Основной причиной загрязнения среды обитания является незамкнутость ресурсного цикла, приводящая к накоплению отходов. Производство растительных масел вследствие своей многотоннажности сопровождается образованием значительного количества отходов, переработка которых является актуальной как для обеспечения экологической безопасности производства, так и по экономическим соображениям.
Одним из многотоннажных жидких отходов масложировой промышленности является соапсток, образующийся на стадии щелочной рафинации масел. В его состав входят насыщенные и ненасыщенные высшие карбоновые кислоты и их соли, являющиеся по химической природе ионогенными ПАВ.
На предприятиях России образуется до 150 тыс.т. соапстоков в год, которые не находят полноценного применения и используются, в основном, для мыловарения.
В связи с этим поиск рациональных, экономически эффективных технологий утилизации соапстоков является важной экологической задачей [1, с.40].
Не менее актуальна задача обеспечения техносферной безопасности при производстве латексов [2, с.10]. Латексы представляют собой коллоидные водные дисперсии полимеров, стабилизированные поверхностно-активными веществами (ПАВ).
Основным источником ПАВ являются продукты нефтехимии, которые за последнее время заметно вытеснили традиционные источники сырья (природные жиры и масла). Однако из-за дефицита многих нефтепродуктов производителям ПАВ вновь приходится обращаться к растительному сырью (подсолнечному, касторовому, рапсовому, оливковому, хлопковому маслам, а также отходам их производства).
Особенно это касается снижения воздействий на гидросферу вследствие образования больших объемов загрязненных сточных вод.
Синтетические латексы содержат биологически неразлагаемые ПАВ, такие как лейканол и оксиэтилированныйалкилфенол [1, с.41]. В связи с этим весьма актуальной является проблема создания экологически чистых рецептур синтеза полистирольного латекса с использованием в качестве эмульгатора ПАВ, исключающих загрязнение водоемов токсичными бионеразлагаемыми ксенобиотиками. Источником таких ПАВ является соапсток, содержащий природные жиры и масла.
Целью данной работы является изучение возможности использования эмульгаторов, полученных омылением соапстоков) для синтеза латексов при разных добавках инициатора.
При выполнении данной работы были использованы соапстоки в виде двух образцов (СОАП-1 и СОАП-2). Один из них получен по традиционной рецептуре (методом щелочной нейтрализации), а второй- при использовании силиката натрия.
Для синтеза латексов были получены эмульгаторы методом щелочного гидролиза соапстоков: : ОСОАП- 1 – из соапстока, выделенного при щелочной рафинации, и ОСОАП- 2 — из соапстока при рафинации в присутствии силиката натрия.
В работе [3, с.1401] методом газово- жидкостной хроматографии показано, что процесс омыления приводит к уменьшению степени непредельности соединений, входящих в состав соапстока, а мыла на основе соапстока могут использоваться при синтезе латексов.
Режим синтеза латекса являлся общепринятым и соблюдался постоянным для всех образцов латексов [4, с.63].
Рецепт синтеза:
Компонент массовые части
- Стирол 100
- Водный раствор щёлочи (КОН) с рН=10,0 200
- Инициатор — персульфат калия (К2S2O8) 0.45
- Эмульгатор — ОСОАП 5.6
Синтез вели при температуре 80 ºСпри перемешивании в течение двух часов.В процессе синтеза всех ПСЛ снималась кинетика полимеризации (рис. 1 — 2).
Вид кривых свидетельствует о том, что на начальной стадии кинетика развивается для ОСОАП-1 и ОСОАП-2 практически одинаково и первые 20 минут синтеза наблюдается линейный рост скорости полимеризации. При синтезе ПСЛ на основе ОСОАП-1 для полной конверсии стирола достаточно 2-х кратного избытка персульфата калия, время синтеза составляет 45 минут. При увеличении количества инициатора наблюдается ухудшение параметров полимеризации: при его 3-х кратном избытке время синтеза увеличивается до 75 минут, а 4-х кратный избыток не приводит к 100%-ной конверсии даже через 2 часа синтеза.
При синтезе ПСЛ на основе ОСОАП-2 меньшая дозировка персульфата калия приводит только к 70% конверсии стирола, в то время как двойная доза инициатора позволяет 90% стирола через 2 часа синтеза превратиться в полистирол, а тройная — через полтора часа. Следовательно при силикатном способе рафинации подсолнечного масла получается соапсток менее пригодный для синтеза латекса, т.к. требует значительного избытка инициатора и не приводит к 100% конверсии стирола.
ВЫВОДЫ
- Разработаны экологически чистые рецептуры синтеза полистирольных латексов на основе отходов производства подсолнечного масла – соапстоков.
- Изучено влияние способа рафинации масел (щелочной и силикатной) на свойства эмульгаторов, полученных методом щелочного омыления соапстоков.
- На основе полученных эмульгаторов проведен синтез модельных полистирольных латексов в присутствии различных количеств инициатора.
- Показано, что щелочной метод рафинации масел, позволяет расширить области применения соапстоков и снизить антропогенную нагрузку на среду обитания.
Список литературы:
- Пояркова Т.Н., Сотникова Е.В., Сотников В.С.//Экология промышленного производства, 2013, вып. 3 (85), с.40-45
- Пояркова Т.Н., Сотникова Е.В., Сотников В.С. //Экология промышленного производства, 2014, вып.1(85), с.10-15
- N.Poyarkova, Yu.I.Prokof‘ev, G.V.Kudrina, E.v.Sotnikova. Influence of temperature, pH, and Time of Base Hydrolysis on Variation of the fatty acid composition jfSoapstok. Russian Journal of Applied Chemistry, 2012, vol 85, No.9, pp.1399-1403
- Пояркова Т.Н., Никулин С.С., Пугачева И.Н., Кудрина Г.В., Филимонова О.В. Практикум по коллоидной химии латексов. Учеб.пособие. М.: Изд. Дом «Академия Естествознания», 124 с.[schema type=»book» name=»ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ ОТХОДОВ МАСЛОЖИРОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ» description=»Рассмотрены вопросы обеспечения техносферной безопасности при производстве полимерных композиций. Изучены коллоидно-химические свойства модельных полистирольных латексов, синтезированных на основе эмульгаторов, получаемых из соапстоков. Разработана экологически чистая рецептура полистирольного латекса, позволяющая снизить антропогенную нагрузку на среду обитания.» author=»Калпина Нина Юльевна, Сотникова Елена Васильевна, Февралева Марина Сергеевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-28″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.04.2015_04(13)» ebook=»yes» ]