авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Технология адсорбентов для очистки растительных масел на основе диатомита и бентонита ростовской области

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ПоНОМАРЕВ ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ

Технология адсорбентов

для очистки растительных масел на основе

диатомита и бентонита Ростовской области

Специальность 05.17.01 – «Технология неорганических веществ»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

НОВОЧЕРКАССК 2011

Работа выполнена в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) на кафедре технологии неорганических и органических веществ.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Савостьянов Александр Петрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Денисов Владимир Викторович

кандидат технических наук, доцент Яценко Наталья Дмитриевна

Ведущая организация: Ивановский государственный химико – технологический университет, г. Иваново

Защита состоится 17 мая 2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.212.304.05 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» в 107 ауд. главного корпуса по адресу: 346428, Ростовская область, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)», с авторефератом – на сайте www.npi-tu.ru.

Автореферат разослан «____» апреля 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Жукова И.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Ежегодное увеличение объемов производства растительных масел, продуктов их переработки наблюдаемое в России и мировом агропромышленном комплексе, высокие требования к качеству, определяют необходимость совершенствования технологии очистки масел.

Технология очистки растительных масел, в зависимости от типа предприятия, включает комплексную очистку масел (рафинацию) или простейшие операции, не требующие специального оборудования, преимущественно, адсорбционную очистку. В процессе адсорбционной очистки снижаются количество красящих веществ, продуктов окисления, примесей фосфорсодержащих веществ и др. Для адсорбционной очистки растительных масел, в зависимости от качества исходного сырья и условий очистки, применяют природные и синтетические материалы. Синтетические адсорбенты пока не нашли широкого применения. Адсорбенты на основе природных материалов, обычно бентонитовых глин, в Российской Федерации представлены, в основном, импортными образцами.

В Ростовской области имеются крупные месторождения диатомита Мальчевского и бентонита Тарасовского месторождений, которые могут быть использованы в качестве адсорбентов. Породы указанных месторождений сравнительно мало изучены и пока не нашли широкого применения, поэтому исследования состава и свойств диатомита и бентонита, разработка эффективных способов их регулирования в процессе модифицирования, с целью создания адсорбентов для очистки растительных масел, являются актуальными.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с научным направлением Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) «Прогнозирование и разработка новых химических соединений с заданными свойствами, технологий и источников энергии», темой 212.05 «Сорбенты на основе силикатов и алюмосиликатов», выполненной по заданию Рособразования, темой НИОКР 0120.0 509943 Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере «Разработка новых способов получения бентопорошков и методов утилизации отходов производства», госконтрактом П302 Федерального агентства по образованию РФ в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»

Целью работы является разработка технологии адсорбентов на основе диатомита и бентонита месторождений Ростовской области для очистки подсолнечного масла.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- выполнить комплекс исследований состава и свойств диатомита Мальчевского и бентонита Тарасовского месторождений;

- исследовать закономерности изменения состава и свойств диатомита и бентонита в процессе модифицирования;

- провести исследования адсорбентов на основе природных и модифицированных форм диатомита и бентонита в процессе очистки подсолнечного масла, разработать рекомендации по ведению процесса адсорбции контактным способом;

- разработать рекомендации по технологии адсорбентов на основе диатомита и бентонита.

Научная новизна диссертационной работы.

Впервые доказана возможность получения на основе диатомита Мальчевского и бентонита Тарасовского месторождений адсорбентов для очистки подсолнечного масла.

Определены закономерности изменения состава, физико-химических и адсорбционных свойств диатомита и бентонита в зависимости от метода и условий модифицирования.

Установлена эффективность кислотного модифицирования для получения адсорбентов на основе диатомита и бентонита.

Получены данные о влиянии технологических параметров на процесс очистки подсолнечного масла контактным способом с использованием разработанных адсорбентов.

Практическая значимость результатов исследований.

Определены условия модифицирования диатомита Мальчевского и бентонита Тарасовского месторождений при получении эффективных адсорбентов для очистки растительных масел.

Разработана технология получения адсорбентов на основе кислотноактивированных диатомита и бентонита.

Разработаны рекомендации по ведению процесса адсорбционной очистки подсолнечного масла контактным способом.

Разработаны рекомендации по утилизации отработанных адсорбентов.

Апробация и внедрение результатов. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 3 Международной научно-технической конференции по технологии неорганических веществ (г. Днепропетровск, 2006 г.), Всероссийской конференции «Электрохимия и экология» (г. Новочеркасск, 2008 г.).

Технология адсорбентов реализована в промышленных условиях (ОАО «Новочеркасский завод синтетических продуктов», г. Новочеркасск) – получена опытно-промышленная партия на основе бентонита Тарасовского месторождения.

Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач работы, обобщении и анализе литературных данных, проведении теоретических и экспериментальных исследований, обобщении результатов исследований, в том числе при подготовке публикаций по теме работы.

Достоверность проводимых исследований обеспечивалась использованием стандартных методов исследований, проверкой их воспроизводимости.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 статьи, 1 учебное пособие, 1 патент РФ, 5 тезисов докладов.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы, включающего 135 источников, 2 приложений. Работа изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, 34 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражена актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, показаны новизна и практическая ценность работы.

В первой главе рассмотрены литературные данные о свойствах, технологии очистки растительных масел. Показано, что стадия адсорбционной очистки, с целью удаления загрязняющих веществ, содержащихся в исходных маслах и образующихся в процессе переработки, определяет качество полученных растительных масел.

Приведены литературные данные о химико – минералогическом составе и физико-химических свойствах диатомитов и бентонитов. Установлено, что в литературе имеются ограниченные сведения о свойствах диатомита Мальчевского и бентонита Тарасовского месторождений Ростовской области. Рассмотрены физико-химические методы модифицирования диатомитов и бентонитов. Сформулированы задачи исследований.

Во второй главе описаны методики проведения экспериментальных исследований.

Исследования химико – минералогического состава диатомита и бентонита проводили методами микроскопического, энергодисперсионного и рентгенографического (ГОСТ 21216.1093) анализов. Микроскопические исследования выполняли с использованием поляризационного микроскопа МП3 и растрового электронного микроскопа Quanta200. Элементный состав образцов изучали с помощью системы энергодисперсионного анализа EDAX Genesis. Съемку рентгенограмм осуществляли на дифрактометре ДРОН2.0.

Общую пористость и удельный суммарный объем пор оценивали по значениям кажущейся и истиной плотности, удельную поверхность – хроматографически, по тепловой десорбции аргона. Гидролитическую и обменную кислотности определяли методом обменной адсорбции из водных растворов ацетата и хлорида натрия. Адсорбционную способность по парам воды и бензола изучали в статических условиях. Исследование адсорбции органического красителя метиленового голубого проводили согласно требованиям ГОСТ 2128393. Глинистую составляющую и коллоидальность определяли согласно требованиям ГОСТ 2817789 и 3594.1093.

Удаление крупнозернистых включений диатомита и бентонита проводили мокрым методом. Солевое модифицирование осуществляли пластифицированием густой пасты с карбонатом натрия в течение 48 ч и обработкой 1 Н водными растворами хлоридов лития, натрия, магния, калия, кальция в течение 12 ч. Кислотное модифицирование выполняли серной, соляной и азотной кислотами при температуре 98°С. Исследования состава и физико-химических свойств проводили для образцов, обработанных серной кислотой концентрацией 20%.

Адсорбционную очистку сырого подсолнечного масла проводили контактным способом при атмосферном давлении, в интервале температур 20°С – 100 °С. В сырое масло, при перемешивании, добавляли 0,5 % адсорбента с размером частиц менее 0,2 мм. Адсорбент отделяли при помощи центрифугирования. Об активности адсорбентов судили по изменению содержания в масле красящих веществ (коэффициент светопропускания, цветное число), свободных жирных кислот и веществ, титрующихся щелочью (кислотное число). Изменение коэффициента светопропускания оценивали фотометрически. Определение цветного числа масла проводили согласно требованиям ГОСТ 5477-93, кислотного числа – ГОСТ 50457-92.

В третьей главе рассмотрены параметры процесса адсорбционной очистки подсолнечного масла природными адсорбентами. Определены условия проведения процесса диатомитом Мальчевского и бентонитом Тарасовского месторождений Ростовской области. Приведены результаты комплексного исследования состава и микроструктуры диатомита и бентонита.

Исследования процесса очистки подсолнечного масла предварительно были проведены природными образцами диатомита и бентонита – определены температура и продолжительность очистки масла. При изучении влияния температуры, с целью уменьшения времени контактирования, диатомит и бентонит вводили в масло, предварительно нагретое до температуры очистки.

Определено, что природные диатомит и бентонит могут использоваться в качестве адсорбентов для очистки растительных масел. Увеличение длительности контактирования природных материалов с маслом выше 0,5 ч нецелесообразно, вследствие снижения адсорбционной способности (рисунок 1). Проведение очистки при температуре менее 50°С затрудняет процесс адсорбции из-за высокой вязкости масла (рисунок 2). Увеличение температуры очистки выше 80°С ведет к повышению кислотного числа масла. Таким образом, установленные параметры очистки подсолнечного масла адсорбентами на основе диатомита и бентонита – время контактирования 0,5 ч и температура 80 °С, позволят вести очистку в условиях, принятых в производствах растительных масел с непрерывным технологическим циклом, что обеспечит применение адсорбентов без изменения аппаратурного оформления процесса.

  Зависимости коэффициента-2   Зависимости коэффициента-3

Рисунок 1 – Зависимости коэффициента светопропускания и кислотного числа масла от продолжительности очистки природными диатомитом и бентонитом: 1 – диатомит, 2 – бентонит

  Зависимости коэффициента-4   Зависимости коэффициента-5

Рисунок 2 – Зависимости коэффициента светопропускания и кислотного числа масла от температуры очистки масла природными диатомитом и бентонитом: 1 – диатомит, 2 – бентонит

Оценку эффективности очистки масла в указанных условиях проводили используемыми промышленными адсорбентами марок – F-160 корпорации Engelhard (Нидерланды), Suprime Pro-Activ корпорации Oil Dri (США) – для работы при температуре 80 °С, и БМ-500 – отечественным синтетическим адсорбентом для работы при температуре 20 °С. Определено, что, в сравнении с импортными образцами, качество очистки природными диатомитом и бентонитом недостаточно. Так, коэффициент светопропускания для адсорбентов марок F-160 и Suprime Pro-Activ составляет 99 и 78%, для диатомита, бентонита и адсорбента марки БМ-500 – не превышает 48%.

Необходимым условием для разработки технологии адсорбентов на основе диатомита и бентонита являются изучение состава и модифицирование свойств природных материалов. Методом энергодисперсного анализа определено, что в составе частиц на поверхности диатомита и бентонита в виде элементов присутствуют кремний, кислород, алюминий, железо, калий и магний. Кроме того, бентонит содержит кальций. По типу ионообменного комплекса бентонит и глинистая составляющая диатомита исследуемых месторождений, как известно, принадлежат к щелочноземельным – суммарное содержание катионов в ионообменном комплексе диатомита составляет соответственно 20,5 и 35,9 ммоль/100 г.

Методом микроскопии по морфологическим признакам установлено, что в структуре диатомита и бентонита присутствуют опал, – кварц, монтмориллонит, каолинит, гидрослюды. По данным рентгенографического анализа наличие опала в диатомите и в бентоните установлено по характерному гало в интервале 0,35 - 0,45 нм (рисунок 3,4). Присутствие – кварца подтверждено серией линий. Монтмориллонит в образцах диатомита и бентонита отмечен рядом рефлексов, в том числе, основной линией для бентонита – 1,46 нм. Глинистая составляющая диатомита по классификации У.Г. Дистанова отнесена к монтмориллонит – гидрослюдистому типу.

 Рентгенограммы образцов -9

Рисунок 3 - Рентгенограммы образцов

диатомита:

1 – природный,

2 – модифицированный хлоридом лития,

3 – модифицированный хлоридом магния,

4 – модифицированный хлоридом кальция,

5 – модифицированный серной кислотой.

Рисунок 4 - Рентгенограммы образцов

бентонита:

1 – природный,

2 – модифицированный хлоридом лития,

3 – модифицированный хлоридом магния,

4 – модифицированный серной кислотой1,

5 – модифицированный серной кислотой.

1 Концентрация 5%

На электронных микрофотографиях диатомита и бентонита (рисунок 5) отмечаются частицы монтмориллонита, имеющие вид крупных и мелких чешуек объединенных в ультрамикроагрегаты и микроагрегаты. Отмечены бесструктурные агрегаты другой морфологической разновидности (рисунок 5, образец 1). По типу, связанному с составом и условиями образования, по классификации Е.М. Сергеева, микроструктура бентонита отнесена к ячеистой. Состав монтмориллонита в диатомите и бентоните представлен кремнием, кислородом, алюминием, железом, калием и магнием в близких количествах. В образцах диатомита и бентонита наблюдаются частицы кварца, гидрослюд, фрагменты кремнистой микрофлоры и фауны. Множественные остатки панцирей диатомей в диатомите значительно отличаются по форме, размеру, содержанию элементов – кремния, кислорода, железа и магния (рисунок 5, образец 2,3).

В четвертой главе рассмотрено влияние методов обогащения, солевого, кислотного и термического модифицирования на закономерности изменения состава, микроструктуры, физико-химических и адсорбционных свойств диатомита и бентонита.

При обогащении, в результате разделения мелко- и крупнодисперсной частей диатомита и бентонита, изменяется соотношение минералов в породах, трансформиру-

1) 2) 3)

Образец Атомное содержание элементов, %
Si O Al Fe K Mg
1 25,10 66,26 6,38 0,63 0,60 1,23
2 21,82 72,98 3,65 0,43 0,51 0,61
3 36,97 59,70 2,88 - 0,45 -


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.