Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Утилизация крупнотоннажных отходов для модификации защитных покрытий

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Утилизация крупнотоннажных отходов для модификации защитных покрытий"

ДОНБАСЬКА ДЕР1АВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА 1 АРХІТЕКТУРИ

На правах рукопису АНІЩЕНМЗ ВІКТОРІЯ ОЛЕКСАНДРІВНА

УДК 502.7+577.4:614,3:/620.193:620 Л97.3,6/

УТИЛІЗАЦІЯ БАГАТОТОШШНИХ ВІДХОДІВ ДЛЯ ЮДШІКАЦІЇ ЗАХИСНИХ ІСКРИТЬ

Спеціальність ІІ.ОО.ІІ - охорона навколишнього середовища і раціональне використання природних ресурсів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Донецьк - 1995

Робота виконана на кафедрі хімії і конструкційних матеріалів Чернігівського технологічного інституту

Науковий керівник: доктор технічних наук професор В.Г.Старчак

Офіційні опоненти: академік АН ЗІ України доктор хімічних наук професор Ю.Б. ІЗисоцький

' кандидат технічних наук

доцент іЗ.П. Корольов

Провідна організація: Ровенське державне хімічне підприємство

/РАХП/ "Азот" ■

Захист дисертації відбудеться •£- 1995 р. в_____год.

на засіданні Спеціалізованої Ради ДС2?;ОІ.ОІ. у Донбаській Державній Академії будівництва і архітектури /ДДАБА/ за адресою___________

Україна, 339023 Донецька обл., ъул. Державина, 2_______________________

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці ДДАБА.

■ Автореферат розосланий гЛЯР-ї&Ілі) 1995 року

Вчений секретар Спеціалізованої Ради, д.т;н.. професор

Братчун В.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

■ Актуальність роботи. Якісний стан навколишнього середовища у багатьох випадках залежить від удосконалення методів протикорозійного захисту і ефективності утилізації промислових і сільськогосподарських відходів. Одним із основних напрямків використання відходів виробництва є протикорозійна техніка. Але, ця важливіша народно-господарська задача ще недостатньо розроблена, особливо в області захисних покрить для агресивних середовищ в умовах корозії сталі під напругою.

Мета роботи полягала в теоретичному і експериментальному обгрунтуванні ефективності утилізації деяких відходів виробництва для модифікації захисних покрить і підвищення дієвості охорони навколишнього середовища; у вивченні основних закономірностей впливу інгібітованих лакофарбових покрить на корозію сталі під напругою в агресивних середовищах з різним значенням рН.

Для реалізації указаної мети в роботі були поставлені такі основні задачі:

1. Визначити ефективність утилізації деяких промислових і сільськогосподарського відходів виробництва у протикорозійному захисті для підсилення охорони навколишнього середовища.

2. Установити основні закономірності впливу інгібіруючих добавок у лакофарбові покриття на парціальні супряжені електродні процеси корозії і на цій підставі здійснити вибір найбільш оптимальних із них.

3. Вивчити захисні і фізико-механічні властивості інгібітованих покрить на основі вторинної сировини у умовах корозії під напругою.

4. Розробити і впровадити практичні рекомендації у виробництво, а окремі наукові розробки - в учбовий процес.

Наукова новизна:

1. Вперше для ряду органічних сполук і деяких відходів виробництва визначені показники забруднення навколишнього середовища і екологічної небезпеки: індекси токсичності, орієнтовно небезпечні і допустимі рівні забруднюючих речовин у грунті, воді, робочих зонах.

2. За допомогою ентропії інформації із залученням функції Шеннона вперше установлена кількісна залежність між неспеціфічні-стю дії інгібіторів, кінетичними параметрами електродних процесів

і захисними властивостями інгібіторів для захисних покрить у ряду 4-х похідних 2-меркаптобензімідазолу.

3. Показано вплив деяких похідних ізонікотинової кислоти і четвертинної солі амонію на катодну реакцію виділення водню і анодне розчинення металу у середовищах з різним значенням pH.

4. Визначена за комплексною системою протикорозійна активність відходів виробника /масла ПОД, КУБ моноетаноламіну, НДК-низькомолекулярних дикарбонових кислот, рамрода і ін/ і теоретично обгрунтовано перспективність їх використання у інгібітованих захисних покриттях для корозійних і корозійно-наводнюючих середовищ в умовах корозії під напругою металовиробів.

Практичне значення і реалізація роботи:

1. Розроблено практичні рекомендації для використання багат< тоннажних відходів РДХП "Азот" для захисту сталі в умовах кислотної корозії.

2. Впроваджено наукові розробки і практичні рекомендації з утилізації відходів виробництва для підвищення захисних властивостей інгібітованих покрить на РДХЛ "Азот" і ВО "Пожмашина".

3. Одержані показники екологічної і корозійної небезпеки відходів виробництва і їх компонентів дозволять підвищити ефективність еколого-корозійного моніторингу.

Окремі розробки дисертації знайшли практичне використання у учбовому процесі.

На захист виносяться положення:

1.^Екологічна оцінка відходів виробництва і їх компонентів, N-,0-,5-вмісних органічних сполук

2. Установлені закономірності впливу 4-х похідних 2-меркаптобензімідазолу, 5-ти ізонікотинової кислоти, четвертинної солі заміщеного амонію на корозійно-електрохімічну поведінку сталі у кислих середовищах.

3. Основні характеристики фізико-механічних і захисних властивостей інгібітованих покрить на основі вторинної сировини.

Розроблені практичні рекомендації з використання багато-тоннажних відходів РДХП "Азот" у протикорозійному захисті.

Апробація роботи. Матеріали дисертації були представлені і доповідались на ряді науково-технічних спеціалізованих конференцій: на Міжнародній науково-технічній конференції "Экология промышленного региона "/Донецьк, травень, 1993 р./, на 8-Міжнародній конференції з механіки руйнування матеріалів /м.Київ, червень,

з

1993 р./, на Міжнародному семінарі "Химия и технология прогрессивных полимерных композиционных покрытий" /м.Київ, грудень,1993 р./, на республіканський школі-семінарі "Защитные металлические и неметаллические покрытия" /м.Алувта, травень, 1994 р./, на Міжнародній конференції "Благородные и редкие металлы" /м.Донецьк, вересень, 1994 р./, на Міжнародному симпозіумі "Непрерывное экологическое образование и воспитание населения городов. Концептуальные и научно-методические аспекты проблемы" /м.Запоріжжя, вересень,

1994 р./, на IX всеросійській нараді "Совериенствование техноло-

гии гальванопокрытий" /м.Кіров, жовтень, 1994 р./, на Міжнародній науково-технічній конференції "Экология химических производств" /м.Северодонецьк, жовтень, 1994 р./, а також щорічних науково-технічних студентських конференціях і професорсько-викладацького складу ЧТІ з 1989-1994 рр. •

Публікаціт. За результатами виконаних досліджень опубліковано II робіт /2 статті, 2 доповіді, 5 тез. доповідей, І науково-методична розробка/. Результати дослідження входять в 4 господарсько-договірні г/д НДР і 2 держбюджети д/б НДР :

1. Г/д НДР № 5-ЗІ-0І і 5-ЗІ-ОІа "Розробка експериментальної технології одержання і виготовлення дослідної партії захисної композиції. Дослідження захисних покрить водобаків пожавтоцистерн, стійких до агресивних середовищ. Замовник - ЧВО "Пожмашина", 1989-1990 рр.

2. Г/д НДР № 8-35-01 "Розробка інгібітованих захисних покрить для внутрішніх поверхнь резервуарів нафтопродуктів". Замовник -ЧОУ "Чернігівнафгапродукт" /1989 р./.

3. Г/д НДР > 53-175-01 "Обслідування стану впливу корозійного середовища на. обладнання і трубопроводи очисних споруд заводу

і методи захисту від нього". Замовник - Гнедінцевський завод по переробці газу і стабілізації нафти" /І990-І99І рр./.

В 1-3 автор дисертації був виконавцем /творча участь - 10 %/.

4. Г/д НДР № 378/937 "Дослідження екологічної ситуації при дії корозійного середовища на очисні споруди РДХП "Азот" і вибір засобу зменшення екологічного збитку". Замовник - Ровенське ДХП "Азот"./І992-1994 рр./ Автор дисертації був відповідним виконавцем /творча участь - ЗО %[.

5. Д/б НДР 12/92 "Дослідження і вибір оптимальної інгібі-рупчої добавки для підвищення антікорозійних властивостей покрить /Проблема "Розробка інгібітованих захисних покрить з застосуван-

ням вторинної сировини!/'. Автор дисертації був відповідальним виконавцем /творча участь - 50 %/. /І99І-І992 рр./.

6. Д/б НДР № 36/94 "Ціленапрямлений пошук інгібіторів корозії за аналізом електронної будови органічних сполук з врахуванням явищ "синергізму-антагонізму". /Проблема "Розробка інгібіто-ваних захисних покрить і інгібіторів корозії з використанням вторинної сировини"/. /1993-1994 рр./. Творча участь - 20 %.

Роботи 5 і б виконані в ЧТІ.

Науковий керівник уоіх робіт - д.т.н. професор В.Г.Старчак.

' Структура и об’єм роботи. Дисертація складається із предумо-ви. і 5 глав, висновків і бібліографії. Викладена на 174 стор., машинописного тексту, містить 17 рисунків, 65 таблиць, 3 додатки. Бібліографія включає 233 найменування.

‘ ЗМІСТ РОБОТИ

В передумові обгрунтовується актуальність вибраної теми, мета і задачі, дана загальна характеристика роботи, показані наукова новизна, практичне значення і реалізація роботи.

Перша глава являє собою аналітичний огляд літератури, в якому показано, що утилізація відходів виробництв є надійним засобом охорони навколишнього середовища, і акцептовано увагу на необхідність продовження дослідів в цьому напрямку. Розглянуті забруднен ня навколишнього середовища продуктами корозії, екологічний збиток від розміщення у природному середовищі неутилізованих відходів. Підкреслюються екологічні проблеми корозії, їх актуальність. Дані приклади утилізації промислових та сільськогосподарських відходів у протикорозійному захисті. Показано підвищення ефективності захисту сталі лако-фарбовими покриттями /Л§П/, особливо на основі вторинної сировини, в умовах корозії під напругою в агресивних середовищах. На підставі аналізу літературних даних узагальнені нез'ясовані питання, відзначена обмеженість експериментальних та теоретичних данних щодо еколого-економічної оцінки утилізації відходів виробництва у протикорозійному захисті покриттями, вибору інгібіруючих добавок для підвищення ефективності дії захисного покриття, а також сформульовані основні задачі роботи.

В другій главі описані об'єкти і методи досліджень.Експерименти проведені на зразках сталі Ст 3, 20, 45, 65Г і зварних

з’єднань низьколегованої трубної сталі І7ГІС. Вибір їх* обумовлений широким використанням для різних металічних виробів, технологічного обладнання, тощо.

Як робочі середовища використовували розчини хлороводневої і сірчаної кислот рН 0 І 2, а також корозійні /типу 3# ІЗаСІ/ і коро-зійно-наводнввчі !% КаСІ+^З, НСІ+^3/ середовияа. Вибір електролітів пов'язаний з їх широким використанням у практиці кислотних промивок, активування, знежирювання і т.ін. Крім того, частина експериментів проведена у високонінералізованих робочих середовищах» які реально мають місце на практиці. Вибір покрить пов'язаний із замовним виконанням госпдоговірних НДР. Досліджували ЛФП на основі модифікованих відходами алкідних /гліфталевих/ та епоксидних смол.

Як інгібіруючі добавки використовували гетероциклічні, азоли /2-меркаптобензімідазоя та його похідні - 4 сполуки, четвертинні солі заміщеного амонію та деякі похідні ізонікотинової кислоти /5 сполук/. Як відходи виробництва РДХП "Азот": КУБ моноетаноламіну /КУБ/, НЖ /низькомолекулярні дикарбонові кислоти/ і т.ін., а також фосфоліпіди і сільськогосподарський відхід - пропахлор /раирод/.

Проведені корозійні випробування за комплексною системою /гра-ві- волюмометрія, електрохімічні дослідження - на потенціостаті П-5827М, зняті електрокапілярні криві, розрахована за програмою для персональних комп'ютерів ІВМ РС АТ /нова СІ/ 0?-електронна густина на реакційних центрах молекул, та ін. Фі зико-механічні дослідження та випробування зразків із захисними покриттями на малоцикло-ву втому /машина ІП-2/, корозійне розтріскування при сталій напрузі проводили за стандартними методиками.

Екологічні дослідження передбачали розрахунки показників екологічної небезпеки і забруднення навколишнього середовища відходами та їх складовими, зокрема розрахунки індексів і класів токсичності, ступеня небезпечності відходу, орієнтовно небезпечних рівней впливу сполук - ОНРВр 3 , орієнтовно допустимих рівней - ОДРГр, ОДР0 і 0ЛРпр /в робочих зонах -р.з., грунті - гр, воді - в і продуктах -пр/, тощо.

Третя глава присвячена розробці лако-фарбових покрить на основі алкідних /гліфталевих - ГФ/ і епоксидних смо» /ЕП/, модифікованих відповідно багатотоннажним відходом виробництва капролактаму - маслом ПОД /МЦ/ і коксохімічних підприємств - кам'яновугільною смолою /КВС/.

Ефективність інгібірування з МП в агресивних середовищах, особ-

ливо в сірководневих, досить значна /табл.І, рис.І/: коефіціен' гальмування електрохімічної корозії $с, катодної реакції і анодного розчинення металу уа, за даними гравіметрії , воді вої деполяризації %н, малоциклової водневої втоми - МЦВВ і пітно зростають в порівнянні з НСІ, без /максимально за 2, більш, ніж на два десятинних порядка/. МЛ цілком стримує кисне] деполяризацію /Дл * 0/, на 50 % . зростає інгібірування малоцю вої корозійної /МІКВ/ втоми у корозійно-наводнюючому середо] Великі значення і Хн в порівнянні з вказують на помітні вклад хімічного механізму в загальне гальмування корозійного П] цесу. МЛ в складі захисного покриття на Г$-0І забезпечує достаї рівень захисту від МЦКВ на стаді 20. Тоді як композиції без КП зовсім не захищають сталь від корозії під напругою / табл.2/.

’ Але низькі значення ступеня захисту від МЦКВ на сталі 65Г от МЦВВ на сталі 20 визначили напрямок пошуку підвищення ефекті нооті захисної • дії шляхом застосування інгібітованих покрить.

Таблиця І. Ефективність інгібірування корозії сталі 20 в . НСІ рН І /І/ і НСІ+Н2Б рН І /2/, [СІ"] «І моль/л

*_____________________

Сеое-І Коефіцієнти інгібірування* • * ! Захис*_

довище *—д-------------- ---- — і,—........ . ------ -----! ЙЦВВ-,

і Хс і Ук і Аа ! Ут ! *н ! Хсь .gflV.it! К.іС ! '

1 2,7 1,1 3,8 15,1 6,2 95,8 10,0 90,0 113,7 0,

2 13,2 17,2 10,6 244,6 731,2 Повний 0 100 164,7 І,

Таблиця 2. Захисні властивості композицій в 3 % ИйОІ і в % ЯаСІ+І^З, сталь 20, £“0,3

Композиції ! Ккр ! К, % ! Кн, %

Г*-0І +1# МП 2,0 91,3 7,2

ГФ-ОІ +16% МП 2,5 94,6 9,7

ГФ-ОІ без МП 1,0 0 0

Результати експериментів по використанню фосфоліпідів /ФЛ/ сильномінералізованих агресивних середовищах Гнединцевського за: ду по переробці газу і стабілізації нафти, Ровенського ДХП/РДХі для захисту від корозії /рис.2/ показали їх перспективність

*І»5; “І»3; /сталь 20/ для введення в захисні покриття /на Г«

ЧИ

°-1 в < 2 Рис.І. Поляризаційні криві на сталі 20 в

0,1 н. НСІ^З; І - без інгібігора,2- з добавков масла ПОД

Рмс.2. Поляризаційні катодні /І-1»/ і анодні /І-*»/ криві при корозії під напругоп / £“0.6/ сталі 20 в Ін.Р^ЗО^ з добаисоп фосфоліпідів/ФД/.

2,5...7,5 масс.£/. Ефективність їх сумісної Присутності з МП зи но вища ніж без МП /на 20-25 %/.

Ефективність захисту від МЦК.В з ЕП-773+КВС /1:1/ знаходила на рівні ЕЛ-773, а від МЦВВ навіть на 12 % вище. Це обумовлює значну /50 %! економію дефіцитних епоксидних смол.

Для підвищення ефективності захисту сталі від корозії під пругоп захисними покриттями проведено експерименти з вибору опт мадьних інгібіруючих добавок /10 сполук/ в покриття в рядах И-, З-вмісних органічних сполук /табл.З/.

Таблиця 3. 0Ґ -електронна густина на РЦ і коефіцієнти інгібірування корозії сталі 20

1н

! -електронні заряди на атомах ! азот БІ-кільця ! !,

П ! Ніі С1рка !

Ха I їґх

І. +0.1507 +0,0877 -0,3618

+о*і8?7 _0,5568 +о*3989 +0,1705 +0,0877 +0,3638

2,6 4,0 1,0 1,3

г-(\Г;Н +0,0674 -0,0942 +1,0984 -0,7977 2,8 6,0 0,7 0,9

Хй'Б-СНіСООН

З.іїтУ-СНі +0,0533 -0,3718 -0,1029 -0,8352 6,9 10,0 4,0 8,0

5-СНаЄООН -СНа

'І5ЧН2“С-ЛН-^Нг

^ \0,0697 -°’г57в -О.от -0,8215 4,8 7,9 2,0 4,0

Пояснити одержані результати можна в рамках утворення макр< циклічних металохелагних комплексів і металохелатів з {Г-зв'язке ми. Похідні 2-МБІ містять полідентатні ліганди: пірольний /Н^/, піридиновий /Яу/ атоми азоту, тіольну /-5Н/, карбонільну />Сж0у тіоефірну /-9-/ групи. В. таких системах одночасно може мати місі як монодентатне, так і бідентатне внутрішньомолекулярне і міжмоі кулярне зв'язування металу за рахунок водневих зв'язків, електрс

статичних сил Ван-дер-Ваальса і координаційних зв'язків М-Ь шляхом 0-і {£-зв'язування. Останнє можливо як по (Ег-донорно-акцеп-торному /з утворенням (ІГ-розлихляючих молекулярних орбіталей -МО, так і $ -дативній взаємодії з переносом -електронів на електроно-дефіцитний ліганд М- Ь і утворенням {Г-зв’Язуючих МО. Певний вклад в захисний ефект вносить ^-електронна взаємодія бензольного кільця з металом.

Похідні ізонікотинової кислоти /Ін 5-9/ мають такі показники захисту: -15,3...21.9; Ун - 2,0...3,3. На зварних з'єднаннях

сталі І7ГІС показана ефективність інгібіторного захисту Ін ІО/по-лікерної четвертинної солі заміщеного амонію з поверхно-активним катіоном і аніоном /рис.З/.

Рис.З. Поляризаційні криві на зварних з’єднаннях сталі І7ПС в 3% ЯаСІ + Н^З з добавкою Ін 10.

Відходи Ровенського ДХП "Азот" як інгібіруючі добавки мають • таку ефективність в НСІ, pH 0, І, 2,ІСІ~]аІ моль/л: *1,8...2,8,

^-1,4...3,6, уа-І,6...2.8, Їт-“3,9...І0, £„=3,5...5,9 /рисЛ/.

Рис. Поляризаційні катодні /1-6/ і анодні /І-б/ криві стаді 20 в 0,01Н НСІ: С^Н=І г/л:

Ч 2-2'- /К+Н/. 3-3'- КУБ. 4-ї - НДК;С1н-2 г/л:

Ї-Ґ- КУБ, 5-5'- НДК, 6-6'- без 1н.

Захисний ефект у сточній воді ГЗ з ПГ і СН иа сталі 20 ку(

вюс продуктів смоловаділителя /3/ - куб моноетаноламіну і кубої

залишків /2/ дистиляції капролактаме у співвідновенні Ііі макс* пальний для анодної реакції / Кй я 16,7/, а у співвідношенні 1,5:1 - для катодної реакції / ^К“І6,7/. Ефективність сільськогосподарського відходу /рамрод/ у хлоридних середовищах рН І... складає: У0 - 1,7...2,5, ^ - 2.6..,ІМ. Ка -1,7...5,0/рис. Механізм дії останнього зв’язаний з протонізаціею інгібірупчих частинок в об'ємі розчину, з утвореннямзарядаених онієвих сполу

*• - "<І* * 5* [К - " < її **20'

але негативне значення -потенціале /-0,37 В/ указує, що ві не діє як каті он о-активний Ін. Скоріве інгібірування зв’язано з утворенням адсорбованих комплексів на поверхні металу за рахуної

'* неподіленої пари електронів азоту за участю вакансій у«3-зонах атомів Ре /які утворюються при руйнуванні протонованих частинок

Ін: І]

Ік и ч 5^ вдСі

Рис.5. Поляризаційні катодні /1-7/ і анодні • '

/І-З', ^~І/ криві сталі 20 в хлоридних середовищах: 1-5 - С^-ІО ммоль/л; 3,6 - С|н»2,5 ммоль/я 2,^,7 - без 1н; Ін - с/г відход Рамрод.

Таким чином, багато досліджених інгібірупчих добавок, в т.ч. відходи промислового і сільськогосподарського виробництва, проявили достатньо високий захисний ефект у різних агресивних середовищах, чо дало можливість використати їх для підвищення ефективності захисту від корозії під напругою лако-фарбовими покриттями на основі вторинної сировини /табл.5, 6/

Кращі результати одержані на інгібітованих захисних гліфталевих покриттях /ІЗП/ з інгібірувчими добавками - відходами виробництв - КУБ і Рамрод А/ і /5/, в на ЕПС+К8С з 1н 10 /7/ і /Ю/. '

Таблиця 5. Захисні властивості композицій на сталі-20 щодо МЦКВ /К/, МЦВВ /Кн/ .

' Захисні композиції

• 2 ! з ! ! і» ! 5 •' 6 •' 7 ! 8 ! 9 ! :

2,5 3,4 57,3 95,8 93,9 76,4 96,5 58,2 53,7 9і

Кн. % ! 15,1 21,6 30,2 32,6 35,7 37,8 52,9 48,3 39,5 5!

І - 5 - на основі.Г§-0І: 1-3 2,5% §Л, без МП, 2-3 2,5% ФЛ+І$ і

З - 2 + 1н І, 0.05 нас.}, 4 - 2 +1н КУБ, 0,5 мас.2, 5 - 2 +

+ Ін Рамрод, 0,5 мас.#; 6 - на основі ЕПС + КВС /їїІ/, 7 - 6 +

+ Ін 10, 8 - ЕД-40 + Ін 10, 0,5 мас.#, 9- ЕД-40 + Ін 9,1,0 мас.

10 - ЕД-20 + КВС /Іхі/+ Ін 10, 1,0 мас.2. .

Таблиця 6. Малоциклова втома сталі 65Г з інгібітоваяими покриттями на вторинній сировині/^ =1071, £=0,34/ х

. . ! ' Нн

Захисні композиції ----------------------------—:-----------

! І ! ! 2 ! І ! ! 2

- 734 344 368 265

ЕПС + КВС 1080 660 706 310

ЕПС+КВС+Рамрод 1274 825 805 419

ЕПС+КВС+Ін 10 1285 858 840 434

ЕПС+КВС+Ін 10 + фосфогіпс 1245 815 790 419

^1-3% МаСІ, 2-3% НаСІ + Н23

Фізико-механічні властивості плівок інгібітованих захисних покрить /ІЗП/, одержаних на основі ГФ і ЕП -смол, модифікованих відходами виробництва,, відповідно - маслом ПОД і КВС, приведені в габл.7.

Таблиця 7. йзико-механічні властивості плівок

___________________інгібітованих захисних покрить___________

! Показники

Компо- !час висихання!твер- імі цність!стійкість '.випробування зиції !до ст.3,18- !дість Іплівки .'плівки до!в вологій ка-

!22 С, год !плівки!при уда-!води, год!мері,І5 доб.

_______________________'.ум.од. !рі ,Дж !______!Стан Металу

І! 2 . .! З ! 4 ! 5 ! б

вим^и за не бїлі~р ?4 не мен. не мен. не менше не нормується

.... т- ~г 2 ! 3 ! 4 ! 5 ! 6

ГФ + «2,5 /з МП/ 24 0,50 5,2 без змін. Пухірці на окремих ділянках, окремі крапки корозії

ГФ+КУБ 0,5 мас.#/з МД/ . 24 0,42 5,3 —"— Ділянки дрібних пухірці в, до 10%. Ме-чистий

ЕД+КВС /І:І/+ + Ін 10 22 0,40 5,3 —"— Пухірці відсутні, Ме -чистий

ЕП+КВС /1:1/+ + Ін 10 21 0,41 5,3 —"— Ділянки дрібних пухір-ців, Ме - чистий.

В четвертій главі описана еколого-економічна оцінка ефективності утилізації відходів, розраховані індекси токсичності і класи небезпеки неутилізуемих відходів, економічний ефект від їх використання для протикорозійного захисту. • ‘

Аналіз токсичності складових відходів РДХП "Азот" показав, що багато показників санітарної оцінки хімічних речовин відсутні в довіднюсовій літературі. Тому були проведені розрахунки екологічної небезпеки сполук, які входять у відходи /табл.8/.

Таблиця 8. Результати оцінки екологічної небезпеки .

відходів, їх компонентів.

Показники

Назва відхода ! онрвп,і пя І р.з! ЛДзд Імг/м3 ! !иг/кг І ОДР Цндекс * “ :токсич-! мг/кг іності К

НДК: ! І ! 2 ! 3 ! 4 ! 5

Малонова кислота 2,9 181,2 0,99 1,23 5,0

Янтарна кислота 3,3 206,2 1,03 1,235 8,1

Глутарова кислота 3,6 225,0 1,05 1,24 5.5

Адипінова кислота 4,6 250,0 1,09 1,25 9,0

Оксалатна кислота - - 62,5 0,84 1,23 И,9

Мідь - - - - 3,5

КУБ - - 1,57 1,32 2,64

‘ Примітка,

П клас небезпечності - високо небезпечні відходи /внв

П клас иебез-дечності /внв/

И

Назва відхода! І ! 2 ! 3 ! 4 ! 5 ! 6

Рамрод - - - 2,45 П клас н печності соко неб ний відх

1н 10 четвертинна полімерна сіль заміщеного амонію 8,5 - - - - і клас н печності помірно печні ре

Порівняльні розрахунки екологічного збитку до і після ; лізації відходів РДХП "Азот" на прикладах утилізації 500 т і ла ПОД і 10 т КУБ як інгібіруючих добавок в електроліти і лі -фарбові композиції /1000 т ПОД, Ч т КУБ/ показали, що еколої ний збиток забрудненнч водойм по наближеній оцінці знихуєтьі 6,908 млн. крб., а від забруднення грунту при утилізації 90 НДК /електроліти і біля 70£ фосфогіпсе /замість пасивуючих і ментів, наповнювачів - талька, барита - в ЛФП/ - 2,054 млн.і /у цінах 1990 р./.

Економія за скасування платежів за забруднення грунту с ськогосподарським відходом Рамрод і промисловим відходом РД) "Азот" - КУБ при їх утилізації у протикорозійному захисті с новить: Рамрод - 685000 крб/т, КУБ - 205560 крб./рік.

Таким чином, утилізація досліджених промислових і сільс господарських відходів для модифікації захисних покрить з де ками 1н забезпечує ефективний захист від корозії під напруге тим самим надійну охорону навколишнього середовища і нормалі цію екологічної ситуації.

В п'ятій главі представлені результати по впровадженню укових розробок у виробництво, учбовий процес.

На підставі проведених досліджень були розроблені і впр жені на РДХП "Азот" практичні рекомендації по утилізації від НДК, КУБ і ін«і для інгібірування електролітів і полімерних -фарбових композицій /додаток І/. Творча участь автора, як ві вхдального виконавця - ЗО %. ■

В рамках програми "Підвищення технічного рівня, якості, дійності і ресурсу пожмашин /* 303 р/68/ проведені фізико-ме нічні випробування інгібітованкх захисних покрить у провідні

ІЬ

на Україні організації з проблем захисту від корозії - Фізико-механічрому інституті АН /країни, відділі корозії: одержано позитивні результати, що дало можливість впровадити дослідну партію і практичні рекомендації на підприємстві "Пожмашина" / г/д № 5-31 01а, 28-93-01/. Творча участь автора - 10 % /додаток 2/.

Окремі результати роботи використані в курсах "Промислова екологія", "Охорона навколишнього середовища", що відображено в опублікованій методичній розробці для самостійної роботи студентів і інпих,також опублікованих науково-методичних роботах. Творча участь автора - 15 %. Розроблено програми для персональних комп'ютерів IBM PC AT /мова СІ/ для контролю еколого-корозійної ситуації /додаток 3/, які використовусться студентами у дипломних проектах. . "

ВИСНОВКИ “

1. Теоретично і експериментально обгрунтовано ефективність утилізації ряду відходів виробництва для модифікації захисних покрить в умовах корозії під напругою і підвищення дієвості охорони навколишнього середовища: масла ПОД у. композиціях на гліфталевих смолах, кам’яновугільної смоли у складі епоксидних смол. У результаті досягається економія 15-16 % харчової сировини /рослинні олії/ у гліфталевих захисних покриттях і 50 #-на економія дефіціт-них епоксидних смол.

2. Вперпе проведено екологічну оцінку небезпеки ряду індивідуальних органічних сполук, промислових еідходів: на основі біологічної активності хімічних зв’язків визначено індекси токсичності окремих компонентів відходів, їх клас токсичності і ступінь небезпеки на прикладі багатотоннажних відходів РДХП "Азот"; розраховано орієнтовні небезпечні рівні впливу досліджених органічних добавок - 0НРВ_ а , їх орієнтовно допустимі рівні - ОДР--,

/Г* . *

ОДРд і 0ДРПр /у грунті, воді, продуктах/.

3. Здійснено вибір оптимальних інгібірувчих добавок для лакофарбових покрить на підставі установлених основних закономірностей впливу інгібіторів - 1н на парціальні супрякені електродні процеси корозії: вперше, з використанням функціі Шеннона, одержано кількісну оцінку неспецифічносгі дії інгібірувчих добавок,кінетичні параметри катодного виділення водню і анодного розчинення сталі для ряду N-,0-,S~bmxchhx органічних сполук /4 сполуки/, з використанням електронної будови інгібіторів, характеристик їх адсорбційних і захисних властивостей виявлені найбільш ефективні

/' •' із них: ук=10, іСа=4,0, іс-6,9. Ефективність дії Ін зростає nj наявності йодиду калію: ЇК=І2,7; ^а=б,3, ^с~9,б /CjH а 2,5 ммоль/л, C^j =0,05 ммоль/л/.

4. Вперше вивчена ефективність інгібірування у ряду похі; них ізонікотинової кислоти /5 сполук/, визначені вклади воднеї і кисневої деполяризації, електрохімічного і хімічного механі: корозії; інгібіруюча дія четвертинної солі заміщеного амонію, фосфоліпідів і ін. на зварних з'єднаннях сталі І7ГІС і протикс зійна активність багатотоннажних відходів хімічних виробництв: капролактаме - масла ПОД, КУБ моноеталаиіна; адипінової кислот низькомолекулярних дикарбонових кислот - НДК і ін.

5. Досліджено захисні і фізико-механічні властивості інгі бітованих покрить на основі вторинної сировини: масла ПОД /з ф фолі підоми, і з інгібіруючими добавками - Ін 10, а також відходо

КУБ/, KBG /з Ін 9, 10 і добавкою Рамрод/ і визначені найбільш ефективні із них в умовах корозії під напругою: на основі гліф левих смол - з 15-16 % масла ПОД, Ін 10 -0,5 мас.# і зміцнюючи добавками 2-3 мас.# -/2гЯ:г?&С=І:І/, далі за рівнем ефективност:

• була композиція з КУБ, і епоксидних смол, модифікованих KBG /І; близькі значення стійкості сталі у корозійних, корозійно-навод-нюючих середовищах, при ступені деформації сталі 65Г £=0,34 , мали композиції з добавками Рамрод і Ін 10.

6. Розроблені практичні рекомендації з утилізації відході] виробництва впроваджено на РДХП "Азот". Впроваджено дослідну пі тію інгібітованого захисного покриття на ВО "Пожмашина". Частиі наукових розробок дисертації знайшла практичне використання в j бовому процесі.

Основні результати за темою дисертації опубліковані в таки роботах:

І. Старчак В.Г., Анищенко В.А., Косухина Л.Д. Ингибирующие добавки на основе отходов производства //Экология промышленного региона: Международ.н/т конф.-Донецк:СНИО Украины, 1993.0.93,94 ' 2. StarchaJi V.Q. f finischen-boV.fl., Kosuckina L% On methadi

oiihe increasing corrosion resistance vJwetded pints in agnssive media ff Fracture mechanics:succe iseQ and ptvbtems: ШееЬ pf Obstructs 1CT-& .-Lviv: {lead, of Sci. t>i l)fcaine,KP-МІ,Л9 93. P. 57?-5?&. •

3. Защитные лакокрасочные композиции с добавкой фосфолипидов

для агрессивных сред /В.Г.Старчак, В.А. Анищенко и др. //Химия и технология прогрессивных полимерных композиционных покрытий.-Киев: УДЭНТЗ, 1993. С.22.

4. Ингибирующие добавки в лакокрасочные покрытия на основе утилизации промышленных отходов /В.Г.Старчак, В.А.Анищенко и др. //Защитные металлические и неметаллические покрытия.-Киев:

РДЭНТП, 1994. С.25.

5. Модификация лакокрасочных материалов для печатных плат /В.Г. Старчак, В.А. Анищенко и др.//Совершенствование технологии гальванопокрытий.-Киров: СШО, 1994. С.30.

6. Нитриды циркония и титана как упрочняющие добавки для защитных покрытий /В.Г.Старчак, В.А.Анищенко и др.//Благородные и редкие металлы.-Донецк: МНЕ, АН Украины, РАН, 1994. С.24.

7. Противокоррозионная активность некоторых производных 2-меркаптобензимидазола /В.Г.Старчак,....В.А.Анищенко и др.//Защита металлов, 1994. Т.30, » 4. С.405-409.

8. Методические особенности подготовки студентов, обучапщих-

ся по специализации "Электронные утройства для контроля управления экологической ситуацией промышленных предприятий /А.И.Денисов, В.Г.Старчак, В.А.Анищенко и др.//Активизация экологического образования и воспитания в технических высших учебных заведениях. -Киев: Минобразование Украины, ЗИИ, 1993. С.177-183. ■

9. Старчак В.Г., Косухина Л,Д., Анищенко В.А. Проблемы организации эколого-коррозионной подготовки студентов инж.-техн. спец. //Непрерывное экологическое образование. Концептуальные и научнометодические аспекты проблемы,- Запорожье: Минобраз.Украины, ЗИИ, АПН, АИН Украины, 1994. С.74, 75. / на укр. языке/.

10. Старчак В.Г., Косухина Л.Д., Анищенко В.А. Методические указания к самостоятельной работе студентов инженерно-технических и инженерно-экономических специальностей при подготовке к лабораторному практикуму по охране окружающей среды. Раздел "Физико-химические методы очистки сточных вод".-4ер1.г1гов: ЧТИ, 1993.-40 с.

11. Уменьшение загрязненности окружающей среды за счет утилизации отходов в противокоррозионной защите /В.Г.Старчак, В.А.Анищенко и др. //Экология химических производств.-Северодонецк: Мин. пром.Украина, Мин.природы Украина, Ин-т промышленной экологии Украины, "Химтехнология", 1994. С.242-243.

Abstract'

Anischenko V.A. Utilization of multitonnage waste for modification of the protection coatings. Thesis for a candidate's degree.

11.00.11 - environment protection, Donbass State Academy of building and architecture, Doxieck, 1995. '

10 scientific and 1 scientific-metho.dicworks containing results of the theoretical and experimental researches of utilization multitonnage waste for increasing of efficiency protection inhibited compositions on stress corrosion steel are. asserted. It has been established what the putting of multitonnage waste production of caprolactam - oil POD into the coating on the basis of alkyd resins with the inhibitor additions the high level protection on stress corrosion steel into agressive-mediums ( asidic and neutral) and economy of 15-16% vegetation oils is secured. Modification of epoxide resins by coal tar (coke-chemical produc- . tion waste) in the combination with inhibitor additions (including waste Hovenskogo GOhP "Azof and agricultural waste - Ramrod) 50% economy deficit epoxide resins it given. Ecology evaluation of waste danger and their components (has been carried out:toxical indexis (with the application of biology activity chemical bonds), orientated safe levels action - OSLA w.z., orientated permissible

levels - OPI . OPL , OPL „ (in the soil, water, products). On bas * w pr *

sis it has been made conclusion about perspectives of utilization waste for the modification protection coatings. Introduction of the scientific works and practical recommendations on RGChP "Azot" has been carried out. _

Key words:, utilization, waste, inhibitors, coatings, ecology, evaluation.

Аннотация

Анищенко Б.А. Утилизация крупнотоннажных отходов для модификации защитных покрытий

Диссертация на соискание ученой степени-кандидата технических наук по специальности II.00.11 - Охрана окружающей- среды, и рациональное использование природных ресурсов, Донбасская государственная Айадемия строительства и архитектуры, Донецк, 1995.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований

утилизации крупнотоннажных отходов для повышения эффективности защити стали от коррозии под напряжением ингибитированными композициями содержатся в 10 научных работах и I научно-методической. Установлено, что введение крупнотоннажного отхода производства капролактама - масла ПОД в покрытие на основе алкздных смол с ингибирующими добавками обеспечивает высокий уровень защиты коррозии стали под напряжением в агрессивных кислых и нейтральных средах и экономию 15-16 % растительных масел. Модификация эпоксидных смол каменноугольными смолами - отходы коксохимического производства в сочетании с ингибирующими добавками, в т.ч. отходами Ро-венского ГХЛ "Азот" л сельскохозяйственным отходом - Рамрод,даст 50>-ную экономию дефицитных эпоксидных смол. Проведена экологическая оценка опасности отходов и их компонентов: определены индексы токсичности с привлечением биологической активности химических связей, ориентировочные безопасные уровни воздействия -

ОБ/3 , ориентировочные допустимые уровни - 0ДУ_, ОД/ и 0ДУ__ р • «з« І1 в іір

в почве, воде, продуктах. Ка основании этого сделан вывод о перспективности утилизации отходоз для модификации защитных покрытий. Осуществлено внедрение научных разработок и практических рекомендаций на РГХП' "Азот".

Ключові слова: утилізація, відходи, інгібітори, покриття, екологічна оцінка