Дослідження фізико-технічних властивостей композиційних сумішей з метою створення екологічно безпечних протигололідних, інгібіторних та охолоджуючих рідин

Abstract

Проведено аналіз патентної та технічної літератури по розробці, застосуванню і перспек- тивним напрямкам в галузі досліджень протигололідних, інгібіторних та охолоджуючих компо- зицій, з глибиною пошуку 25 років. При аналізі джерел визначилося, що ведучими країнами в даній галузі є Німеччина, США, Японія, Росія. У цих країнах по питанню використання протигололідних рідин, в основ- ному застосовують хлориди натрію, кальцію, магнію, або росоли відходів виробництва, сильві- нітових кар'єрів. Основними недоліками цих реагентів є корозійна агресивність у відношенні до металевих частин автомобілів, та цементобетонних покриттів, а також негативний вплив на ро- слинний і тваринний світ. В американських патентах засоби для уникнення снігу та льоду міс- тять в собі солі групи карбоксилатів лужних металів, а також хлоридів цих металів. В даний час в патентах США та Росії описані нові протигололідні засоби, які містять ацетатні солі лужних та лужноземельних елементів. Недоліки даних розчинів ліквідуються за допомогою водороз- чинних з'єднань триазолу, імідазолу та інші. В Японії дослідження у цьому напрямку представлені, в основному технологічними за- собами по очищенню льодово-снігових відкладень, за допомогою спеціальної снігоприбираль- ної техніки. Із аналізу літературних джерел по інгібіторним рідинам видно, що на першому місці (за об'ємом), знаходяться сульфати, і на їх основі виготовляється багато інших композицій. Аналіз літературних та патентних даних по охолоджуючим рідинам показує, що вони, в основному розробляються на основі етиленгліколю, суміші яких є корозійно-активними і не- безпечними, (токсичними), для здоров'я людей. При розробці нових охолоджуючих рідких сумішей необхідно усунути вказані недоліки і проводити дослідження на основі екологічно безпечних і нетоксичних гліколей, солей та добавок. На основі аналізу патентного пошуку були визначені перспективні класи екологічно без- печних речовин, які можуть бути базовою основою для екологічно безпечних, протигололідних, інгібіторних та охолоджуючих рідин. До них відносяться лужні та лужноземельні карбонати, ацетати та інші, які вигідні як з економічної так і з технічної сторони, мають хорошу розчин- ність, низьку температуру замерзання. На основі даних з'єднань були отримані дослідні зразки протигололідних, інгібіторних та охолоджуючих рідин. Проведено дослідження фізико-хімічних і технічних та експлуатаційних властивостей експериментальних зразків протигололідних, інігібіторних та охолоджуючих рідин. Для виготовлення зразків композиційних сумішей визначено технічні властивості вихід- ної сировини, засоби її підготовки до використання; відпрацьовано оптимальний, якісний і кі- лькісний склад композицій; визначено температурно-технологічні параметри процесів; відпра- цьовано проміжний і кінцевий контроль деяких показників. Так, виявлено, що експериментальні зразки протигололідних композиційних сумішей на основі карбонату і ацетату калію відповідають вимогам технічних умов. Вони мають низьку те- мпературу замерзання (від –20 до –38) оС, невелику корозійну дію для багатьох металів і гуми, нейтральні для асфальтобетонних покриттів. При впливі протигололідних сумішей на цементо- бетонні покриття, показники міцності збільшуються в 1,5 рази. Інгібіторні композиції в складі суспензій на основі глини або піску мають захисний ефект 70-85 % при очищенні поверхні від бруду та корозії аерозольно-гідродинамічним способом. Охолоджуючі композиційні суміші, (теплоносії), призначаються для систем опалення та іншому устаткуванні при низьких температурах. При дослідженні зразків виявлено, що вони мають невеликі показники щільності і в'язкості, а це забезпечить гарне прокачування рідини в системах опалення. Вони стабільні за показником якості до температури +80 оС, нейтральні за водневим показником (від 7,2 до 7,6), мають низьку температуру замерзання (від –15 до –32) оС і задовільно впливають на різні метали та гуму. Усі зразки композиційних сумішей виготовлялись на основі безпечних для оточуючого середовища та людини сполук і можуть при утилізації використовуватися як добрива. Експлуатаційні дослідження спец рідин показали, що впровадження їх в промисловості, на транспорті та побуті дозволить знизить енергетичні витрати, збільшити надійність роботи систем та агрегатів, а також покращити екологічний стан оточуючого середовища.