close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Защита окружающей среды при переработке древесины (ЛР)

код для вставкиСкачать
-1Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет
им. Г.Ф. Морозова»
ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ДРЕВЕСИНЫ
Методические указания к лабораторным работам
для студентов по направлению подготовки 19.03.01 - Биотехнология,
профиль – Промышленная экология
Воронеж 2017
2
УДК 544.77
Бельчинская Л.И. Защита окружающей среды при переработке древесины
[Текст]: методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 19.03.01 - Биотехнология, профиль – Промышленная
экология / Л. И. Бельчинская, Новикова Л.А., Дмитренков А.И.; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им.Г.Ф. Морозова». – Воронеж, 2017. –
24 с.
Печатается по решению учебно-методического совета
ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им.Г.Ф. Морозова»
Рецензент: канд. хим. наук, доц. кафедры неорганической химии
и химической технологии ФГБОУ ВПО «ВГУИТ»
Ю.С. Перегудов
Научный редактор: д-р техн. наук, проф. Л. И. Бельчинская
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Техника безопасности при выполнении лабораторных работ ………………………………
Лабораторная работа № 1 Химические соединения, образующиеся при сушке древесины
Лабораторная работа № 2
Влияние газообразных соединений на здоровье человека при хранении, приготовлении,
и переработки древесных композиционных материалов…………………………………….
Лабораторная работа № 3
Способы получения клеевых композиций для новых строительных материалов………….
Лабораторная работа № 4
Защита окружающей среды при создании ДСтП……………………………………………..
Лабораторная работа № 5
Расчет выбросов загрязняющих веществ при механической обработке полимерных материалов……………………………………………………………………………………………
4
7
10
14
19
21
4
Правила работы в химической лаборатории
Перед лабораторной работой изучите теоретический раздел и описание
лабораторной работы. Покажите преподавателю конспект теоретической и
практической части лабораторной работы. Сдайте преподавателю допуск для
проведения лабораторной работы.
Уясните технику выполнения лабораторной работы.










В соответствии с техникой безопасности запрещается:
брать реактивы больше требуемого количества;
неизрасходованные или взятые в избытке реактивы возвращать обратно
в склянки (их надо сдать лаборанту);
загромождать рабочее место (во время работы на лабораторном столе
должны находиться только необходимые приборы, реактивы и лабораторная тетрадь);
уносить приборы, реактивы общего пользования на свое рабочее
место.
путать пробки от склянок.
принимать пищу в химической лаборатории.
работать с включенными токоприемниками одному.
работать в химической лаборатории в неаккуратно застегнутой одежде, с
распущенными волосами.
нагревать на открытом огне горючие жидкости.
сливать горячие растворы в толстостенную посуду.
Необходимо выполнять следующие требования.






Перед началом работы следует ополоснуть чистую посуду дистиллированной водой над раковиной, затем при необходимости высушить еѐ.
После окончания работы следует тщательно вымыть посуду, кюветы и
вытереть фильтровальной бумагой корзину для кювет.
Склянки и реактивы должны находиться в определенном месте, их нельзя
переносить на другие столы.
Следует работать без лишней торопливости, не проливать и не просыпать
реактивы, если все же это случилось, нельзя сливать загрязненный реактив обратно в склянку с чистым реактивом, а следует собрать его и передать лаборанту; стол (или другой запачканный предмет) нужно вымыть и
вытереть.
Бросать бумагу, бытовое стекло и другие предметы можно только в специальные сосуды и урны.
Если во время работы будет пролита в большом количестве кислота или
другой раствор, нужно тотчас сообщить о случившемся лаборанту.
5

Удалять растворы нужно быстро, так как эти реактивы портят стол и другие предметы, и осторожно, чтобы не прожечь одежду и не повредить руки.
 При всех несчастных случаях необходимо тотчас обращаться к лаборанту
или преподавателю.
 Внимательно наблюдать за ходом опыта, отмечая и записывая каждую
его особенность (выпадение и растворение осадков, изменение окраски,
температуры и т.д.).
 Расходовать для осуществления химических реакций то количество реактивов, которое рекомендовано в указаниях по выполнению опыта, а если
нет специальных оговорок – минимальное.
 Работы с вредными веществами проводить только под тягой. Концентрированные кислоты и щелочи наливать осторожно в вытяжном шкафу; не
уносить их на свои рабочие столы.
 Если случайно прольете кислоту или щелочь, то быстро смойте их интенсивной струей воды из водопроводного крана, а потом обратитесь к дежурному лаборанту и по его указанию приведите в надлежащий порядок
свое рабочее место.
 Не выливать в раковину отработанные концентрированные кислоты и
щелочи, а пользоваться для этого специально отведенной посудой, установленной под тягой. Отработанные металлы складировать в специальную емкость. Бумагу и остатки твердых веществ бросать в урну.
 При работе постоянно следить за тем, чтобы реактивы (особенно кислоты, щелочи) не попадали на лицо, руки, одежду.
 При нагревании реактивов или жидкостей не наклоняться над сосудом во
избежание попадания брызг на лицо, одежду, обувь.
 При нагревании жидкостей в колбе не держите ее отверстием к себе или в
 сторону соседа.
 Не нюхайте выделяющиеся газы, близко наклоняясь к сосуду. Если нужно понюхать газ, то следует сделать это осторожно, слегка направляя рукой поток воздуха к себе.
 В случае ожога (пламенем горелки или горячим предметом) обожженное
место смочить крепким раствором марганцовокислого калия. Можно
приложить ватку, смоченную жидкостью от ожога.
 При разбавлении щелочей, кислот и т.п. веществ, а также при мытье посуды с веществами, разъедающими кожу рук, обязательно надевать резиновые перчатки.
 В конце работы уберите рабочее место, выключите воду, электроприборы.
6
При работе с электроприборами необходимо соблюдать
следующие правила.
 Работу с приборами можно начинать только после тщательного ознакомления с инструкцией по их эксплуатации.
 Включать приборы только в сеть переменного тока с напряжением 220 В.
 Электроприборы должны располагаться на лабораторном столе таким образом, чтобы химические реактивы не попадали на них, а также в электрическую розетку.
 Если произошло замыкание электроустановки или возник пожар, необходимо немедленно обесточить прибор. Тушить пожар следует песком и
огнезащитной тканью.
 Приборы должны иметь рабочую изоляцию, элемент для заземления.
 В электроприборах имеются элементы, находящиеся под напряжением,
поэтому запрещается самостоятельно вскрывать и ремонтировать их, а
также работать с неисправными приборами.
 После окончания работы необходимо отключить прибор от сети
7
Лабораторная работа № 1
Химические соединения, образующиеся при сушке древесины.
Цель работы: Установление количества химических соединений, растворимых в воде при сушке древесины.
Процесс сушки древесины сопровождается выделением из древесины
продуктов, содержащихся в древесине и которые могут быть при сушке удалены с сушильным агентом и водой.
Состав экстрактивных веществ, укрупнено, представляется по следующими веществами.
Дубильные вещества, красящие вещества, камеди. Основную, активную,
часть дубителей составляют танниды - производные многоатомных фенолов.
По химической природе танниды происходят от двух типов фенольных соединений – пирогаллола и пирокатехина. В состав дубителей кроме таннидов
входят углеводы, простейшие полифенолы, органические кислоты, минеральные и азотсодержащие вещества.
Камеди представляют собой водорастворимые смолообразные вещества,
сотоящие в основном из полисахаридов (арабогалактана и др.). Красящие вещества желтого, коричневого, красного и синего цветов содержатся в полостях клеток.
Из древесины могут быть выделены разнообразные по химическому составу вещества: смоляные и жирные кислоты, воски, стеарины и др. Смоляные кислоты и спирты, эфиры смоляных кислот и смоляных спиртов или одноатомных фенолов, химически инертные вещества. В смолах могут присутствовать эфирные масла и вода.
Терпены (С10Н16) являются жидкими веществами с повышенной химической активностью. Они быстро изменяются под действием температуры, кислорода воздуха, кислот и других химических агентов.
Помимо смоляных кислот в древесине хвойных и лиственных пород содержится небольшое количество органических кислот линейного строения –
жирных кислот: олеиновой, линолевой и др.
Согласно химический состав древесины наиболее используемых пород
представлен в таблице 1.
Результаты анализов древесины дают те же значения состава.
Приведенный краткий перечень показывает, что древесина содержит
много веществ, представляющих опасность для окружающей среды. (в данном
случае полезные потребительские свойства перечисленных веществ не рассматриваются).
Таблица 1 – Химический состав древесины
Порода
Экстрактивные вещества, растворимые
В эфире
В воде
8
Сосна
Ель
Лиственница сибирская
Дуб
Береза
Тополь
2,6
1,5
3,6
4,3
1,3
6,8
0,6
1,4
5,1
1,8
2,1
Задание. Определить наличие экстрактивных веществ, растворимых в
воде, сравнить с приведѐнными в таблице1, определить относительную ошибку измерения.
Таблица 2
Количество удаляемых из древесины, при высушивании, органических
веществ, в пределах одной породы, будет зависеть от температурного воздействия, его продолжительности, сечения, начальной и конечной влажности.
Точное количество и состав удаляемых летучих из древесины при сушке в литературе не описаны. Можно предположить, что качественная картина будет
повторять известные данные по изменению прочности древесины в процессе
сушки. На рисунке 1 изображена диаграмма относительных потерь летучих
веществ из древесины при сушке.
Рисунок 1 – Диаграмма относительных потерь летучих веществ при сушке древесины
Ряд 1 – продолжительность теплового воздействия свыше 96 часов;
9
Ряд 2 – продолжительность теплового воздействия свыше 48 часов;
Ряд 3 – продолжительность теплового воздействия свыше 24 часов
Вполне понятно, что характер изменения потерь летучих веществ подобен только внешне.
За 100 % принята масса летучих веществ, максимально возможная для
удаления, которое у различных пород древесины различно. Примерное количество их показано на диаграмме 2.. Выход летучих веществ может быть выше, чем 100 %, за счет продуктов начального термического разложения древесины.
Рисунок 2 Максимальное количество летучих веществ, которое может
быть удалено при сушке
В качестве примера рассмотрим возможные выбросы в атмосферу летучих веществ для сушильных камер периодического действия в г. Красноярске.
Выбросами в канализацию вместе с конденсатом можно пренебречь, ввиду их
незначительности.
В настоящее время в городе Красноярске, согласно метода экспертных
оценок, насчитывается 14 действующих участков сушки, с общим объемом
загрузки 5 530 м3. При высушивании условного пиломатериала, продолжительность сушки которого фактически составит в среднем 9 – 11 дней, (исходная продолжительность 88 часов [РТМ]), количество камерооборотов со– 36. Общее количество высушиваемой древесины составит201
845 м3 в год, не считая иных способов сушки. Общее количество выбросов
ориентировочно 14 129 – 42 387 кг или 14 – 42 т. органических веществ в год.
При кажущейся визуально незначительности выбросов из одной сушильной камеры, суммарная величина вредных выбросов достаточно для того,
чтобы задуматься о данной проблеме.
10
Лабораторная работа № 2
Влияние газообразных соединений на здоровье человека при хранении, приготовлении, и переработки древесных композиционных материалов
Теоретическая часть
Производство изделий из пластмасс и полимерных материалов, а также обработка и переработка данных материалов включает в себя следующие технологические процессы, являющиеся источниками выделения загрязняющих веществ в атмосферный воздух:
– технологические процессы, при которых в атмосферу выделяются
загрязняющие вещества, содержащие продукты деструкции материала
(прессование, экструзия, литьѐ под давлением и т.п.);
– подготовительные операции (расстаривание, дробление) и механическая обработка материала на оборудовании, сопровождаемые выделением пыли обрабатываемого материала в атмосферу;
– точечная или линейная сварка пленок и профилей с выделением газообразных веществ в атмосферу;
– технологические операции процесса производства ДСтП с выделением парогазовоздушной смеси из расходуемых смолосодержащих материалов.
Для каждого производства, имеющего источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, устанавливается величина предельно- допустимых выбросов (ПДВ), которая позволяет ограничивать выброс данных
веществ.
В данных работе представлены некоторые методы расчетной инвентаризации выбросов загрязняющих веществ от различных типов производств
и переработки полимеров и полимерных материалов:
1) методика расчета выбросов загрязняющих веществ при изготовлении изделий из полимерных материалов методом прессования и литьем
под давлением;
2) методика расчета выбросов загрязняющих веществ при производстве полимерных изделий методом экструзионно-выдувного формования;
3) методика расчета выбросов загрязняющих веществ при вспомогательных операциях и механической обработке полимерных материалов и
изделий;
4) методика расчета выбросов загрязняющих веществ при точечной
или линейной сварке термоусадочной ПЭ-пленки и деталей из ПВХ;
5) методика расчета парогазовоздушных выбросов загрязняющих ве-
11
ществ при производстве ДСтП.
Перечень некоторых загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу от предприятий по переработке полимерных материалов и изделий,
представлен в приложении.
Задание 1. Расчет выбросов загрязняющих веществ при сварке термоусадочной ПЭ-пленки
При упаковке готовой продукции в полиэтиленовую пленку применяются термоупаковочные машины, которые сваривают пленки. При точечной или линейной сварке происходит расплавление пленки и еѐ затвердевание с выделением ЗВ в атмосферу.
При линейной сварке термоусаживаемой пленки должен соблюдаться
баланс, кг/ч:
m1= m2 + m3,
(1)
где m1 – масса расплавленной пленки, кг/ч,
m2 – масса затвердевшей пленки, кг/ч,
m3 – масса вредных веществ, выделяющихся в воздушную среду производственного помещения, кг/ч.
Масса расплавленной пленки m1 определяется по формуле:
m1  Gсв  S hn ,
(2)
где Gсв – производительность сварочного аппарата, пачек в час,
g – плотность пленки, кг/м3. ρ = 950 кг/м3,
h – толщина свариваемого шва, м,
n – количество швов, шт.,
S – площадь свариваемого шва, м2.
Площадь свариваемого шва S, м2, определяется по формуле:
S= a в,
(3)
где а – ширина шва, м,
в – длина шва, м.
Массу паров m3, выделяющихся в воздушную среду, кг/ч, следует определять в долях от m1 по формуле:
m3= Кm Кt m1,
(4)
где Кt – коэффициент, учитывающий временной фактор выделения вредностей. Принимается Кt = 0,4;
12
Кm – коэффициент, учитывающий массовую долю паров, выделившихся в воздушную среду. Данный коэффициент Кm определяется по формуле:
Km 
S1
S
(5)
где S1 – площадь свариваемого шва, с которого выделяются вредные вещества, м2.
Площадь свариваемого шва S1, с которого выделяются вредные вещества, определяется по формуле:
S1= (а + 0,25 в) h
(6)
Максимально-разовый выброс i-го вещества определяется по формуле, г/с:
Qi m3  10 3
Mi 
3600
(7)
где Qi – масса вредного вещества, в долях от m3, кг/ч (табл. 4.1).
При сварке термоусадочной ПЭ-пленки в воздушную среду производственного помещения выделяются вредные вещества, перечень которых
представлен в табл.3
Таблица 3
Масса веществ,
выделяемых при сварке термоусадочной ПЭ-пленки [10]
№
Наименование
п/п
вредного вещества
1 Ацетальдегид
2 Углерод оксид
3 Формальдегид
4 Этановая кислота (уксусная кислота)
Масса вредного вещества Qi
в долях от m3, кг/ч
0,202
0,300
0,282
0,216
Валовый выброс i-го вещества за год определяется по формуле, т/год:
Mгод i = Mi T k3 3600 · 10–6,
(8)
где T – годовой фонд рабочего времени для данного оборудования, ч/год;
kз – коэффициент загрузки оборудования, который определяется по формуле:
k 3' 
t
T
где t – фактическое число часов работы оборудования за год, ч/год.
(9)
13
Задание 2. Расчет выбросов загрязняющих веществ при сварке изделий из ПВХ
При сварке изделий и комплектующих из ПВХ профиля (например,
при производстве пластиковых окон), как и при линейной сварке упаковки
из термоусадочной ПЭ-пленки, выделяются ЗВ.
Количество загрязняющих веществ, кг/ч, выделяемых в воздушный
бассейн при сварке ПВХ изделий, определяется по формуле:
Mbi = K Z · 10–3,
где K – выделение i-го ЗВ на одну сварку стыка, г (табл. 4.2);
(10)
Z – количество сварок (стыков) в единицу времени, ч–1. Количество стыков определяется по формуле:
Z
z'

(11)
где Z' – количество сварок (стыков) за период интенсивной работы, ед.;
τ – время интенсивной работы, ч.
Максимально разовый выброс загрязняющих веществ, выделяющихся
при сварке ПВХ-изделий, определяется по формуле, г/с:
G
10 3  M bi
3600
(12)
Валовое количество загрязняющих веществ, т/год, выделяющихся при
сварке ПВХ-профилей, определяется по формуле:
M = K Z'' · 10–6,
где Z'' – количество сварок (стыков) за год; год–1.
(13)
Удельные выделения загрязняющих веществ при сварке комплектующих из ПВХ приведены в табл. 4.
Таблица 4
Удельные выделения загрязняющих веществ
при сварке комплектующих ПВХ-окон
Операция технологического процесса
Сварка деталей пластиковых окон из ПВХ
Выделяемое загрязняющее вещество
Удельное выделение на одну
Наименование
сварку стыка (К), г
Хлорэтилен (винилхлорид)
0,0039
Оксид углерода
0,009
14
Лабораторная работа № 3
Способы получения клеевых композиций для новых строительных
материалов
Цель работы: изучить основные сведения о клеях и методах их получения, исследование получения клеевых композиций и их характеристик.
Теоретическая часть
Склеивание – это неразъемное соединение двух тел при помощи третьего
вещества – клея. Склеивание – широко используемый способ соединения различных материалов, имеющий особо важное значение для деревообрабатывающей промышленности в области производства клееных материалов. При
производстве фанеры, древесно-склеенных пластиков, древесностружечных
плит, гнутоклееных деталей склеивание является единственным видом соединений.
Основой клевов служат высокомолекулярные органические соединения.
Клеи применяют для склеивания различных материалов. Склеивание – это метод получения неразъемного соединения деталей при помощи адгезионного
взаимодействия клея с подложкой с последующим отверждением клеевой
прослойки. Клеевой шов способен выдерживать и передавать нагрузку. Преимуществами склеивания являются: возможность соединения разнородных
материалов; сохранение исходных свойств склеиваемых материалов; герметичность клеевого шва; равномерное распределение нагрузок по площади
клеевого шва; экономичность технологии. К недостаткам склеивания относят:
пониженную по сравнению с другими способами соединения прочность и теплостойкость. Особенно это характерно для металлических конструкций.
Проблема обеспечения монолитности бетона в конструкциях, как при монолитном, так и при сборно-монолитном строительстве является одной из основных для общей прочности и устойчивости сооружения. Склеивание бетона
полимерными клеями является одним из перспективных направлений соединения бетонных и железобетонных элементов. Склеивание бетона полимерными клеями позволяет значительно повысить прочность соединений, улучшить их динамические характеристики, защитить бетон от коррозии, производить работы по омоноличиванию в любое время года.
Многие жилые дома в России построены полностью или частично с
применением дерева и деревянных конструкций. Использование клееной древесины позволяет более экономично расходовать древесину и получать изделия и конструкции высокой прочности. Немаловажное значение имеют клеи
для приклеивания отделочных материалов и красочных веществ. Роль склеивания в деревообработке невозможно переоценить
15
Клеи – это вещества, обладающие свойством при нанесении на соединяемые поверхности при определенных условиях образовывать прочный слой,
скрепляющий эти поверхности.
Клеи разделяют на неорганические и органические. В свою очередь, органические клеи подразделяют на природные и синтетические. Природные
клеи животного происхождения получают переработкой костей, крови животных, молока. К ним относятся глютиновые, казеиновые, альбуминовые
клеи. Растительные клеи включают натуральный каучук, крахмал и агар-агар
из морских водорослей.
Синтетические полимерные клеи подразделяют на термопластичные и
термореактивные. Клеи на основе термопластичных полимеров характеризуются высокими адгезионными качествами, но низкой теплостойкостью
(до 30 С). Клеи на основе термореактивных смол характеризуются высокой
теплостойкостью клеевого шва и во многих случаях хорошими адгезионными
свойствами и прочностью; они обеспечивают работоспособность клеевых
швов до 200…300 С; клеи на основе кремний- органических полимеров – до
1200С, то есть на уровне неорганических клеев. Однако сила когезии в клеях
на основе термореактивных смол больше силы адгезии, вследствие чего они
не могут быть использованы для склеивания металлов между собой.
Отверждение термореактивных полимеров возможно без нагрева, но
прочность клеев холодного отверждения ниже прочности аналогичных клеев
горячего отверждения. Неорганические клеи представляют собой водные системы без органических растворителей. Больше всего применяют алюмофосфатные растворы, получаемые растворением гидрооксида алюминия Al(OH)3
в 65%-м растворе ортофосфорной кислоты Н3РО4. При отношении
Р2О5:Al2O3=3…4 получаются вязкие пересыщенные растворы, которые и служат клеями.
Природные клеи для склеивания металлов не применяются из-за невысокой прочности клеевых швов, низкой водостойкости и приверженности большинства клеев грибковым болезням. Природные клеи используют для склеивания бумаги, древесины, текстильных изделий.
Жизнеспособность клея – это время с момента смешивания компонентов
клея до начала желатинизации, когда клей невозможно наносить. Время отверждения – это время необходимое для набора прочности нанесенного клеящего состава.
Адгезию клея оценивают по сопротивлению равномерному отрыву или
срезу специальных образцов. Прочность на срез =10…30 МПа; прочность
равномерного отрыва от=80…90 МПа; при неравномерном отрыве от резко
понижается до 1…5 МПа. Прочность адгезии не меньше прочности когезии,
то есть собственной прочности материала клея. Разрушение клеевых швов,
как правило, носит смешанный адгезионный характер. На поверхности под-
16
ложки, где был нанесен клей, после разрушения остаются островки и крупинки клея.
Для обеспечения требуемых свойств используют многокомпонентные
клеевые композиции, в состав которых входят: связующее, носитель, катализаторы, отвердители, ускорители, ингибиторы и различные модифицирующие
добавки
Экспериментальная часть
Опыт 1. Определение смешиваемости смолы с водой и токсичности
смол и клеев
В стакан объемом 200 см3 взвешивают 50 г смолы и при перемешивании постепенно добавляют 100 см3 воды, взятой при температуре
201С. Визуально определяют, происходит ли коагуляция, свертывание
смолы. Если происходит коагуляция, смолу исследовать в водном растворе
невозможно.
Ряд синтетических клеев является токсичными веществами и это является их существенным недостатком. Токсичность клея определяется содержанием и выделением в окружающее пространство отравляющих веществ: фенола, формальдегида и др. При этом нередко токсичные вещества
выделяются не только из растворов смол и клеев, но и после отверждения.
Чем больше содержание токсичных веществ в жидких смолах и клеях,
тем больше токсичность отвержденных клеевых швов. Это относится к наиболее распространенным фенолоформальдегидным и карбамидоформальдегидным смолам. Эти смолы обязательно проверяются на содержание формальдегида.
Опыт 2. Определение вязкости смол.
Вязкость или внутреннее трение есть свойство жидкостей оказывать
сопротивление при перемещении внутренних слоев относительно друг
друга. При этом возникает тормозящая сила, которая называется силой
внутреннего трения и выражается формулой
F  S 
dV
dl
где F – сила внутреннего трения;
 – коэффициент внутреннего трения или динамическая вязкость;
S – площадь поверхности трущихся слоев;
V – скорость относительного перемещения жидкости;
l – расстояние между слоями жидкости.
(14)
17
Согласно выражению (14), вязкость измеряется силой, которую испытывает единица поверхности одного из взаимодействующих слоев со стороны другого слоя, при расстоянии между ними, равном единице скорости. Вязкость, определяемая таким способом, называется динамической,
измеряемой в Пас или Нс/м2. Кроме динамической вязкости пользуются
понятием кинематической вязкости , представляющей собой отношение
динамической вязкости жидкости  к ее плотности :


, м / с2

(15)
Динамическая вязкость определяется методом ламинарного истечения
жидкости через калиброванное отверстие. Согласно закону Пуазейля:
Q
 r4
 R T
8   l
(16)
где l – длина капилляра;
Q – объем вытекающей жидкости;
r – радиус капилляра;
Р – давление;
Т – время истечения жидкости.
Динамическая и кинематическая вязкости составляют абсолютную вязкость и в практике определяются редко, так как в силу специфических особенностей коллоидные и гидрофильные растворы, эмульсии и суспензии не
подчиняются закону Пуазейля, поэтому указанный метод истечения жидкости через капилляры не всегда точен. Поэтому более широко используется
понятие условной вязкости, измеряемой в условных или относительных единицах (секундах или условных градусах). Условнаявязкость определяется
продолжительностью истечения определенного объема исследуемой жидкости через отверстие (сопло) заданного диаметра. Иногда условную вязкость
определяют как отношение времени истечения исследуемой жидкости – смолы ко времени истечения стандартной жидкости – воды. Приборы для определения вязкости жидкости называются вискозиметрами.
Порядок определения вязкости смол
Для определения условной вязкости низковязких жидкостей используют вискозиметр ВЗ-1, выпускаемый по ГОСТ 9070, с диаметром сопла
2,50,025 мм и 5,400,25 мм; для измерения жидкостей вязкостью 12150 с и
50200 с соответственно.
Перед определением времени истечения жидкости вискозиметр должен быть чисто вымыт и высушен. Вязкость смол определяют при температуре 200,5С. Температура смолы до требуемой доводится с помощью термостата. Основание вискозиметра устанавливают в горизонтальном положении.
Под сопло ставится стеклянная колба вместимостью 150-200 дм3; отверстие
18
вискозиметра снизу закрывают и вискозиметр заполняют испытуемой жидкостью. Избыток клея (смолы) снимают стеклянной палочкой. Открывают отверстие сопла и одновременно с появлением клея (смолы) из сопла включают
секундомер. Время истечения клея (смолы) является условной вязкостью и
измеряется в секундах. За величину условной вязкости принимают среднее
арифметическое трех измерений
Опыт 3. Определение сухого остатка клея весовым методом.
Взвешивают на аналитических весах стеклянную или металлическую
пластину, наносят на нее тонким слоем смолу в количестве 1,5-2,0 г.
Взвешивают пластинку со смолой, затем ее помещают в сушильный
шкаф на 2 часа при температуре t=1005С. После сушки пластину со
смолой охлаждают и взвешивают с точностью до 0,01 г. Повторные
взвешивания производят через каждые 30 минут до получения постоянной массы. Содержание сухого остатка в клее рассчитывается по формуле
X 
A
 100%
B
(17)
где А – вес клея до высушивания, г;
В – вес клея после высушивания, г
Контрольные вопросы
1. Что такое клей? Что входит в клеевой состав?
2. Клей и смола – это одно и то же?
3. На основе каких смол бывают клеи?
4. Что называется вязкостью?
5. Чем отличается динамическая вязкость от кинематической?
6. Что называется условной вязкостью?
7. Почему измеряют условную вязкость клея, а не динамическую или кинематическую?
8. Какой прибор используют для определения условной вязкости клея?
9. В каких единицах измеряют условную вязкость?
10.Какую жидкость выбирают в качестве стандартной при определении условной вязкости клея?
11. Почему синтетические смолы токсичны?
12. Для чего смешивают клеи с водой?
13. Какое свойство смолы визуально определяют при смешивании с водой?
19
Лабораторная работа № 4
Защита окружающей среды при создании ДСтП
Цель работы: вычислить количество годового выделения загрязняющих веществ в атмосферу (т/год) при работе со смолосодержащими и клеящими материалами.
Теоретическая часть
Древесностружечные плиты, а также строительные и отделочные материалы на их основе традиционно широко и в возрастающих объемах используются в строительстве и мебельной промышленности. Ограничения
накладываются в связи с предельно- допустимой концентрацией свободного
формальдегида в воздухе жилых помещений, принятой в России. Один из
путей решения этой проблемы связывают с использованием акцепторов. Целью работы являлось исследование эффективности нового акцептора – модифицированного амидофосфата, в наибольшей степени снижающего содержание формальдегида без потери основных показателей древесностружечных плит. Исследовано влияние акцептора на прочность образцов. Проведен подбор общего расхода этого продукта.
Расчет парогазовоздушных выбросов загрязняющих веществ при
производстве ДСтП
В производстве древесностружечных плит в процессе пропитки
стружки смолой, горячего прессования, охлаждения, выдержки плит выделяются вредные парогазовоздушные смеси из расходуемых смолосодержащих материалов.
В процессе производства ДСтП основными технологическими операциями, при которых происходит выделение свободного формальдеги- да,
фенола и ацетона в зависимости от марки используемой смолы, яв- ляются:
– осмоление стружки;
– горячее прессование;
– выдержка готовых изделий.
Количество годового выделения загрязняющих веществ в атмосферу
(т/год) при работе со смолосодержащими и клеящими материалами следует определять по формуле:
М
где В – расход смолы, т/год;
В Кф
100
,
(18)
- 20 -
 – содержание вредного вещества в составе смолы, % (табл. 5.1);
Кф – коэффициент поступления вредных веществ в атмосферу, доли.
В атмосферу поступает 40 % от валового количества вредного веще- ства.
Распределение валового количества загрязняющего вещества по участкам:
– участок размещения главного конвейера и пресса
– 36,0 %;
– участок приготовления связующих
– 3,7 %;
– склад готовой продукции
– 0,3 %.
Расчет максимального разового выделения загрязняющих веществ в
атмосферу при работе со смолосодержащими и клеящими материалами выполняется по формуле, г/с:
G
В Кф Кп 10
(19)
3600
где B' – максимальный расход материала, кг/ч;
Kп – коэффициент приведения мощности выброса к 20-минутному временному интервалу.
Коэффициент приведения Kп согласно ОНД-86 принимается равным
единице в случае, если продолжительность производственного цикла (τ)
превышает 20 минут. В случае, если τ составляет менее 20 минут, то значение Kп определяется по формуле:

Кn 
1200
(20)
где τ – продолжительность производственного цикла, с.
Удельные выделения загрязняющих веществ на единицу массы некоторых смолосодержащих материалов в производстве ДСтП приведены в
табл. 5.
Таблица 5
Удельные выделения загрязняющих веществ на единицу массы некоторых смолосодержащих материалов в производстве ДСтП
Марка смолы
КФ-МТ
КФ-Б
КФ-Ж
М-70
Массовая доля, %
свободного
свободного
формальдегида
фенола
Карбамидоформальдегидные
0,30
—
0,90
—
1,00
—
Мочевиноформальдегидные
2,25
—
ацетона
—
—
—
—
21
Фенолформальдегидные
СФЖ-3011
1,00
2,50
СФЖ-3015
1,50
1,00
СФЖ-323
4,50
6,00
Меламиноформальдегидные смолы
СМ 60-08
0,80
—
Карбамидомеламинформальдегидные смолы
КВС
0,30
—
Мочевиномеламиноформальдегидные смолы
ММП
0,55
—
Смолы зарубежных марок
Экстер A (Финляндия)
0,10
0,40
Пляйофен 5103 (ФРГ)
3,80
2,90
—
9,50
7,00
—
—
—
—
—
Лабораторная работа № 5
Расчет выбросов загрязняющих веществ при механической обработке полимерных материалов
Механическая обработка пластмасс на оборудовании сопровождается
выделением пыли обрабатываемого материала в атмосферу, от следующих
операций:
– токарные и фрезерные;
– сверление;
– зачистка;
– крацовка;
– шлифование и полировка;
– обрезка.
Расчет выбросов загрязняющих веществ при механической обработке
термореактивных пластмасс (реактопластов) производится аналогично
вспомогательным операциям по формулам.
M'i = Mi Kп
Кп 
3600

,
(21)
(22)
Удельные выделения пыли при механической обработке реактопластов приведены в табл. 6.
21
22
Таблица 6
Удельные выделения пыли при механической обработке
реактопластов
Вид механической
обработки
Пылевыделение, г/кг материала
Изделия массой
Изделия массой
до 100 г
от 100 г до 2000 г
7,00
11,00
8,00
12,00
Перерабатываемый
материал
Токарные работы
Сверление
Зачистка на
наждачном круге
Крацовка
Полировка
Обрезка кромок
Фенопласты,
аминопласты,
волокниты,
стекловолокниты
-
13,00
2,00
1,00
5,70
2,50
1,50
9,8
Расчет выбросов пыли поливинилхлорида (ПВХ), т/год, выделяющейся при механической обработке ПВХ-изделий за год, определяется по формуле:
Мвыд = 3,6 К Т · 10–3 ,
(23)
где К – удельное выделение пыли технологическим оборудованием, г/сек
(см. табл. 3.3);
Т – фактический годовой фонд времени работы оборудования, ч.
Удельные выделения загрязняющих веществ при механической обработке ПВХ-профилей приведены в табл. 7.
Таблица 7
Удельные выделения загрязняющих веществ
при механической обработке ПВХ-комплектующих
Операция
технологического
процесса
Масса комплектующего, г
Механическая обработка
деталей на станках токарных, сверлильных, фрезерных
от 100 до 2000
Абразивная зачистка
менее 100
менее 100
22
Выделяемое загрязняющее вещество
Удельное выделение
на единицу оборуНаименование
дования (К), г/с
Пыль
поливинилхлорида
0,0181
Пыль
0,0535
0,0375
23
и шлифовка комплектующих
поливинилхлорида
от 100 до 2000
0,0642
Резка пилами ПВХ материалов сопровождается выделением пыли об- рабатываемого материала в атмосферу.
Максимальный выброс пыли ПВХ при резке материала определяется
по формуле, г/с:
Mi = 0,108 · 10–4 b v H δi,
(24)
где b – ширина распила, мм;
v – подача, мм/мин.;
H – толщина обрабатываемого материала, мм;
δi – плотность обрабатываемого материала, г/см³. Плотность ПВХ –
1,43 г/см3.
Валовый выброс пыли поливинилхлорида за год при резке ПВХ изде- лий
определяется по формуле, т/год:
Mгод i = 0,648 · 10–6 b L H δi,
где L – годовая длина распила, м/год.
23
(25)
24
Бельчинская Лариса Ивановна.
Новикова Людмила Анатольевна.
Дмитренков Александр Иванович
ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ДРЕВЕСИНЫ
Методические указания к лабораторным работам для студентов
по направлению подготовки 19.03.01 - Биотехнология,
профиль – Промышленная экология
24
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
6
Размер файла
596 Кб
Теги
среды, древесины, защита, переработки, окружающий
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа