Воздействие дискретно-импульсного ввода энергии на свойства кремнийорганических сорбентов
При создании технологии и оборудования для получения новой формы кремнийорганических сорбентов был использован метод дискретно-импульсного ввода энергии в гетерогенные среды. Проведено ряд исследований по изучению реологических, структурно-текстурных и сорбционных свойств адсорбентов при обработке н...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Дата: | 2004 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2004
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61573 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Воздействие дискретно-импульсного ввода энергии на свойства кремнийорганических сорбентов / Т.Л. Грабова // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 9-15. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859733545455452160 |
|---|---|
| author | Грабова, Т.Л. |
| author_facet | Грабова, Т.Л. |
| citation_txt | Воздействие дискретно-импульсного ввода энергии на свойства кремнийорганических сорбентов / Т.Л. Грабова // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 9-15. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | При создании технологии и оборудования для получения новой формы кремнийорганических сорбентов был использован метод дискретно-импульсного ввода энергии в гетерогенные среды. Проведено ряд исследований по изучению реологических, структурно-текстурных и сорбционных свойств адсорбентов при обработке на ДИВЭ-генераторе.
При створенні технології та обладнання для отримання нової форми кремнійорганічних сорбентів використано метод дискретно-імпульсного введення енергії в гетерогенні середовища. Проведено ряд досліджень по вивченню реологічних, структурово-текстурних та сорбційних властивостей адсорбентів при обробці на ДІВЕ-генераторі.
The method of discrete-pulse input of energy in heterogeneous environments was used at creation of technology and equipment for reception of new forms of polymetylsiloxane sorbetns. Rheological, structural-textural and sorption properties of adsorbent applying the DPIE-generator processing are investigated.
|
| first_indexed | 2025-12-01T14:09:43Z |
| format | Article |
| fulltext |
Тепло- и массообменные процессы
УДК 66.063.6:615.45
ГРАБОВА Т.Л.
Ин-т технической теплофизики НАН Украины
ВОЗДЕЙСТВИЕ ДИСКРЕТНО-ИМПУЛЬСНОГО ВВОДА
ЭНЕРГИИ НА СВОЙСТВА КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ
СОРБЕНТОВ
При створенні технології та облад-
нання для отримання нової форми кре-
мнійорганічних сорбентів використано
метод дискретно-імпульсного введення
енергії в гетерогенні середовища. Про-
ведено ряд досліджень по вивченню ре-
ологічних, структурово-текстурних та
сорбційних властивостей адсорбентів
при обробці на ДІВЕ-генераторі.
При создании технологии и оборудо-
вания для получения новой формы крем-
нийорганических сорбентов был исполь-
зован метод дискретно-импульсного вво-
да энергии в гетерогенные среды. Прове-
дено ряд исследований по изучению рео-
логических, структурно-текстурных и
сорбционных свойств адсорбентов при
обработке на ДИВЭ-генераторе.
The method of discrete - pulse input
of energy in heterogeneous environ-
ments was used at creation of technol-
ogy and equipment for reception of new
forms of polymetylsiloxane sorbetns.
Rheological, structural - textural and
sorption properties of adsorbent applying
the DPIE-generator processing are in-
vestigated.
r - эффективный радиус пор, нм;
Sуд. – удельная поверхность, м2/г;
Vs - сорбционный объем пор, см3/г;
ГГМКК - гидрогель метилкремниевой кислоты;
ДИВЭ - дискретно-импульсный ввод энергии.
Введение
Загрязнение окружающей среды токсичными
веществами, радионуклидами приводит к инток-
сикации различных систем организма, в том числе
клеток. Последствия аварии на ЧАЭС пот-
ребовали разработки и создания высокоэффек-
тивных наноструктурированных сорбентов на ос-
нове пористой кремнийорганической матрицы. Их
применение дает возможность решать ряд задач
очистки организма от тяжелых металлов, радио-
нуклидов и других токсичных веществ.
Анализ современного состояния науки и тех-
ники в области получения различных форм крем-
нийорганических сорбентов показывает, что про-
цессы, происходящие в таких дисперсных систе-
мах на жидкой основе, практически не изучены.
Гидрогель метилкремниевой кислоты (ГГМКК)
(рис. 1) – наноструктурированная гетерогенная
система, состоящая из скрученных линейных
структур в виде глобул (коллоидные частички
размером 7…15 нм), которые, соединяясь между
собой в жесткий каркас, образуют поры. ГГМКК
представляет собой влажную субстанцию белого
цвета, состоящую из желеобразных комков раз-
личных размеров (от 1 до 20 мм), нерастворимых
в воде [1, 2].
Рис. 1. Строение гидрогеля метил-кремниевой
кислоты {(CH3SiO1.5)m • nH2O} ∞ , где m-число
фрагментов коллоидной частицы (m = 17...35),
n-число молекул воды. 1 - глобула (размер глобу-
лы 7-15 нм); 2 - первая сольватная оболочка;
3 - поровый растворитель.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 9
Тепло- и массообменные процессы
Для создания новой лекарственной формы сор-
бента в ГГМКК вводят необходимое количество
очищенной воды и воздействуют на эту систему
различными способами. Известен способ ультра-
звукового воздействия на дисперсную систему
«ГГМКК-вода» [3].
Цель представленной работы
На основании результатов проведенных ис-
следований создать технологию и оборудование
для получения нового вида лекарственных препа-
ратов с улучшенными сорбционными свойствами.
Задача данной работы: использовать на-
копленные институтом знания в области дискрет-
но-импульсного ввода энергии (ДИВЭ) [4-7] в ге-
терогенные среды для интенсификации массо-
обменных процессов при получения новых форм
сорбентов и изучить влияние воздействий ДИВЭ
на такую дисперсную гетерогенную систему, как
гидрогель метилкремниевой кислоты - вода
(ГГМКК-вода).
Методы исследования
Экспериментальный стенд состоит из следую-
щих основных узлов: реактора с мешалкой и сис-
темой термостатирования; роторного насоса,
Рис. 2. Схема экспериментального стенда: АТ1-реактор с мешалкой; АТ2-водонагреватель; ДТ1,ДТ2,ДТ3-
датчик температуры; ДНВ-датчик наличия воды; Н1-циркуляционный насос; Н2- роторный насос; ГМ-
реактронный гомогенизатор-диспергатор типа АР-3000М; МН1,МН2-приборы для измерения давления
в системе; К1,К5- запорно-регулирующая аппаратура на контуре циркуляции исследуемой системы;
К2-К4, К6 - запорно-регулирующая аппаратура на контуре циркуляции теплоносителя.
10 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6
Тепло- и массообменные процессы
обеспечивающего транспортировку системы по
контурам циркуляции; контрольно-измеритель-
ного блока с пультом управления и регистрирую-
щей аппаратурой.
Реализация механизмов ДИВЭ осуществляется
на одной из модификаций реактронного аппарата
АР-3000М роторно-пульсационного типа [8].
ДИВЭ-генератор обеспечивает гидродинамиче-
ские возмущения с периодичностью 1,2⋅103-
3,6⋅103 с-1, что позволяет осуществлять процессы
диспергирования системы «ГГМКК-вода».
Разработана схема экспериментального стенда
(рис. 2) и методика проведения исследований
влияния активных гидродинамических воздейст-
вий на гетерогенную систему. В реактор АТ1 за-
гружают компоненты системы в необходимом со-
отношении. После перемешивания в реакторе
осуществляется циркуляция по контуру АТ1-Н2-
АТ1 при постоянном перемешивании. Затем осу-
ществляем циркуляцию по контуру АТ1-Н2-ГМ-
АТ1.
В процессе работы на стенде регистрируются
следующие параметры: температура системы в
реакторе; напряжение в сети, величина тока реак-
тронного аппарата; давление до и после реактрон-
ного аппарата; температура системы до и после
реактронного аппарата; давление в различных
точках реактронного аппарата; частоту колебаний
реактронного аппарата; амплитуда колебаний ре-
актронного аппарата; скорость вращения ротора
реактронного аппарата; расход среды, проходя-
щий через реактронный аппарат.
В процессе проведения экспериментов ведутся
отборы проб для определения: дисперсного соста-
ва; устойчивости системы к расслоению методом
центрифугирования; реологических свойств сис-
темы на ротационном вискозиметре «RHEOTEST-
3.6»; сорбционной активности системы (по спо-
собности сорбировать краситель конго-красный
из водного раствора концентрацией 0,001 моль/л);
структурных и текстурных характеристик систе-
мы по методу Брунауера-Эмметта-Теллера (БЭТ)
[9].
Были проведены исследования системы
«ГГМКК-вода» со следующими соотношениями
компонентов 4:6; 6:4; 7:3 при температуре окру-
жающей среды – 12-15 оС. Начальная температура
системы – 17-20 оС, начальная влажность ГГМКК
90-91 %, исходная сорбционная активность сис-
темы по красителю конго-красному составляет
2,5-3,0 мг/г.
По результатам проведенных исследований оп-
тимальным соотношением компонентов системы
«ГГМКК-вода» является соотношение 7:3. На
рис. 3 представлена зависимость изменения
удельной поверхности и сорбционного объема
пор от содержания дисперсной фазы в системе
«ГГМКК-вода».
Закономерно, что удельная поверхность ГГМКК
максимальна в такой системе, где отсутствует вода и
Sуд = 280 м2/г, а минимальна при максимальном со-
держании воды 60%, где Sуд = 26 м2/г. При этом
сорбционный объем пор достигает максимума
при соотношении ГГМКК-вода 7:3 и составляет
Vs = 1,5…1,6 cм3/г.
На первом этапе работ необходимо получить
дисперсную систему «ГГМКК-вода» с размерами
дисперсной фазы в диапазоне 60…140 мкм. Этот
диапазон обусловлен тем, что частицы с размером
меньше нижнего предела указанного диапазона про-
никают в кровь, а превышение верхнего – приводит
к ухудшению лечебного эффекта. В результате экс-
периментов была отработана технология, позво-
ляющая получить систему «ГГМКК-вода» в указан-
ном диапазоне, устойчивую к расслоению и агрега-
Рис. 3. Зависимость изменения удельной поверх-
ности и сорбционного объема пор от содержа-
ния дисперсной фазы в системе «ГГМКК-вода».
Sуд. , м2/г Vs , см3/г
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 11
Тепло- и массообменные процессы
тированию и с показателями сорбционной активно-
сти по конго-красному 2,7…3,5 мг/г.
Знание реологических характеристик и парамет-
ров влияния на реологию системы «ГГМКК-вода»
важно для конструирования рабочих органов обору-
дования, для определения режимов получения сор-
бентов, устойчивых к расслоению. Реологические
свойства системы «ГГМКК-вода» (соотношение 7:3)
исследовались на ротационном вискозиметре типа
«RHEOTEST-3.6» в режиме непрерывных деформа-
ций в диапазоне скоростей сдвига 7…1080 с-1. На
рис. 4 приведены зависимости изменения динамиче-
ской вязкости системы «ГГМКК-вода» до (рис. 4а) и
после (рис. 4б) воздействия ДИВЭ от скорости сдви-
га и времени деформации. Результаты исследований
показали, что исследуемые объекты относятся к
псевдопластическим системам с выраженными пет-
лями гистерезиса, как видно из рис. 4. Система
«ГГМКК-вода», прошедшая обработку на ДИВЭ-
генераторе, имеет более стабильные реологические
показатели во времени при постоянном сдвиговом
напряжении, чем система до обработки. В дальней-
шем необходимо определить предельные сдвиговые
напряжения системы, при которых происходит раз-
рушение пространственной структуры. Скорости
сдвига, возникающие между ротором и статорами
реактронного аппарата на порядок выше скоростей,
развиваемых в вискозиметре.
Влияние гидродинамического воздействия ДИВЭ
на сорбционные свойства системы «ГГМКК-вода»
определялись по структурно-текстурным характери-
стикам системы: величине удельной поверхности,
размерам пор и величине объема сорбционного про-
странства. Рассматривались системы до воздействия
ДИВЭ и системы «ГГМКК-вода», прошедшие ак-
тивную гидродинамическую обработку. Нами най-
ден режим, при котором размер частиц дисперсной
фазы системы– 60…140 мкм. Как видно из рис. 5 и
согласно классификации пор по М. Дубинину [10]
системы относятся к мезопористым структурам, т.е.
системы содержат набор пор, которые обеспечивают
полимолекулярную адсорбцию. На характер распре-
деления объема пор по размерам пор оказывает
влияние количество циклов гидродинамической об-
работки. Как видно из рисунка, система, прошедшая
1 цикл гидродинамической обработки, имеет пока-
затели по сорбционному объему пор и пористости
системы выше, чем при обработки за 3 цикла.
Фотографии структуры системы «ГГМКК-вода»
до и после обработки за 1 цикл представлены на
рис. 6.
а) б)
Рис. 4. Зависимость изменения динамической вязкости системы «ГГМКК-вода» от скорости
сдвига и времени деформации. а) до воздействия ДИВЭ; б) после воздействия ДИВЭ.
12 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6
Тепло- и массообменные процессы
На базе полученных экспериментальных данных
были впервые разработана и создана технологиче-
ская схема и установка для получения кремнийорга-
нических сорбентов (рис. 7).
В настоящее время установка проходит опытно-
промышленные испытания на предприятии ЗАО
Экологическая фирма «КРЕОМА-ФАРМА». Нара-
ботано более 40 тонн сорбентов с улучшенными ле-
Рис. 5. Кривая распределения сорбционного объема по значениям радиусов в системе «ГГМКК-вода» с
соотношением компонентов 7:3: 1 – система до обработки; 2 – система после обработки на 1 цикл;
3 – система после обработки на 3 цикла.
Рис. 6. Воздействие ДИВЭ на структуру кремнийорганического сорбента:
а) до гидродинамической обработки; б-в) после гидродинамической обработки.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 13
Тепло- и массообменные процессы
а)
б)
Рис. 7. Установка c ДИВЭ-генератором для получения кремнийорганических сорбентов:
а) технологическая схема; б) внешний вид.
Обозначения см. на рис. 2.
чебными свойствами, паста «Энтеросгель» реали-
зуется аптеками Украины.
Выводы
1. По результатам исследований и опытно-
промышленным испытаниям можно утверждать, что
воздействие ДИВЭ на реактронном аппарате
АР-3000М влияет на наноструктуру сорбента.
2. В результате проведенных исследований
предложена технология получения нового вида
лекарственных препаратов с улучшенными сорб-
ционными свойствами.
3. Впервые создана установка с ДИВЭ-
генератором для получения таких препаратов.
14 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6
Тепло- и массообменные процессы
ЛИТЕРАТУРА
1. Шевченко Ю.Н., Беляева О.А. Перспективы соз-
дания препаратов сорбционно-детокси-
кационного действия на основе пористых
кремнийорганических матриц// Перша науково-
практична конференция «Біосорбційні методи і
препарати в профілактичній та лікувальній
практиці».- Київ.- 1997.- С. 10-15.
2. Патент Украины № 7472. Гідрогелі метил-
кремнієвой кислоти “Ентеросгель-супер”, як
адсорбент середньо-молекулярних метаболитів
та спосіб їх одержання// Шевченко Ю.М. та
інші.
3. Гирін В.М. та інші. Використання гідрогелю
метилкремнієвої кислоти// Перша науково-
практична конференция «Біосорбційні методи і
препарати в профілактичній та лікувальній
практиці».- Київ.- 1997.- С. 23-24.
4. Долинский А.А., Басок Б.И. и др. Дискретно-
импульсный ввод энергии в теплотехнологиях.
Киев. ИТТФ НАН Украины, 1996.- 208 с.
5. Накорчевский А.И., Басок Б.И. Гидродинамика
и тепломассоперенос в гетерогенных системах
и пульсирующих потоках. Киев.- Наукова дум-
ка, 2001.- 346 с.
6. Накорчевский А.И., Басок Б.И. Особенности об-
работки пастообразных сред в роторно-
импульсных аппаратах// Пром. теплотехника.-
2001.- Т. 23.- № 3.- С. 18-21.
7. Долинский А.А., Басок Б.И. Наномасштабные
аспекты дискретно-импульсной трансформации
энергии // Тезисы V Минского международного
форума по тепло- и массобмену.- Минск.- 2004.
8. Патент 20698 Україна/ Реактронний гомо-
генізатор/ Грабов Л.М., Мерщій В.І., Жилеєв
В.Т.
9. Тарасевич Ю.И., Трофимчук А.К. и др. Струк-
турные особенности силикагеля, модифи-
цированного кремнийорганическими соедине-
ни-ями, по данным адсорбции паров воды и
Н-гексана // Коллоидный журнал.- 2004.- Т. 66.-
№ 1.- С. 88-94.
10.Курс физической химии под редакцией Я.И.
Герасимова// Л: Изд-во “Химия., 1964.- Т. 1.-
624 с.
Получено 12.10.2004 г.
УДК 66.061.4
ВАСИЛЬЕВ Д.С.
Ин-т технической теплофизики НАН Украины
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ
БИОЛОГИЧЕСКИ-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ И СОЗДАНИЕ
ТЕРМОДИФФУЗИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Запропоновано спосіб екстрагування
БАР з рослинної сировини з комплекс-
ним застосуванням тепломасообмінних
процесів. Представлено термодифузійну
установку та принципову схему прове-
дення технологічного процесу. Подано
результати, що отримані за допомогою
запропонованого способу в промисло-
вих умовах.
Предложен способ экстрагирования
БАВ из растительного сырья с комплекс-
ным применением тепломассообменных
процессов. Представлена термодиффу-
зионная установка и принципиальная
схема ведения технологического процес-
са. Приведены результаты, полученные
по предложенному способу в промыш-
ленных условиях.
The way of BAR extraction from
vegetative raw material by the complex
application of heat-mass exchange proc-
esses is offered. Thermodiffusion instal-
lation and the basic scheme of conduct-
ing technological process is submitted.
The results received by the offered way
in industrial conditions are given.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 15
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61573 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T14:09:43Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Грабова, Т.Л. 2014-05-08T06:36:49Z 2014-05-08T06:36:49Z 2004 Воздействие дискретно-импульсного ввода энергии на свойства кремнийорганических сорбентов / Т.Л. Грабова // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 9-15. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61573 66.063.6:615.45 При создании технологии и оборудования для получения новой формы кремнийорганических сорбентов был использован метод дискретно-импульсного ввода энергии в гетерогенные среды. Проведено ряд исследований по изучению реологических, структурно-текстурных и сорбционных свойств адсорбентов при обработке на ДИВЭ-генераторе. При створенні технології та обладнання для отримання нової форми кремнійорганічних сорбентів використано метод дискретно-імпульсного введення енергії в гетерогенні середовища. Проведено ряд досліджень по вивченню реологічних, структурово-текстурних та сорбційних властивостей адсорбентів при обробці на ДІВЕ-генераторі. The method of discrete-pulse input of energy in heterogeneous environments was used at creation of technology and equipment for reception of new forms of polymetylsiloxane sorbetns. Rheological, structural-textural and sorption properties of adsorbent applying the DPIE-generator processing are investigated. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Тепло- и массообменные процессы Воздействие дискретно-импульсного ввода энергии на свойства кремнийорганических сорбентов Influence of discrete pulse power input on properties of organosilicon sorbents Article published earlier |
| spellingShingle | Воздействие дискретно-импульсного ввода энергии на свойства кремнийорганических сорбентов Грабова, Т.Л. Тепло- и массообменные процессы |
| title | Воздействие дискретно-импульсного ввода энергии на свойства кремнийорганических сорбентов |
| title_alt | Influence of discrete pulse power input on properties of organosilicon sorbents |
| title_full | Воздействие дискретно-импульсного ввода энергии на свойства кремнийорганических сорбентов |
| title_fullStr | Воздействие дискретно-импульсного ввода энергии на свойства кремнийорганических сорбентов |
| title_full_unstemmed | Воздействие дискретно-импульсного ввода энергии на свойства кремнийорганических сорбентов |
| title_short | Воздействие дискретно-импульсного ввода энергии на свойства кремнийорганических сорбентов |
| title_sort | воздействие дискретно-импульсного ввода энергии на свойства кремнийорганических сорбентов |
| topic | Тепло- и массообменные процессы |
| topic_facet | Тепло- и массообменные процессы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61573 |
| work_keys_str_mv | AT grabovatl vozdeistviediskretnoimpulʹsnogovvodaénergiinasvoistvakremniiorganičeskihsorbentov AT grabovatl influenceofdiscretepulsepowerinputonpropertiesoforganosiliconsorbents |