На первой стадии, при воздействии температур на образцы, удаляется сорбированная вода, содержание которой составляет ~ 8 %. Начальная температура разложения отходов обработанных концентрированной H2SO4 составляет 250°С, с большими потерями массы. Для термообработанных при более высоких температурах (600°С) и окисленных отходов наблюдается повышение начальной температуры деструкции до 300°С и снижение потери массы.

Изменения в структуре материала исследовали также методом ИКС. Показано наличие в спектрах ИКС, (рис.6) исходных ООП глубокой полосы поглощения в области 3200 – 3500 см-1, связанных водородными связями ОН¯ групп. Полосы поглощения при 2923 см-1 следует отнести к валентным колебаниям СН3 групп, а при 2853 см-1 -к валентным колебаниям СН2 групп. Обнаружены также валентные колебания кольца при 1090 см-1, и мостика ( –С–О–С– ) при 1060 см-1 и 898 см-1 .

При термической обработке ООП, основным составляющим которых является целлюлоза, в интервале 300-500°С происходит зарождение микроструктуры углерода. Происходит дегидратация, гомолитический разрыв наименее прочных С-О-С и С-С связей внутри кольца и рекомбинация короткоживущих свободных радикалов с образованием графитизированных слоев.

У термообработанных при 400ºС ООП, кр.4, уменьшается интенсивность полосы поглощения ОН групп, практически исчезают полосы, соответствующие поглощению – С – О – С – глюкозидной связи (1060 и 898 см-1) и увеличивается интенсивность колебаний СН2 групп (2853 см-1).

По данным ИКС при термической обработке отходов высокими температурами (400, 500, 600°С), в составе всех образцов сохраняется органическая составляющая, т.к. сохраняются валентные колебания СН-связей СН2-групп. Происходит уменьшение содержания групп – OH при (3411см-1), CH3 при (2923см-1), CH2 при (2853см-1), CH при (3056см-1), увеличивается интенсивность пика при 1060см-1, который соответствует колебанию С-О-С связи. С увеличением температуры все эти явления наблюдаются в большей степени. Тоже наблюдается при комплексном воздействии термообработки и окисления. Это происходит в результате внутримолекулярной реакции с образованием внутрициклических эфирных связей. При коротком времени воздействия повышенными температурами происходит дегидратация, за счет этого возрастают пики колебания С-О-С связей с последующим разрывом основной цепи. В результате повышается термостабильность.

Определена насыпная плотность ООП, подвергнутых комплексной обработке(табл.4) Таблица 4.

Об изменениях в структуре материала можно судить также по водопоглощению.

Изучена сорбция воды

1. ООП термообработанных при Т= 600 ºС и серной и азотной кислотами

2. Исходных ООП термообработанных при Т=900 ºС

3. Исходных ООП обработанных серной кислотой

Из графиков видно, что наибольшей сорбционной способностью обладает образец, обработанный при Т=900°С, это объясняется более развитой активной поверхностью.

Восстановление сорбционной способности после многократного удаления влаги снижается незначительно.

2.4.Выводы и практические рекомендации

Показана возможность модифицирования отходов крупяных производств и их использования в качестве сорбционного материала. С использованием комплекса методов (ИКС, ТГА, водопоглощения, оптической микроскопии) изучены свойства целлюлозосодержащих отходов крупяных производств – отходов обмолота проса (ООП).

3.Раздел «Безопасность и экология проекта»

В процессе модификации отходов сельскохозяйственного производства используются вредное вещество - серная кислота, второго класса опасности.[42]

Серная кислота.

Физические и химические свойства. Маслянистая, в чистом виде прозрачная бесцветная жидкость. Тплавл.=10,35°С; Ткип.=330°С (с разл.); ρ=1,834 г/мл. С водой смешивается во. всех отношениях, выделяя большое количество тепла. Начиная с 200°С и выше выделяет пары SО3, которые с водяным паром воздуха образуют белый туман. Концентрированная H2SO4 - довольно сильный окислитель.

Токсическое действие.

Раздражает и прижигает слизистые верхних дыхательных путей, поражает легкие. При попадании на кожу вызывает тяже­лые ожоги, Аэрозоль H2SO4 обладает более выраженным токсическим действием, чем SO2.

Основными опасностями серной кислоты связаны с повышением отравлений и травматизма, поэтому требуют повседневного внимания к вопросам техники безопасности, производственной санитарии и пожарной безопасности. При нарушении режимов работы в этом производстве, а также при возникновении различных аварий и неполадок возможно попадание в рабочие помещения и зону обслуживания оборудования больших количеств пожаро - и взрывоопасных, токсичных веществ в виде газов, паров, что в ряде случаев приводит к возникновению взрывов, пожаров и отравлению рабочих. Особое внимание необходимо обращать на правильную организацию рабочего места, строгое выполнение требований обязательных инструкций, правил техники безопасности.

Основными опасностями являются:

1) химические ожоги серной кислотой при нарушении герметичности аппаратуры, трубопроводов, запорной арматуры;

2) термические ожоги жидкой серой, пароводяной смесью и при соприкосновении с горячими поверхностями аппаратуры, коммуникаций, паропроводов;

3) отравление сернистым и серным ангидридами при выбросе технологического газа в рабочую зону;

4) поражение электрическим током при нарушении изоляции электрооборудования;

5) механические травмы при неправильном обслуживании механизмов и агрегатов с движущимися и вращающимися частями;

6) взрывоопасность газовой смеси при неправильном процессе розжига газовых горелок и их неправильной эксплуатации.

Действие на кожу. Концентрированной H2SO4 вызывает сильное жжение. Если ее сразу же смыть водой, действие может ограничиться краснотой. В противном случае кислота быстро проникает вглубь тканей, образуется струп. При отпадении струпа обнажается глубокая язва. Заживление оканчивается образованием пло­ских рубцов или мясистых разрастаний, выступающих за края язвы. Тяжелые последствия может вызвать происходящее затем стяжение рубцов. Излечиваются ожоги в среднем в течение 6 недель. При очень большой поверхности пораже­ния - часто смертельный исход. Очень тяжелы поражения при попадании H2SO4 в глаза.