166184 (633700), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Одним из способов повышения эффективности электродиализа разбавленных растворов является заполнение каналов обессоливания ионообменными материалами [1]. Введение ионообменного наполнителя в каналы обессоливания должно подавлять поляризацию, что приведет к увеличению потока ионов и уменьшению сопротивления ячейки, снижая энергозатраты. При высокой поляризации межканальный наполнитель (МКН) сам может привести к распаду электролита в точке контакта с мембраной.
В данной работе проведены исследования по изучению возможности использования в качестве МКН композиционных волокнистых ионообменных материалов «Поликон», полученных методом поликонденсационного наполнения на кафедре ХТ ЭТИ СГТУ. По типу полимерной матрицы материалы «Поликон» изучались как анионообменные (эпоксидиановая полимерная матрица), так и катионообменные (фенольная сульфокатионитовая полимерная матрица), которые синтезировали на волокнистом наполнителе.
Были наработаны опытные партии ионообменных МКН, предназначенных для заполнения межэлектродного пространства. Исследования проводились совместно с кафедрой физической химии Кубанского государственного технического университета в соответствии с требованиями, предъявляемыми к МКН.
При использовании материалов «Поликон» в качестве МКН в электродиализаторах с жестко фиксированными размерами межэлектродного пространства необходимо учитывать изменение их геометрических размеров при набухании, в связи с чем проведены исследования по набухаемости.
Таблица 1
Изменение массы и размеров МКН «Поликон» при набухании
| Мембрана | Сухие | Набухшие | ||
| «Поликон А» | «Поликон К» | «Поликон А» | «Поликон К» | |
| Длина, см | 12,0 | 12,0 | 12,1 | 12,1 |
| Ширина, см | 9,6 | 9,9 | 9,7 | 10,2 |
| Толщина, см | 0,042 | 0,061 | 0,073 | 0,102 |
| Площадь, см2 | 115,2 | 118,8 | 117,4 | 123,4 |
| Масса, г | 6,4 | 8,5 | 8,7 | 12,3 |
Материалы «Поликон» с фиксированными размерами выдерживали в 0,1 М растворе NaCl в течение 24 часов. После этого материалы подвергались термообработке при температуре 600С до полного удаления влаги, а затем опять помещались в раствор. Акт дыхания (цикл набухание – сушка) МКН «Поликон» повторялся не менее 4 раз. Было установлено, что линейные размеры однократно набухших МКН не отличаются от линейных размеров МКН после многократных испытаний (табл.1). Анализ полученных результатов позволит рассчитывать коэффициенты при наработке МКН «Поликон» для конкретных промышленных электродиализных установок.
Таблица 2
Влияние концентрации раствора на электропроводность анионообменных МКН
| Концентрация | МКН «Поликон А» | ||||||||
| С, моль/л | lg C | сопротивление раствора Rs,Oм | сопротивление с МКН Rs+Rt, Oм | толщина МКН L,см | сопротивление МКН Rt, Ом | электропроводность растворов, мСм/см | электропроводность растворов lg k | электропроводность МКН, мСм/см | МКН lg k |
| 0,062 | -1,20 | 59,52 | 72,76 | 0,024 | 13,24 | 1,81 | 0,26 | 1,68 | 0,23 |
| 0,125 | -0,90 | 31,05 | 37,64 | 0,016 | 6,59 | 2,43 | 0,39 | 3,22 | 0,51 |
| 0,25 | -0,60 | 16,9 | 22,11 | 0,023 | 5,21 | 4,41 | 0,64 | 5,92 | 0,77 |
| 0,5 | -0,30 | 9,01 | 11,4 | 0,023 | 2,39 | 9,62 | 0,98 | 11,10 | 1,05 |
| 1 | 0,00 | 4,957 | 6,493 | 0,023 | 1,536 | 14,97 | 1,18 | 20,17 | 1,30 |
| 2 | 0,30 | 2,857 | 3,943 | 0,025 | 1,086 | 23,02 | 1,36 | 35,00 | 1,54 |
Одной из важных характеристик, которую необходимо определить при использовании материалов «Поликон» в качестве МКН, является электропроводность. В случае низкой электропроводности МКН - увеличивается общее сопротивление ячейки электродиализатора, что приводит к увеличению затрат электроэнергии. Данные эксперимента приведены в табл. 2 и 3.
Измерения электропроводности МКН проводились разностным методом с использованием ячейки-«пинцета», состоящей из двух симметричных частей. Измерение сопротивления в ячейке, с раствором NaCl различной концентрации, проводили с помощью моста переменного тока Е7-13 на частоте 1 кГц.
При сравнении полученных концентрационных зависимостей электропроводностей МКН «Поликон» и промышленных ионообменных мембран МК-40 и МА-40 было обнаружено, что при концентрации NaCl>0,25М электропроводность материалов «Поликон» резко возрастает, значительно превышая электропроводность мембран. Это обусловлено значительной долей свободного раствора (f2) внутри МКН. Обработка данных в билогарифмических координатах (lgk – lg C) позволила определить величину f2 = 0,77 и f2 = 0,78 для катионообменных и анионообменных материалов «Поликон» соответственно. Полученные экспериментальные количественные характеристики доли свободного раствора в материалах «Поликон» свидетельствуют об их достаточно хорошей гидравлической проницаемости.
Таблица 3
Влияние концентрации раствора на электропроводность катионообменных МКН
| Концентрация | МКН «Поликон К» | ||||||||
| С, моль/л | lg C | сопротивление раствора Rs,Oм | сопротивление с МКН Rs+Rt, Oм | толщина МКН L, см | сопротивление МКН Rt, Ом | электропроводность растворов, мСм/см | электропроводность раст-воров lg k | электропроводность МКН, мСм/см | МКН lg k |
| 0,062 | -1,20 | 60,890 | 69,300 | 0,0150 | 8,41 | 1,78 | 0,25 | 1,64 | 0,22 |
| 0,125 | -0,90 | 30,698 | 37,590 | 0,0200 | 6,892 | 2,90 | 0,46 | 3,26 | 0,51 |
| 0,25 | -0,60 | 18,140 | 25,590 | 0,0400 | 7,45 | 5,37 | 0,73 | 5,51 | 0,74 |
| 0,5 | -0,30 | 9,141 | 14,200 | 0,0400 | 5,059 | 7,91 | 0,90 | 10,94 | 1,04 |
| 1 | 0,00 | 4,972 | 8,621 | 0,0500 | 3,649 | 13,70 | 1,14 | 20,11 | 1,30 |
| 2 | 0,30 | 2,841 | 3,414 | 0,0155 | 0,573 | 27,05 | 1,43 | 35,20 | 1,55 |
Рост электропроводности МКН «Поликон» в умеренно разбавленных и концентрированных растворах дает основание предполагать, что МКН не будут увеличивать затраты электроэнергии, как, например, в случае инертных спейсеров канала обессоливания.
УДК 678.027:678.046:658.511
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ
В ПРОИЗВОДСТВЕ МАГНИТОПЛАСТОВ
НА ОСНОВЕ СПЛАВА Nd-Fe-B
С.Г. Кононенко, Н.Л. Левкина, С.Е. Артеменко
Энгельсский технологический институт СГТУ
Обеспечение заданных эксплуатационных характеристик магнитопластов (МП) связано с направленным выбором вида и содержания полимерной основы, технологических приемов совмещения компонентов и переработки их в изделия.
Ранее проведенными исследованиями на кафедре химической технологии ЭТИ СГТУ доказана целесообразность применения модифицированной термореактивной основы – фенолоформальдегидной смолы в смесевом и поликонденсационном способе получения МП на основе оксидных ферритов и легированного быстрозакаленного сплава Nd-Fe-B [1-5]. К числу недостатков МП на основе фенолоформальдегидного олигомера (ФФО) можно отнести жесткость, хрупкость, обусловленные спецификой пространственного строения сшитого полимера.
Широкий комплекс требований к изделиям из МП обусловливает необходимость применения для их получения полимеров и наполнителей с определенными физико-химическими, электрическими, магнитными, физико-механическими свойствами.
Выбор полимерной основы диктуется требованиями к условиям изготовления и эксплуатации МП: вязкостью, термостабильностью, адгезионной способностью и др. Так, высокое электрическое сопротивление полимерной матрицы вызывает уменьшение потерь на вихревые токи, которые наводятся при вращении в полимерном постоянном магните.
Хотя определяющую роль в формировании эксплуатационных характеристик МП играют ферромагнитные наполнители, но в плане магнитного упорядочения под воздействием внешнего магнитного поля важна и магнитная восприимчивость молекул связующего, зависящая от молекулярной массы, природы связи, наличия заместителей [6].
Накоплен большой практический опыт использования полиамидов в технологии МП – материал «Neofer» (Германия), «Нетмаг» (г.Москва) и др., отличающихся низкой вязкостью, хорошей адгезией к металлам, эластичностью, хемо-, тепло-, износо-, ударостойкостью [7].
Для расширения и удешевления сырьевой базы МП представлялось интересным использование региональных многотоннажных технологических отходов термопластов.
Термопластичной основой служили ПА-6, кубовый остаток производства ПА-6, вторичный ПА-6, технологические отходы АБС-пластика, сравнительные прочностные характеристики которых приведены в табл. 1.
Таблица 1
Сравнительные свойства технологических отходов термопластов
| Вид полимера | Показатели | |||||
| ПТР, г/10 мин | р, МПа | р, % | ауд, кДж/м2 (без надреза) | и, МПа | V, Омм | |
| ПА-6 первичный | 20,0-22,0 | 54,5 | 180 | 35-40 | 90-110 | 1012-1014 |
| ПА-6 вторичный | 38,0 | 170 | 8-10 | - | - | |
| АБС-пластик марки Э-2802 | 0,5-1,3 | 53,0 | 30 | 25-30 | 50-100 | 1014-1015 |
| АБС-пластик вторичный | 0,15 | 27,0 | 3,5 | 16-18 | - | - |
| ФФО | - | 30,0-65,0 | 1,0 | 2,8-2,5 | 50-100 | 1012-1014 |
В качестве ферромагнитного наполнителя использовали аморфно-кристаллический быстрозакаленный легированный ниобием сплав Nd-Fe-B марки НМ-20Р с содержанием основной фазы (Nd) – 20 - 25% (ТУ 14-123-97-92). Его отличает полидисперсность (размер частиц 140 – 1250 мкм), низкие пористость (суммарный объем пор 0,135 см3/г) и удельная поверхность (150 м2/г), высокие магнитные характеристики: остаточная магнитная индукция (Br) - 0,86 – 0,91 Тл; коэрцитивная сила (Нсм) - 460 кА/м [8].
Для модификации отходов термопластов использовали смазывающие вещества – полиэтиленсилоксановую жидкость марки ПЭС-5, стеарат кальция.
Для оценки перерабатываемости термопластичной композиции, наполненной сплавом Nd-Fe-B, изучены реологические свойства на экструзионном пластометре ИИРТ при температуре 230С при нагрузке 21,6 Н для ПА-6 и 5,0 Н для отходов АБС-пластика.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
