Қазақстан Республикасының білім жəне ғылым министрлігі
жүктеу/скачать 31,15 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
- Рисунок 1
- Рисунок 3
- Рисунок 5
- Ключевые слова
- (N-АЦЕТОНИТРИЛ)- МОНОЭТАНОЛАМИННІҢ ВИНИЛ ЭФИРІНІҢ СОПОЛИМЕРЛЕРІН СИНТЕЗДЕУ ЖӘНЕ ЗЕРТТЕУ
- Zhakina A.K.
Введение Важными задачами при решении вопросов о воздействии ядерной энергетики и атомной промышленности на окружающую среду является переработка, концентрирование, хранение жидких радиоактивных отходов (ЖРО) и окончательное захоронение их, что приобретает в настоящее время все большую актуальность [1]. При переработке облученного ядерного топлива образуются ЖРО, содержащие смесь компонентов различных технологических растворов (органические и минеральные), содержащие радионуклиды - осколки деления, остатки ядерного топлива и трансурановые элементы, которые накапливаются и хранятся в специальных емкостях-хранилищах. Задачей настоящего исследования является разработка способа иммобилизации ЖРО путем подбора связующих, пригодных для фиксации в них радиоактивно загрязненных масел. Определен спектральный диапазон и формирование новых связей, характеризующих поглощение иммобилизующей матрицей жидких радиоактивных отходов. Это обеспечит предельную естественную безопасность ядерных энергетических и промышленных установок и позволит осуществить экологически и экономически приемлемое захоронение высокорадиоактивных отходов.
В качестве сорбента радиоактивного масла на примере нерадиоактивных (модельных) технических масел применен полимер, являющийся эффективным поглотителем органических радиоактивных отходов. Однако насыщенный ЖРО полимер не удовлетворяет предъявляемым к отверждённым отходам требованиям, так как представляет собой гель с нулевой прочностью. Поэтому для размещения на длительное хранение этот насыщенный ЖРО полимер необходимо иммобилизовать в прочную и водостойкую матрицу для долговременного хранения. В качестве дисперсной фазы (наполнителя) использован диатомит Мугоджарского месторождения, который является природным наноструктурированным материалом, проявляет сорбционные свойства к ионам урана и тяжелым металлам и придает радиационную и физико-химическую стойкость, прочность и деформативность композитам при длительном хранении. Для повышения водостойкости диатомит пропитывался в растворе полисульфида кальция [2]. В качестве связующего использовано термопластичное вещество – сера, являющаяся крупнотоннажным отходом нефте- и газоперерабатывающей отрасли Казахстана, целесообразность применения которой следует из анализа требований, предъявляемых к материалам, эксплуатирующимся в условиях ионизирующих излучений. По радиационно- ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
378 защитным свойствам сера не уступает вяжущим и химическим элементам, традиционно применяемым в радиационной защите: коэффициент ослабления нейтронного излучения энергии 2 - 10 МэВ (мегаэлектронвольт) [3]. Для получения гомогенных композитов на основе несовместимых компонентов – серы и масла, необходимо было введение межфазного агента (компатибилизатора), обеспечивающего формирование промежуточного граничного слоя между ингредиентами смеси.
На основе полученных масло-полимерных эмульсий синтезированы составы серокомпозитов, дополнительно включающие серу и наполнитель в различных соотношениях. Разработаны составы радиационностойкого серокомпозита (РСК), устойчивые к выщелачиванию радионуклидов, скорость выщелачивания которых для полученных образцов на несколько порядков ниже требуемой нормативами (10 -5 ÷10
-7 г/(см
2 сут) при нормативе 10 -3 г/ см 2 сут) [4]. Проведен инфракрасный спектральный анализ образцов радиационностойкого связующего серокомпозита (РСК). Результаты приведены в таблице 1 и на ИК-спектрах в рисунках 1 – 6.
Образец Спектры поглощения, см -1
Исходная сера
3358 2974 2887
1455 1381
1090 881
669 №1
3436 2924 2853 - 1631 1458 -
796 658 №2
3429 2923 2853 - 1631 1457 -
777 658 №3
3435 2924 2854 - 1630 1457 1377
796 659 №4
3434 2925 2854 - 1631 1458 1378
796 659 №5
3435 2854
- 1631 1461 1378 1087
- - №6 3436 2854
2368 1632 1464 1378 1153
722 -
Анализ данных показывает, что в образцах РСК полосы поглощения серы смещаются в сторону уменьшения для всех составов, что указывает на изменение исходной структуры серы в образцах РСК. Снижение количества серы от 64% до 30% и исключение из состава наполнителя (диатомита) в составах №5 и 6 приводит к исчезновению полос поглощение 2974 см -1 и 669 см -1 на ИК – спектре образцов. Появление полос 2368 см -1 и 1153 см -1 в составе №6 возможно связано с увеличением количества масла от 30% до 60% и полимера от 1,0% до 10% и, возможно, отражает процесс образования новых связей, характерных для сополимера серы, масла и полимера. Наличие полосы поглощения 1631 см -1 во всех образцах РСК, отсутствующей в ИК – спектре исходной серы, вероятно, связано с присутствием масла. Полоса поглощения 1090 см -1 в спектре исходной серы и появление полос поглощение 1087см -1
и 1153 см -1
в образцах №5 и 6, соответственно, связано с увеличение количества полимера от 1,0 до 5,0 и 10%, масло от 14 до 64 и 60% и образованием сополимера серы, масла и полимера. Отсутствие полос поглощение 1381 см -1 в образцах №1 и 2, возможно, связано с уменьшением количество масла от 64 до 14 и 15% и полимера от 10 до 2 и 1,0%.
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
379 4000,0
3600 3200
2800 2400
2000 1800
1600 1400
1200 1000
800 600
450,0 3,2
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100,0
cm-1 %T
3436,06 2923,90
2853,34 1631,14
1457,52 795,76
777,48 693,63
658,44 633,03
607,67 513,54
467,20
4000,0 3600 3200
2800 2400
2000 1800
1600 1400
1200 1000
800 600
450,0 3,2
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100,0
cm-1 %T
3429,03 2922,94
2853,15 1631,13
1457,13 777,23
693,73 658,15
634,07 607,85
514,71 467,13
Рисунок 1 – ИК-спектр образца №1 Рисунок 2 – ИК-спектр образца №2 4000,0
3600 3200
2800 2400
2000 1800
1600 1400
1200 1000
800 600
450,0 3,2
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 98,7
cm-1 %T
3435,05 2923,72
2853,81 1630,39
1457,22 1376,91
795,77 777,65
693,80 658,98
633,71 608,95
512,99 461,07
4000,0
3600 3200
2800 2400
2000 1800
1600 1400
1200 1000
800 600
450,0 3,2
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100,0
cm-1 %T
3433,60 2924,51
2853,96 1631,04
1457,73 1377,78
796,25 777,79
693,71 658,56
633,62 608,62
513,34 470,79
Рисунок 3 – ИК-спектр образца №3 Рисунок 4 – ИК-спектр образца №4 4000,0
3600 3200
2800 2400
2000 1800
1600 1400
1200 1000
800 600
450,0 3,2
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100,0
cm-1 %T
3434,52 2853,68
1631,40 1460,56
1377,65 1087,37
501,92 466,47
4000,0
3600 3200
2800 2400
2000 1800
1600 1400
1200 1000
800 600
450,0 3,2
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100,0
cm-1 %T
3436,19 2854,01
2367,78 1632,11
1463,57 1377,57
1153,10 721,88
493,47 466,07
Рисунок 5 – ИК-спектр образца №5 Рисунок 6 – ИК-спектр образца №6
В таблице приведена ИК – спектрограмма исходной серы, имеющая основные спектры поглощения 3358; 2974; 2887; 1455; 1381; 881 см -1 . Сравнение ИК–спектров образцов и ИК–спектра исходной серы показывает на их существенное различие. Наиболее заметные различия в спектрах проявляются в области полос поглощения 1000 -1200 см -1 и в области 3500-4000см -1 . На ИК–спектрах образцов серокомпозитов проявляются полосы, которые смещаются по частоте в зависимости от изменения количества полимера, масла и серы в составе РСК. При уменьшение количества серы в составе №5 и 6 конфигурация линий ИК – ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
380 спектров меняется, что указывает на появление новых связей в структуре образцов РСК. На ИК–спектре в образцах всех составов проявляется полоса поглощения 1631 см -1 , которая в исходной сере не проявляется. На ИК–спектре образцов составов №3,4,5,6 проявляется полоса поглощения 1381см - 1
масла в составе. На ИК–спектре в образцах составе №5 и 6 проявляется полоса поглощения 1090 см -1 ,
С уменьшением количества серы наблюдаемое сглаживание полос в этой области спектра происходит в результате колебательных движений новых связей, возможно, обусловленных образованием сополимерных составляющих смеси. Кроме того, на ИК−спектрах образцов отмечается снижение интенсивности полос поглощения 3263см -1
и 1637см -1
соответствующих деформационным колебаниям кристаллической серы, что свидетельствует о снижении степени кристалличности серы. При плотном контакте масла, полимера, наполнителя и серы, при нагревании и последующем прессовании происходит образование новых химических межатомных связей и появление сил физического межфазного взаимодействия, обеспечивающих оптимальное структурообразование в системе на микро- и макроуровне.
Методом инфракрасной спектроскопии в образцах РСК обнаружены изменения ИК – спектров в зависимости от состава. Определено, что образование дополнительных химические связей, и существенное влияние на характер валентных колебаний оказывает введение в серокомпозит полимера и масла и образование сополимеров с серой. В результате проведенных исследований установлено, что структурообразование в системе сера – наполнитель – масло –полимер происходит за счет формирования новых химических связей S–S, S –O–S, S –O–М, S–O–М–S, а также в результате образования оптимальной макроструктуры, появления межфазных физических сил взаимодействия между серо-масло-полимерным связующим и наполнителем. Снижение кристалличности образца при введении полимера и масла возможно связано с расходованием части кристаллической серы на образование ковалентных связей и формированием сополимерных соединений, в которых роль межфазного агента (компатибилизатора) в серокомпозитной матрице выполняет полимер, введение которого, вероятно, способствует созданию совместных надмолекулярных структур в системе. При отсутствии четких границ раздела между инградиентами смеси реализуется их технологическая совместимость, позволяющая получить необходимые свойства готовых радиационностойких серокомпозитов.
1
полимерную матрицу // Химическая технология - 2012. - Т. 13, № 7. - С. 441 - 447. 2
Duraia, E.M., Burkitbaev, M., Mohamedbakr, H., Mansurov, Z., Tokmolden, S., Beall, G.W. Growth of carbon nanotubes on diatomite // Vacuum. – 2010. – Vol.84. – P. 464–468. – Impact Factor: 1.114. 3
Королев Е.В., Прошин А.П., Соломатов В.И. Серные композиционные материалы для защиты от радиации. - Пенза: ПГАСА, 2001. - 210 с. 4
технические требования». ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
381 References
1 TS Volkova, OM Slyunchev, Kozlov PV Curing of waste oil into the polymer matrix // Chemical technology - 2012. - T. 13, № 7. - S. 441 - 447. 2 Duraia, E.M., Burkitbaev, M., Mohamedbakr, H., Mansurov, Z., Tokmolden, S., Beall, G.W. Growth of carbon nanotubes on diatomite // Vacuum. - 2010. - Vol.84. - P. 464-468. - Impact Factor: 1.114. 3 Korolev EV Proshin AP Solomatov VI Protection of Sulfur composites against radiation. - Penza: PGASA, 2001. - 210 p. 4 GOST R 51883-2002 "radioactive waste cemented. General technical requirements. "
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
382 УДК 541.64:539
Аккулова З.Г.*, 2 Хусаин С.Х., 2 Шайхутдинов Е.М., 1 Амирханова А.К., 1 Жакина А.Х.
1 Институт органического синтеза и углехимии Республики Казахстан, г.Караганда, Казахстан * 2 Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И.Сатпаева . г.Алматы, Казахстан E-mail.ru: akkul@inbox.ru Синтез и исследование сополимеров винилового эфира (N-ацетонитрил)- моноэтаноламина
Впервые методом аминирования винилового эфира моноэтаноламина нитрилом гликолевой кислоты синтезирован и охарактеризован новый высокоактивный мономер – виниловый эфир (N-ацетонитрил)-моноэтаноламина (НВЭ). Нитрил гликолевой кислоты получен в процессе цианоочистки коксового газа формальдегидом. Изучена сополимеризационная активность нового мономера в радикальной сополимеризации его с мономерами акрилового ряда и представлены некоторые кинетические закономерности процесса сополимеризации НВЭ с бутилакрилатом. Отмечена более высокая реакционная способность нового мономера в радикальных процессах в сравнении с другими простыми виниловыми эфирами. Проведены успешные испытания нового мономера и его сополимеров в качестве вспенивателей сульфидных руд, ионообменных материалов и в синтезе структурообразователей почв. Ключевые слова: нитрил гликолевой кислоты, виниловый эфир этаноламина, сополимеризация, испытания.
1 Қазақстан Республикасының органикалық синтез және көмір химиясы институты», Қарағанды, Қазақстан 2 Қ.И.Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті, Алматы, Қазақстан
СОПОЛИМЕРЛЕРІН СИНТЕЗДЕУ ЖӘНЕ ЗЕРТТЕУ Моноэтаноламиннің винил эфирін гликоль қышқылының нитрилімен аминдеу әдісімен жаңа жоғары активті мономер - (N-ацетонитрил) –моноэтаноламиннің винил эфирі (НВЭ) алғаш рет синтезделген және сипатталған. Гликоль қышқылының нитрилі кокс газын формальдегидпен циандық тазалау процесінде алынған. Жаңа мономердің акрил қатарының мономерлерімен радикалдық сополимерленудегі активтілігі зерттелген және бутилакрилатпен сополимерлену процесінің кейбір кинетикалық заңдылықтары келтірілген. Басқа жай винил эфирлерімен салыстырғанда жаңа мономердің радикалдық процестердегі жоғары реакциялық қабілеттілігі байқалған. Сульфидті кендердің, ионалмастырғыш материалдардың және топырақ
структурасын түзу синтезінде жаңа мономердің және оның сополимерлерінің көбіктендіргіш ретіндегі сынақтары табысты өткен. Түйін сөздер: гликоль қышқылының нитрилі, этаноламиннің винил эфирі, сополимерилену, сынақ.
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
383 1 Akkulova Z. G.,* Khussain S. Kh., 2 Shaikhutdinov E.M., 1 Amirkhanova A.K., 1 Zhakina A.K. 1 Institute of Organic Synthesis and Coal Chemistry of the Kazakhstan Republic , Karaganda, Kazakhstan 2 Kazakh National Research Technical University after K.I. Satpayev, Almaty, Kazakhstan Synthesis and investigation of copolymers of vinyl ether (N-acetonitrile) - monoethanolamine
The new highly active monomer - vinyl ether of (N-acetonitrile) –monoetanolamine (NVE ) is synthesized by the method of amination of monoethanolamine vinyl ether with nitrile of glycolic acid and characterized for the first time. Nitrile glycolic acid was obtained in the cyanide treatment process of the coke oven gas by formaldehyde. The copolymerization activity of the new monomer in radical copolymerization with some acrylic monomers have been studied and some of the kinetic regularities of copolymerization NVE with butyl acrylate were shown. In comparison with other vinyl ethers the higher reactivity of the new monomer in radical processes was marked. Successful tests of the new monomer and its copolymers as blowing agents in sulfide ores, ion exchange materials and in the synthesis of structure builders of soils were carried out. жүктеу/скачать 31,15 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|