Мазмұны 1-Бөлім. Әдебиеттік шолу



жүктеу 0.86 Mb.
бет2/6
Дата16.06.2016
өлшемі0.86 Mb.
1   2   3   4   5   6

2-Бөлім. Эксперименттік бөлім


    1. Бастапқы эаттарды таңдау

Фаза шекарасындағы стабилизация, флокуляция процестерді реттеудегі суда еритін полимерлерді қолдану, яғни құрылымдық өзгеру т.с.с. мына жағдайға сәйкес келсе, егер табиғаты, физика-химиялық, коллоидтық берілген қасиеттерге жауап берсе және де полимерлік қатарда молекулалық массасымен функционалдық топ эффектілі болып табылады.

Сондықтан жаңадан ерігіш полиэлектролит таңдау үшін мынадай жағдайлар болу қажет:


  1. Арзан және ыңғайлы шикізаттар немесе өнеркәсіптік қалдықтарын қолдану;

  2. Жоғары дәрежелі полимеризациялануды қолдану, себебі, макромолекуланың өлшемі және молекулалық массасы жоғары болады және де фазаның шекарасында адсорбциялық қабаттар пайда болады.

  3. Құрамында ионогендік және ионогендік емес функционалдық топ бар сипаттағы соңғы өнімді алу.

Суда еритін полимерлерді алу үшін полимеризация, сополимеризация әдістері қолданылады, ал шикізат ретінде мономер мен полимерлік заттар қолданылады.
2.2 Зерттеу әдістері
Зерттеу үшін физико-химиялық әдістер қолданылады: элементтік анализ, термогравиметрия, ИК-спектроскопия, вискозиметрия, потенциометрия т.с.с.

Берілген жұмысты орындау үшін жеке заңдарды қарастыратын зерттеу әдістерін таңдадық.

Алынған полимерді зерттеу үшін бос және әлсіз араласқан қоспалардан диализ әдісімен тазартамыз.

1,5%-тік полимер ерітіндісін целофандық қапшыққа құйып, жиілеп, суын ауыстырып тұру қажет (1-2 тәулік). Сонан соң диализденген бөліктерді кептіру үшін шкафта кептірдік t=40-450С, 8-10 сағат аралығында.

Полимердің құрамын анықтау үшін ИК-спектроскопиялық анализ жүгіздік.

Заттың жарықты жұтуы—молекуланың қозуымен, тербелісімен түсіндіріледі. Тербелістің негізгі екі түрі бар:

Байланыстың бойымен атомның валенттілік тербелісі—бұл кезде байланыстағы валенттілік бұрыштар өзгереді. Тербелістің спектрінде де жұту жазығы болады. Тербелістің жиілігі спектрде әр түрлі қосылыстар ретінде сақталады және анықталады.

Спектрден полимерді алған соң жұтылған жазықтар арқылы қандай топ екенін немесе полимер екендігін анықтауға болады. Анализді спектрофотометр UR-20 өткіздік. Зерттеу үшін азғана гомогенид сілті металл ұнтағына кішкене полимер ұнтағын қосып, бір қалыпты масса болғанша араластырып вакуумды пресс формада қысымның көмегімен таблетка істейміз.

Ал суспензия дайындау үшін вазилиндік май қолданылады. Кең спиралді интервалда:5000-3100; 2700-1500см; 1300-70см-1. Пастаны дайындау үшін полимерді майдалаймыз да вазилинді маймен араластырамыз. Дайындалған пастаны жұқа қабатпен кюветаның шынысына жағамыз да екінші шынысымен жабамыз. Сонан соң кюветаны ұстағышқа орналастырамыз. Полиэлектролит ерітінділерінің тұтқырлығын өлшеу үшін әр түрлі концентрациялық ерітінділер және кептірілген полимер дайындалады.

Полиэлектролит ерітінділерінің тұтқырлығы шыны капиллярлы вискозиметр ВПЖ-2 қондырғысында өлшенеді. Ішкі диаметрі d=0,73мм, вискозиметр тұрақтысы К=0,02714.

Вискозиметрді термостаттың ішіне салдық. Термостаттың температурасы ±0,01оС дәлдікпен тұрақтандырылып тұрды.

Тұтқырлықты мына формуламен есептеп таптық:





ерітіндінің біткен уақыты;

еріткіштің біткен уақыты;

С- полиэлектролит ерітіндісінің концентрациясы.


Есептелген нәтижелер бойынша концентрация полиэлектролит ерітіндісіне тәуелді: графигін құрдық.

Полиэлектролиттер – ионогендік топтары бар үлкен молекулалық қосылыстар, ерітіндіде иондарға ыдырайды.

Ионогендік топтар үш класқа бөлінеді: полиқышқылдар, полинегіздер және полиаммфолиттер. Полиаммфолиттердің құрамына қышқылдық та, негіздік те топ бар. Қышқылдық және негіздік тобы бар әр полиаммфолиттердің өзіндік рН ортасы бар. Полиаммфолиттің изоэлектрлік нүктеде суммалық заряды нөлге тең.

Изоэлектрлік нүктені мынадай әдіспен анықтадық.

50 мл екі стақанға белгілі концентрациялы полиэлектролит саламыз. Екі стаканның біреуіне магниттік араластырғыш орнатып, электродтарды батырамыз да 0,1н NaOH ерітіндісмен рН=7,8,9,10,11 дейін титрлейміз.

Алынған ерітіндіні пипеткамен 10 см3 алып 200С термостатқа орналасқан құрғақ вискозиметрге орналастырамыз. Әрбір 1-2 мин. соң секунтдомермен біткен уақытын белгіледік. Өлшеу нәтижелерін үш рет өкізіп орташа арифметикалық өлшемін қабылдадық. Өлшеу біткен соң вискозиметрді алып ішіндегі ерітіндіні төгіп рН –ы өзгеше полиаммфолит ерітіндісін құйып қайтадан өлшеулер жүргіздік.

Барлық өлшеулер біткен соң вискозиметрді тазалап жуып таза бидистилят еріткішінің біту уақытысын өлшеу керек (3 рет).

2.3. Топырақтың жасанды құрылымын түзгіш ретінде қолданылатын ұнтақ тәрізді полиэлектролиттердің әсерін

зерттеу.
Соңғы кездерде диспрестік жүйенің тұтқырлығын реттеуде суда ерігіш полимерлер (СЕП) қолданылады, қосылған қоспа топырақ дисперсиясының тұрақтылығын едәуір өзгертеді. Полимерді қосу жағдайына және қосқан көлеміне байланысты дисперсті жүйенің тұтқырлығының ұлғаюы сол сияқты төмендеуі ықтимал, бұл топырақ суспензиясын тұрақтандыруда табиғи және өндірістік ағын суларды қоспадан арылтуда, рудалық пульпты қоюландыруда, қалдықтарды фильтрлеу қасиетін және топырақ құрлымын жақсартуда т.с.с. кең түрде қолданылады.

Синтетикалық полимерлердің синтезі және полимер тәріздес түрленулер саласындағы жетістіктер дисперстік жүйелердің (структура) құрылым түзу процесіне әсер ететін, қышқылдық және негіздік функциональдық топтар құрайтын, ұнтақ тәрізді суда еритін сополимерлер алуға мүмкіндік береді [1].

Ұнтақ тәрізді суда еритін полиэлектролиттердің активтілігі, құрылым түзгіш ретінде, әдетте суға төзімді агрегаттар, топырақ, саз балшық немесе басқа ұнтақ тәрізді заттарды даярлауға қолданылады.

Осы хабарламада мочевина және акрил қышқылы негізінде алынған ұнтақ тәрізді суда еритін полиэлектролиттердің дисперстік жүйедегі құрылым түзу процесіне әсерін зерттеу нәтижелері келтірілген. Полиэлектролиттер өзінің молекулалық салмағының шамасына, функционалдық топтарының құрылымына және олардың табиғатына байланысты түрлі иілгіштік қасиетіке ие және түрлі факторларға байланысты өздерінің қасиеттерін өзгертеді.



Осыған сәйкес сулы ерітінділердің тұтқырлығына, концентрациясына, бастапқы мономерлердің қатынасына, рН ортаға, қосатын NaCl электролиттің мөлшеріне және т.б. байланысты СПМАК ұнтақ тәрізді полиэлектролитінің құрылым түзу қабілеттілігі зерттелген.Топырақ салмағынан СПМАК концентрациялы 0,02-0,8%-те кезіндегі суға төзімді топырақты агрегаттың түзілу процесі 1-суретте көрсетілген.

Оңтүстік – Қазақстан обылысының әдеттегі сұр топырақты суға төзімді агрегатының құрылымын белгілі әдіcтеме бойынша анықталған [2] СПМАК ұнтақ тәрізді полиэлектролитінің құрылым түзу қасиетін зерттеу, гидроксилді топ, азот құрлымды (-СООН, -ОН, -СОNН2) топтарды ұлғайту суға төзімді топырақ агрегаттарының мөлшерін арттыратындығын көрсетті.

Бұл ұнтақ тәрізді полиэлектролит құрамындағы гидроксил топтарының


1-сурет. Сулы ерітіндінің концентрациясына

байланысты СПМАК құрлым түзу қабілеттілігі.


мөлшерін арттыру сутектік байланыстың күшейуіне алып келетіндігіне байланысты екендігінен көрінеді.

Саз балшықтың полимер мен өзара әрекеттесу процесінде дисперстік жүйе минералы қатты бетінің активті бөлігі және суда еритін полимерлердің функциональдық топтары арасында түзілетін молекулааралық сутектік байланыс негізгі роль атқарады.

Гидроксил топтарының мөлшерін ұлғайту және олардың дисперстік жүйемен өзара әсері кезінде олар топырақ бөлшектерінің ұсақ дисперсті фракциялар мен адсорбцияланады, ал полиэлектролиттердің өздері елеулі конформациялық өзгерістерге ұшырайды.

Полимердің молекулалық салмағы мен оның құрылым түзетін әсері арасында тура пропорциональдық бар екені анықталды, яғни молекулалық салмақ неғұрлым үлкен болса, солғұрлым құрылым

түзетін эффект үлкен болады.



2-сурет. Меншікті тұтқырлық (1) пен құрылым түзілудің

(2)СПМАКерітіндінің концентрациясына тәуелділігі.


Мұндай заңдылық СПМАК ұнтақ тәрізді полиэлектролиттер үшін де сақталады (2-сурет).

Дисперсті жүйе бөлшектерінің суда еритін полимерлермен өзара әрекеттесу процесіне рН орта да әсер етеді. 3-суретте рН ортаға байланысты СПМАК ұнтақ тәрізді топырақ агрегаттары мөлшерінің өзгеруі көрсетілген.





3-сурет. 0,1%- дық СПМАК сулы ерітіндісінің суға

төзімді топырақ агрегаттары мөлшерінің рН ортаға тәуелділігі.


СПМАК ұнтақ тәрізді полиэлектролитінің қатысуымен суға төзімді топырақ агрегаттарын түзуге рН өзгеруі біркелкі әсер етпейді, яғни құрылым түзуші эффект қышқылдық және сілтілік ортада жоғарылайды, ал рН 5-8 кезде өзгермейді.

Түрлі рН ортадағы СПМАК ұнтақ тәрізді полиэлектролитің көмегімен құрылатын, топырақтың жасанды құрылымы бұл процеске Н- байланыс әсерінен түсіндіріледі, рН-ты 4-ке дейін арттыру арқылы Н-байланыстың түзілу интенсивтілігі күшейтеді; рН үлкен кезде оның азаюы жүреді; ал бейтарап ортада ол минимальді.

Сілтілік ортаға өту кезінде Н-байланыстың түзілу интенсивтігінің ұлғаюы тағы да байқалады.

1-кестеде қосылатын NаСl мөлшеріне байланысты қосылатын топырақ агрегаттары мөлшерінің өзгеруі көрсетілген.

0,5: 1,0: 5,0 % NaCl электролитін топырақ салмағына қосу СПМАК ұнтақ тәрізді полиэлектролитінің құрылым түзуші қабілетіне аз әсер етеді.



1-кесте

Суға төзімді топырақ агрегаттарының (%) қосылатын NaCl электролитінің мөлшеріне тәуелділігі.




Ұнтақ тәрізді полиэлектролиттердің топырақ салмағына концентрациясы,

%

NaCl топырақ салмағына, %

0,5

1,0

5,0

0,01

0,03

0,06

0,10

0,30

18,40

42,50

53,50

79,25

84,40

17,50

40,75

51,40

75,00

82,75

10,50

20,50

38,25

52,75

76,50

Бұл тұзданған топырақта жасанды құрылым туғызу үшін СПМАК сериялы ионогенді сополимерлерді қолдануға мүмкіндік береді. Жоғарыда баяндаған эксперименттік мәліметтерден СПМАК ұнтақ тәрізді полиэлектролиттері топырақ дисперсиясында суға төзімді топырақ агрегаттарының түзілуіне қолайлы жағдай туғызатындығы келіп шығады, бұл бірқатар факторларға, жекелей алғанда, сулы ерітіндінің тұтқырлығына, -ОН, -СООН, -СОNН2 функционалдық топтарының қатынасына, рН ортаға және қосылатын электролит мөлшеріне байланысты.




    1. Саз балшықты суспензиялардың құрылымдық-механикалық және фильтрациялық қасиеттеріне электролиттермен полиэлектролиттердің әсерін

зерттеу.
Гидрослюдалы-монтмориллонитті саз балшықпен байытылған суспензиялардың құрылымдық-механикалық және фильтрациялық қасиетеріне электролиттердің әсері.

Тұз шөгінділерінде бұрғылау практикасында қолданылатын дисперсті жүйелердің тұзға тұрақтылығын анықтау мақсатында түрлі электролиттердің қатыскымен саз балшықты суспензиялардың стабильділігі мен тұрақтылығының өзгерісін зеттеудің манызы өте зор.

Саз балшықты суспензияға әсер етуі бойынша электролиттер дисперсиясының негізгі қасиеттерін нашарлататын реагент-коагуляторлар (NaCl, CaCl2 және т.б.) және саз балшықты суспензиялардың кейбір дисперсиялаушы қасиеттерін реттеу үшін қолданылатын реагент-пептизаторлар (NaOH, Na2CO3, Na3PO4 және т.б.) болып бөлінетіндігі белгілі.

Осыған байланысты гидрослюдалы-монтмориллонитті Қынграқ саз балшығымен байытылған суспензиялардың құрылымдық-механикалық және фильтрациялық қасиеттеріне жоғарыда аталған электролиттердің әсері зеттелді.

6-кестеде саз балшықтың дисперстігіне соданың пептиздеуші әсерін мақұлдайтын 0,05-тен—2%-ға дейінгі концентрациядағы оларды содамен өңдеу кезіндегі зеттелетін саз балшықты суспензиялардың негізгі қаситтері көрсетілген.

Саз балшықтың ион алмасу комплексінде суспензия Ca2+ иондарының Na+ иондарына алмасуы жүйе тұрақтылығын арттыруға және диффузиялық қабаттың дамуына алып келеді. Сонымен, Na2CO3 0,05-тен—0,5%-ға дейінгі концентрациясында λ, Рkl1, В, СО азаюы және деформация модулінің ұлғаюы жүреді. Саз балшықтың алмасу комплексінде натрий катиондары мөлшерінің артуы саз балшық бөлшектерінің өз бетінше дисперсиялануын жеңілднтуге мүмкіндік береді, бұл сондай-ақ 0,2—0,5% Na2CO3 қосқан кезде (10-сурет) құрылым беріктігінің төмендеуінде бейнеленеді. Саз балшықты суспензияда соданың концентрациясын одан ары арттыру λ, Рkl1, В, Тк, СО мәндерін біршама жоғарылатады, бұл (1% жоғары) артықтық пептиздеуші әрекеттің әлсіреуіне алып келетін, натрий катиондарымен саз балшықты ион алмасу комплексін қанықтыру әсерінен жүйе тұрақтылығының аздап төмендейтіндігін білдіреді. Бұл аз болу мәнінің 30 минутта 23см3 дейін жоғарылайтындығымен бос сазды қабық түзілуімен және пластикалық беріктіктің Na2CO3 концентрациясына тәуелділігі қисығының өсуімен бейнеленеді. Бірақ, сода концентрациясының өзгеруімен жүйедегі салыстырмалы деформациялық даму сипаты бойынша жылдам эластикалық даму басымдылығымен суспензия тұрақты III құрылымдық-механикалық типте қалады. Сондай-ақ коагуляциялық құрылымның тұрақтылық коэффиценті де сәл өзгереді (11-сурет).



Кесте 6.
Кальцийлі содамен (Na2CO3) өңделген, гидрослюдалы-монтмориллонитті саз балшықты

суспензияларының фильтрациялық параметрлері мен құрылымдық-механикалық

қасиеттерінің өзгеруі.





Құрылымдық-механикалық қасиеттері

Фильтрациялық қасиеттері.

Е*10-3

Рκ1

η1*10-5,

пз

θ,

с

λ, г/см3

kl1)*10-6, с-1

Еε -10-2 эрг/см2

Т200,

с

В30,

см3

Тк ,

мм

СНС,

мг/см2

СО,

%

дн/см2

Табиғи

-

2.1

90

50.3

2400

0,17

18,2

13,8

4,5

20

4,0

25, 2/26, 4

2

0.05

2.4

105

32.0

1330

0,22

32,8

18,4

5,2

18

2,5

61, 0/61, 0

2

0.10

2.5

92

34.1

1360

0,13

26,4

16,2

5,8

16

2,5

58, 1/65, 0

2

0.25

4.5

120

65.0

1440

0,09

18,4

15,7

14,5

11

2,0

140, 2/149, 1

1

Байытылған

0.50

4.9

120

98.0

2000

0,12

12,2

12,8

15,8

11

2,0

150, 0/175, 0

1

0.75

5.3

155

100.3

1880

0,12

15,5

14,3

17,4

15

3,0

173, 0/184, 0

2

1.00

5.4

162

105.0

1850

0,12

16,0

15,8

19,6

16

5,0

143, 0/126, 0

2

2.00

5.3

130

79.0

1490

0,12

16,4

17,7

20,7

21

6,0

122, 3/141, 4

3
1   2   3   4   5   6


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет