного комплекса, в частности стержней кукурузных початков, позволяет решать проблемы использования вторичных ресурсов в хозяйственном обороте и очистки окружающей среды от нефти и нефтепродуктов.

Материалы и методы исследования. В ходе экспериментальных исследований было выявлено, что сорбционные свойства полисахаридных сорбентов напрямую зависят от нативных структурныхособенностей, химического состава исходного сырья, а также вида последующей модификации. При изучении свойств стержня кукурузного початка были выделены три его части, отличающиеся морфологическими свойствами: древесное кольцо, соты с чешуйками и сердцевина (рисунок 1).

Строение стержня кукурузного початка
Рисунок 1 - Строение стержня кукурузного початка

Исследования анатомических особенностей структуры древесного кольца (рисунок 2) выявили наличие развитой системы равномерно распределенных полых осевых каналов (капилляров) с диаметром 11,00 - 64,28 мкм, значительно превышающем толщину стенки с размерами 1,5 - 4,5 мкм [1]. Капилляры имеют округлую форму и зачастую характеризуются выраженной спиральной или кольцевой структурой стенок. На основании этих сведений можно предполагать возможность эффективного массопереноса в структурах исследуемых объектов, что говорит о перспективе получения сорбентов на их основе.

Высокое содержание целлюлозы в структуре стержня позволяет считать, что свойства продуктов на его основе будут зависеть в основном от пространственных свойств указанного полимера. Актуальным представляется направленная физико-химическая и химическая модификация стержня кукурузного початка для получения на его основе сорбентов с заданными свойствами для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов.

Сорбционные свойства стержня кукурузного початка и отдельных его частей оценивались по таким критериям, как плавучесть, гидрофобность, олефильность и диапазон рабочих температур [2].

Микрофотография поперечного среза структуры древесного кольца стержня кукурузного початка
Рисунок 2 - Микрофотография поперечного среза структуры древесного кольца стержня кукурузного початка

Благодаря структуре замкнутых пор, заполненных воздухом, стержень кукурузного початка обладает высокой плавучестью (таблица 1), позволяющей держаться на водной поверхности более 72 часов. Первые частицы древесного кольца опустились на дно цилиндра через 44 часа после начала эксперимента.

Таблица 1 - Результаты определения плавучести частей стержня початка

Сырье

Плавучесть

Стержень початка (длиной 5,5 см)

Высокая плавучесть (более 72 ч)

Соты с чешуйками

Ограниченная плавучесть (3 - 72 ч)

Сердцевина

Высокая плавучесть (более 72 ч)

Древесное кольцо

Ограниченная плавучесть (3 - 72 ч)

Исследование различных частей по отношению к воде показало, что положение капли воды на поверхности сот с чешуйками, а также сердцевины характеризуются углом смачивания больше 900 (таблица 2). Древесное кольцо является гидрофильным, так как капля полностью растеклась по его поверхности, статический угол смачивания меньше 900, следовательно, оно будет удерживать воду.

Таблица 2 -

Результаты исследования гидрофобности частей

стержня початка кукурузы

Образец

Гидрофильность/Гидрофобность

Соты с чешуйками

Гидрофобный

Сердцевина

Гидрофобный

Древесное кольцо

Гидрофильный

При изучении взаимодействия частей стержня початка кукурузы и нефтепродуктов было определено, что все части являются олеофильными. Для эксперимента были взяты такие нефтепродукты, как нефть, дизельное топливо, а также моторное масло.

Результаты исследования. Исследования показали, что наибольшей сорбци-онной способностью обладают соты с чешуйками и сердцевина (рисунок 3), но целый стержень кукурузного початка обладает также достаточной сорбционной емкостью по отношению к нефти и нефтепродуктам.

Схема управления ТБО
Рисунок 3 - Нефтеемкость отдельных частей стержня кукурузного початка

Также было изучено влияние температурной обработки на различные части исследуемого образца. Сорбент помещали в морозильную камеру "Минск" с функцией регулирования температуры замораживания на 24 часа при t = - 10оС. Затем без размораживания проверяли сорбент на плавучесть и гидрофобность. В процессе эксперимента было установлено, что процесс замораживания незначительно повышает его сорбционные свойства.

Анализ сорбционных характеристик известных зарубежных и отечественных природных сорбентов на основе целлюлозы, а также результаты собственных экспериментальных исследований позволяют сделать следующий вывод: создание сорбентов на основе отдельных частей стержней кукурузного початка не представляется целесообразным, перспективным является использование целых стержней кукурузных початков.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 1.50 (2 Голосов)
  • Комментарии к статье
  • Вконтакте
  • Facebook

Содержимое второго блока