LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Розробка технології очищення вовняного волокна із застосуванням ультразвуку

мінеральних і жирових забруднень вовняного волокна, внаслідок чого водяний розчин ПАР утрачає миючу здатність при менших концентраціях забруднень.

Вивчено питання оптимізації процесу ОВУЗ. Основними критеріями оцінки ефективності очищення були: коефіцієнт очищення К0, умовно виражений у відсотках і який представляє відношення маси видалених до маси початкових забруднень, а також величина собівартості процесу З, грн.

Ступінь очищення вовни Ко вивчано в залежності від п'яти факторів:температури миючого розчину (t=15-75 0C), модуля ванни (М=10-90), концентрації ПАР (С=0-1 г/л), відношення маси волокна до потужності ультразвуку (Р=1,5-7,5 кг/кВт-год.), часу озвучування (=10-30 с.). Задача була вирішена за допомогою повного факторного планування експерименту типу 25 .

На основі експериментальних даних отримано слідуюче рівняння регресії:

К0 = 29,783 + 0,658t + 21,34С – 3,298Р + 0,34 + 0,077М

(1)

Величину собівартості процесу ОВУЗ З вивчено також у залежності від п'яти факторів:інтенсивністі ультразвуку (І=0,6-4 Вт/см2), температури миючого розчину (t=15-75 0C), модуля ванни (М=10-90), концентрації ПАР (С=0-1 г/л), відношення маси волокна до потужності ультразвуку (Р=1,5-7,5 кг/кВт-год.).

На підставі експериментальних і літературних даних для З отримано наступне рівняння:

З = (4,5 + М3/503*I)*(6,21 + 0,15t) + 136,06С1/10 + 247,27/Р (2)

Аналіз отриманих моделей показав, що всі вхідні чинники істотно впливають на процес ОВУЗ; якісне очищення (Ко=99 %) при низької собівартості може бути досягнуте при таких умовах: М=50, С = 1 г/л, Р = 4 кг/кВт-год., t = 75 0С, = 25 с. При цьому витрати води скорочуються на 73%.

На основі проведених досліджень, нами запропоновано механізм ОВУЗ. При проведенні очищення немає необхідності у витратах ультразвукової енергії на повне руйнування зв'язків між частками забруднень і волокном, які мають слабку взаємодію. У цьому випадку, очевидно, міцність зв'язку забруднень із поверхнею, що очищається, знижується за рахунок напружень, що виникають у гнучко-коливному волокні. Для повного руйнування цих зв'язків досить короткочасного впливу кавітації й інтенсивних акустичних плинів. Видаленню забруднень також сприяє набряк волокна і миюча дія ПАР.

Підвищення температури до 75 0С збільшує хімічну активність миючої рідини; одночасно в'язкість і поверхневий натяг знижуються, що приводить до збільшення ерозійної активності рідини і ефективності кавітаційного руйнування поверхневих плівок у звуковому полі. Найбільший ефект кавітаційного руйнування для води спостерігався в інтервалі температур 55-74 0С, що пояснює ефективність знайденого температурного значення. Крім того, при температурі понад 37 0С вовняний жир розм'якшується і плавиться.

Підвищення концентрації ПАР сприяє зниженню значення поверхневого натягу, що, у свою чергу, знижує роботу утворення кавітаційних каверн, і збільшує миючий ефект, але обумовлює збільшення піноутворення, що викликає зростання акустичного розсіювання і поглинання, внаслідок чого підвищення концентрації ПАР понад 1 г/л не доцільно.

У підрозділі 3.3 вивчено вплив різноманітних умов очищення на міцність вовняного волокна.

Найважливішим критерієм ефективності способу очищення вовняного волокна є здатність зберігати цінні природні властивості вовняного волокна. Проведене дослідження впливу миючих середовищ на ступінь набрякання вовняного волокна показує обернену залежність міцності від зміни діаметру вовняного волокна, що обумовлено ослабленням сольових зв'язків макромолекул кератину внаслідок гідролізу.

У ході проведеного мікроскопічного аналізу встановлено, що в процесі очищення вовни ультразвуком і ПАР у нейтральному середовищі, поверхневий шар волокна не піддається руйнуванню, тоді як при промиванні мильно-содовим розчином спостерігається деструкція лусочок вовни.

На фотознімках волокна, промитого традиційними способами, спостерігаються часточки забруднення, що свідчить про низьку якість очищення.

Оцінка показників міцності вовняного волокна, очищеного ультразвуком, здійснювало в порівнянні з показниками вовняного волокна, очищеного традиційними способами, такими, як миття мильно-содовим розчином, у розчині ПАР, у розчині ПАР із МРС, а також при замочуванні вовняного волокна на 10 годин у прісній та морській воді.

У ході дослідженнь встановлено, що при замочуванні вовни міцність волокна знижується на 0,7 сН у прісній воді, і на 0,6 сН - у морській. При промиванні вовни в розчині ПАР і в розчині ПАР із МРС, міцність волокна знижується на 1 і 0,6 сН відповідно.

При промиванні вовни в мильно-содовому розчині, міцність волокна знижується на 2,1 сН, що свідчить про руйнацію поліпептидних ланцюгів макромолекул кератину вовни.

Слід зазначити позитивний вплив добавок МРС: добавка МРС зменшує набрякання волокна, тому що катіони МРС сорбуються волокном вовни, збільшуючи електронегативність волокна, що сприяє зниженню розміру дифузійного шару і не дає волокну набрякати, сприяючи збереженню міцності та зменшенню звалювання.

У процесі ОВУЗ волокно вовни не втрачає міцність, тому що знаходиться у водному середовищі з умовою попереднього замочування не більше 1 хвилини, що обумовлює незначне набрякання вовняного волокна і виключає його звалювання.

У підрозділі 3.4 досліджено шляхи інтенсифікації процесу ОВУЗ.

Основу миючої дії ультразвуку становлять кавітація й акустичні течії. Інтенсифікація процесу ОВУЗ можлива в напрямку підвищення миючої здатності розчину, інтенсивності кавітації, акустичних течій, зменшення значення акустичного поглинання вовномийного середовища. На основі проведеного аналізу існуючих методів очищення, було вивчено вплив таких інтенсифікуючих чинників на процес ОВУЗ, як очищення миючими композиціями, омагнічування водних середовищ, попереднє замочування з наступним віджимом, упорскування концентрованого розчину ПАР у зону очищення.

Досліджено вплив властивостей ПАР і миючих композицій на ефективність видалення забруднень вовни. Використання миючих речовин у процесі очищення вовняного волокна необхідне і є важливою проблемою у виробництві ПОВ. Від ефективності миючого засобу залежить не тільки якість, але і собівартість митої вовни. Основними критеріями ефективності ПАР є показники миючої, змочуючої, піноутворюючої здатностей а також здатності знижувати поверхневий натяг води.

Дослідження властивостей індивідуальних ПАР показало, що найкращі показники з досліджуваних аніоноактивних препаратів має сульфонат натрію (СФН, (CnH2n+1CmH2m+1)CHSO3Na, n+m=11-17), із неіоногенних препаратів - неонол АФ9-8,-10,-12, що обумовлено оптимальним ступенем оксиетилування. Дані речовини мають малу піноутворюючу здатність, що обумовлює менші втрати ультразвукової енергії.

Досліджено миючі властивості композиції сульфонату натрію з неонолами АФ9-8,-10,-12. Встановлено, що суміші неіоногенних і аніонактивних ПАР в співвідношенні 1:10, відповідно, мають більш високі показники миючої здатності, ніж розчини індивідуальних препаратів. Проте значно більший миючий ефект спостерігається при доданні до розчинів ПАР МРС. При цьому знижується поверхневий натяг розчину а також витрати ПАР на 28,3 %. Максимальний миючий ефект досягається при концентрації МРС 12 г/л, подальше підвищення концентрації не збільшує миючої здатності ПАР.

У такий спосіб показана доцільність використання в процесі