Органический материал. Условия сохранения: неорганические и органические материалы. Что общего между органическими и неорганическими веществами

Материалы оснований резисторов

Общие сведенья о старении

Старение - это необратимое изменение свойств материалов под действием внешних и внутренних факторов. По статистике в среднем для резисторов изменение контактного сопротивления происходит в год на 1%.

Причины старения процессы, происходящие в реальных условиях эксплуатации ЭА такие как: кристаллизация, электрохимическое окисление, электромиграция, обрыв связей в молекулах, сорбционные процессы и др.

Сорбция - поглащение материалом разных веществ извне.

Абсорбция - поглащение объемом различных веществ.

Адсорбция - поглощение поверхностью различных веществ.

Наиболее устойчивы к старению резисторы, содержащие неорганические материалы и РЭ из проволоки. Среди непроволочных резисторов более менее старятся тонкопленочные, не содержащие, как правило, органических добавок. А менее стойкие это композиционные с органическим диэлектриком – лакосажевые.

Изменение сопротивления последующего резистора зависит от соотношения между разными компонентами по скорости старения. Для тонкопленочных резисторов обычно сопротивление при старении увеличивается, у толстопленочных старение определяется стабильностью связующих диэлектрических материалов, входящих в состав резистивной пасты (композиции). Старение проволочных резисторов определяется устойчивостью резистивных сплавов к окислительным процессам, кроме температуры, влаги и излучения. На старение влияет атмосферное давление более 3 атмосфер. При пониженном давлении, из-за снижения электрической прочности воздуха, нужно уменьшать рабочее напряжение на резисторах, во избежание их перегрева (за счет ухудшения теплоотвода).

В качестве диэлектрических оснований резистора используется органические и неорганические материалы.

Преимущества органического материала:

У органического материала, самая высокая технологичность. Технологичность - совокупность свойств, объекта производства обеспечивающих минимальную стоимость объекта (простой и дешевый синтез при температуре < 1000 0 С). Органический материал является дешевым сырьем, возможность варьировать свойства, путем введения в массу добавок, как органических, так и неорганических.

Недостатки органического материала:

Невысокая нагревостойкость, у полиимида и фторопласта нагревостойкость составляет +250 0 С. Также недостатком органических материалов является невысокая теплопроводность.

Из органических материалов в качестве основания резисторов используют стеклотекстолит (стеклоткань, пропитанная эпоксидной смолой с модификаторами). Модификаторы придают органической смеси пластичность, вибропрочность и другие свойства по назначению, нагревостойкость составляет +150 0 С.

Также используются текстолиты (ткань х/б, пропитанная феноло-формальдегидной смолой с необходимыми добавками) нагревостойкость составляет +105 0 С.

В качестве органических материалов используют и гетинакс – бумага, пропитанная фенольной смолой, нагревостойкость составляет +100 0 С. Последние два материала, используются для резисторов в микромощных цепях.

3.1. Органический синтез и производство полимеров

1) органический синтез (получение органических продуктов на основе окиси углерода, метановых, этиленовых, ацетиленовых и ароматических углеводородов);

2) производство полимеров и материалов на их основе (целлюлоза, волокна, каучуки, лаки, краски, клеи, пластмассы, резинотехнические изделия);

Отходы органического синтеза не имеют такого значения, как отходы других органических производств. Причина проста: несмотря на то, что в отдельных случаях они достигают значительных объемов, выброс их за пределы предприятия остается минимальным, поскольку они подвергаются практически 100%-ной рекуперации и утилизации. Но это относится только к «штатным» предприятиям. Те же заводы и цеха, которые не производят, а только используют органические вещества, имеют намного меньший уровень использования органических отходов. К сожалению, до сих пор их обезвреживание сводится к сжиганию в неприспособленных для этого печах, т.е. в печах, не снабженных системами гарантированного дожига любой органики до CO 2 и H 2 O (заметим, что даже и в таких приборах не исключено образование исключительно устойчивых диоксинов).

Отходы производства полимерных материалов - это чаще всего мономеры, которые стараются в максимальной степени рекуперировать. Что же касается переработки указанных материалов, то она связана с образованием как химических, так и механических отходов, которые необходимо утилизировать.

3.1.1. Отходы производства хлорированных углеводородов

Подавляющую часть производимого Cl 2 (около 80%) потребляет промышленность хлорорганического синтеза, причем из-за специфики реакций хлорирования органических соединений (RH + Cl 2 = RCl + HCl), коэффициент использования хлора на хлорирование органики не превышает 50% , остальной поступает в отходы в виде абгазной соляной кислоты. Последняя получается в таких количествах, что ее улавливание составляет не менее 10% от общего производства.

3.1.1.1. Утилизация абгазной соляной кислоты

Абгазная соляная кислота – это газообразный отход, содержащий, помимо HCl, также Cl 2 , CO, CO 2 , O 2 , N 2 , H 2 и пары летучих органических соединений.

Наиболее распространенными способами утилизации абгазной HCl являются:

1) абсорбция HCl водой или концентрированной кислотой;

2) абсорбция органики подходящими раствориталями

Особое место в технологии утилизации абгазной HCl занимают методы ее окисления с целью рекуперации Cl 2 . Это наиболее грамотный и экономичный подход, особенно в случае окисления в газовой фазе кислородом в присутствии катализатора (смесь FeCl 3 и KCl):

4HCl + O 2 ® 2H 2 O + 2Cl 2

Можно использовать и пиролюзит по реакции

4HCl + MnO 2 = MnCl 2 + 2H 2 O + Cl 2

при условии регенерации марганца и соляной кислоты:

2MnCl 2 + 0,5 O 2 + 2H 2 O = Mn 2 O 3 + 4HCl .

Регенерированная абгазная кислота полностью соответствует требованиям ГОСТа на техническую HCl , но для целей электролиза она не годится из-за повышенного содержания органики и применяется только для получения хлорорганических соединений, в основном, хлоралканов, для разложения фосфоритов и для обработки бедных руд и шламов.

3.1.1.2. Обезвреживание сточных вод производства поливинилацетата

Исходным сырьем служит винилацетат СН 3 СООСНСН 2 , полимеризацию которого ведут в растворах метанола, этанола и ацетона

в присутствии инициатора (перекиси бензоила). При этом развивается высокая температура, и для охлаждения полученного полимера и его промывки используется вода. В результате промывная вода аккумулирует исходный мономер, растворители и некоторое количество продукта (поливинилацетата). Это так называемая. технологическая вода. Частично её можно использовать для получения водных дисперсий ПВА, используемых для получения клеящих веществ, -в производстве красителей.

Но большую часть СВ необходимо рекуперировать и вернуть промежуточные продукты в производство. И здесь возникает проблема улавливания ценных продуктов, связанная с необходимостью разделения полимера и воды. Последнее представляет весьма сложную задачу, связанную с наобходимостю преодоления противоречия между стремлением технологов получить максимально устойчивые дисперсии и стремлением экологов их разделить. Эту задачу решают путем нагревания СВ и добавления электролитов. После отделения полимера в воде остаются спирты, растворители, мономеры, уксусная кислота. Все эти соединения обезвреживаются в проточных аэротенках, комбинированных с вторичными отстойниками. В результате аэробного окисления образуются многочисленные органические кислоты – конечные продукты жидкофазного окисления органических примесей. Их нейтрализуют известью при рН=11, полученные соли коагулируют и отделяют от раствора. Иногда СВ подвергают прямой дистилляции или ректификации, но кубовые остатки при этом приходится растворять, разбавлять и затем очищать биохимически.

При получении поливинилацетатных дисперсий (ПВАД) часто используют поливиниловый спирт (ПВС, СН 2 СНОН n). Он делает дисперсии настолько устойчивыми, что они не разделяются даже при многократном разбавлении. В этом случае в СВ добавляют коагулянты (FeCl 2 , Al 2 (SO 4) 3) в количестве 100 – 200 мг/л, доводят рН до 7, отделяют коагулят, определяют величину химического поглощения кислорода (ХПК), которая не должна быть выше 500 мг/л, и направляют воду на биологические очистные сооружения.В настоящее время выпускаются суперустойчивые ПВАД, полученные с помощью стабилизаторов типа С-10. В этом случаях схема утилизации полимеров и рекуперации воды оказывается сложнее:

Исх.СВ ® усреднение ® нейтрализация ®(СВ)*® нагрев ® добавление коагулянтов ® коррекция рН ® добавление полиакриламида (ПАА) ® флокуляция ® отстаивание ® верхний слив ® активированный уголь ® регенерация угля ® выделение органической фазы. Нижний продукт отстойников направляют на шламовое поле, а очищенную воду – на БОС.

3.1.1.3. Отходы производства поливинилового спирта

Поливиниловый спирт – продукт омыления ПВА в спиртовых растворах в присутствии щелочных или кислотных катализаторов. Получаемые при этом СВ содержат от 500 до 3000 мг ПВС /л, в то время, как на БОС можно направлять растворы с концентрацией не более 50 – 70 мг/л, а ПДК пвс для открытых водоемов составляет 0,5 мг/л.

Лучший способ обезвреживания подобных СВ – высаливание какой-либо неорганической, например, глауберовой солью Na 2 SO 4. 10H 2 O или бишофитом MgCl 2 ..6H 2 O и последующая коагуляция боратами щелочных и щелочноземельных металлов. При этом достигается практически 100% -ная очистка, и воду можно использовать повторно. Однако возникает проблема существенных потерь ПВС, извлечь который из шлама весьма сложно. Поэтому иногда выгодно ограничиться высаливанием, собрать органическую фазу и направить ее на получение ПВАД.

Пенный способ извлечения ПВС из СВ. Технология сводится к продувке СВ подходящим газом и удалению пены, в которую переходит до 90% всего ПВС. Образующаяся в результате такой «самофлотации» пена довольно устойчива, и для ее разрушения необходимо добавлять небольшое количество исходной воды и коагулянт. Очищенная по этому способу СВ даже в одгоступенчатом варианте содержит не более 50 – 70 мг/л ПВС и может направляться непосредственно на БОС или в заводскую систему локальных очистных сооружений, включающую аэротенки, работающие на базе соответствующих бактериальных штаммов при температуре 20 – 37 0 , рН 6 – 8 и очищающие единичный объем СВ за 3 – 7 суток.

3.1.1.4. Отходы производства полистирола

Процесс полимеризации стирола протекает в водной среде, и готовый полимер подвергается водной промывке, поэтому основными отходами-загрязнителями являются маточные растворы и промывные воды. Суммарные СВ представляют собой молочно-белые коллоидные растворы, содержащие, помимо частиц полимера, также смешанный реагент 3Ca 3 (PO 4) 3 .2Ca(OH) 2 – стабилизатор суспензии ПС. Технология очистки и обезвреживания подобных СВ сравнительно проста:

Исх.СВ ® усреднение ® нейтрализация до рН 10 - 11® добавление 0,1% ПАА ® отстаивание (осадок нейтрализуют до рН 7 и направляют в отвал)® верхний слив ® нейтрализация® флокуляция ® фильтрация (осадок в отвал)® фильтрат на БОС.

Время аэрации СВ для аэротенков-смесителей до 50, для вытеснителей – до 5 часов.

Более сложные технологии предполагают использование методов флотации, электрофлотации и электрокоагуляции, что позволяет организовать водооборот до кратности, равной 10. Последняя ограничена накоплением в СВ неорганических ионов, главным образом, натрия и хлора. При этом отмечено, что накапливающиеся Ca 2+ и SO 4 2- не только не вредят, но и полезны для протекания основного технологического процесса. Кстати, и удалить их намного проще, чем Na + и Cl - . Последние можно эффективно удалить только с помощью мембранных технологий.

3.1.1.5. Обеезвреживание атмосферных выбросов производства пластмасс

Наиболее уязвимой перед возжействием атмосферных загрязнителей является тропосфера, которая простирается на 20 км над поверхностью Земли и составляет 85% всей массы атмосферы. Лишь немногие, в основном, наиболее легкие элементы и соединения попадают в более высокие слои, подвергаясь в них различным превращениям, связанным с воздействием космического излучения. В табл. 4 приводятся данные о макросоставе тропосферы, который изменяется медленно и незначительно.

Таблица 4

Макросостав тропосферы, %об.

Компонент N 2 O 2 Ar CO 2 Ne He Kr Xe

В отличие от макросостава тропосферы, ее микросостав, во-первых отличается огромным разнообразием, во-вторых, изменяется с заметной скоростью и, в-третьих, не столь стабилен и зависит от региональных техногенных условий (табл 5).

Таблица 5

Компонент CH 4 H 2 N 2 O CO O 3 NO + NO 2 NH 3 Др. углеводороды

Причинами загрязнения атмосферы выбросами газовыделяющих про-

изводств являются:

Неполный выход основного продукта;

Образование побочных газообразных веществ;

Выброс части сырья, содержащего газообразные компоненты;

Потери вспомогательных газообразных и легколетучих веществ (чаще всего растворителей);

Выделение продуктов горения, окисления, гниения, разложения;

Малое и большое дыхание неполногерметичной аппаратуты (малое – потери за счет разности давлений внутри и снаружи реактора, большое – выбросы во время опорожнения и заполнения реактора жидкими летучими компонентами);

Потери при протекании периодических процессов или отдельных стадий;

Потери за счет переналадки, переоснащения, профилактики и ремонта аппаратуры;

По степени токсичности, выражаемой уровнем ПДК в рабочей зоне (ПДК р.з.) газовые выбросы делятся на 4 категории:

· чрезвычайно токсичные – ПДК р.з < 1 мг/м 3 ;

· высоко токсичные - 1 < ПДК р.з. < 10;

· умеренно токсичные - 10 < ПДК р.з. < 100;

· малотоксичные - ПДК р.з. > 100;

В промышленности пластмасс наиболее токсичными являются выбросы фтористых соединений, стирола, нитрила акриловой кислоты, бензола, этилбензола, винилхлорида, фенола, формальдегида, метанола, винилацетата и др.

3.1.1.5.1. Методы утилизации газовых выбросов

Исходным набором данных, определяющим применимость того или иного метода улавливания, являются физические и химические свойства газа, его токсичность, роль в данном технологическом процессе, а также дефицитность, стоимость и некоторые другие показатели.

1. Рассеяние. Это метод пассивного обезвреживания, преследующий цель снижения средней концентрации газа до безопасного уровня, определяемого величиной его ПДК. Основной прибор, обеспечивающий рассеяние – труба с естественным или принудительным газопотоком. Высота трубы, позволяющая осуществить рассеяние, определяется расчетом на основе соответствующих исходных данных и условий (постоянство агрегатного состояния, химическая инертность, постоянная входная концентрация, постоянная фоновая концентрация, двумерность зоны рассеяния и др.). К сожалению, рассеяние часто применяют, не считаясь с необходимостью выполнения всех этих условий, и это дискредитирует простой, надежный и дешевый метод..

2. Обеспыливание . Сухое производится в пылевых камерах, акустических пылеуловителях (частота 3 – 5 кГц), мокрое – в полых и насадочных скрубберах и в циклонах с пристеночной водяной пленкой. Применимость этого метода определяется в основном теми же условиями, что и в случае использования метода рассеяния. Олнако, поскольку метод предполагает наличие достаточно сложной и дорогой аппаратуры, то обеспыливание стремятся совместить с операциями очистки и обезвреживания газа.

3. Абсорбция . Ее применяют на заключительных стадиях очистки, используя абсорбенты, заряженные подходящими активными группировками.

4. Адсорбция . Применяется для финишной очистки обеспыленных и очищенных от наиболее активных компонентов газовых выбросов. Речь идет об удалении таких относительно менее реакционноспособных молекулах, как низшие оксиды азота, СО, метановые углеводороды и т.п. Для этого применяют большой набор регенерируемых и нерегенерируемых адсорбентов, таких, как уголь, силикагели, алюмогели, цеолиты, кокс, глины, торф, бокситы, пеностекло, пеношлакоситаллы, смолы, а также синтетические неорганические сорбенты на основе оксидов кремния, алюминия и циркония.

В наиболее развитом варианте технологическая схема процесса адсорбционной очистки газа включает узел адсорции и десорбции (могут осуществляться как в одном и том же, так и в разных аппаратах) и узел переработки десорбата, включающий аппаратуру для отстаивания, вакуумной отгонки, дистилляции, ректификации и экстракции.

Если адсорбент и адсорбат недефицитны, то их подвергают огневому рафинированию, которое, однако, имеет известные ограничения. Если же они являются ценными компонентами, то десорбцию совмещают с регенерацией адсорбента и ведут либо с помощью водяного пара, парообразного или жидкого органического растворителя, либо даже в токе инертного газа.

3.1.1.6. Некоторые особенности абсорбционной очистки газов

Улавливание растворимых газов и паров жидкостями подчиняется известному закону Генри:

с г = к. Р г,

где с г - концентрация газа в смеси, кг/м 3 ; к - постоянная, зависящая от температуры, а также от свойств газа и жидкости; Р г - парциальное давление газа, МПа.

От растворимости данного газа зависит расход поглотительной жидкости.

В основе расчета технологического процесса абсорбции лежит уравнение материального баланса газа:

Q (Y* н - Y* в) = L (X* н - X в *),

где Q - расход поглощаемого газа, кг/с;

Y* н и Y* в - концентрации поглощаемого газа в газовом потоке в нижней и верхней точках аппарата, кг/м 3 ;

Х* н и Х* в - концентрации поглощаемого газа в поглощающей жидкости в нижней и верхней точках аппарата, кг/м 3 .

В качестве абсорбента может быть использована любая жидкость, в которой данный газ достаточно хорошо растворим. Но для эффективного использования в конкретном технологическом процессе поглотитель должен обладать следующим набором качеств:

· высокая поглотительная способность;

· селективность действия по отношению к данному газу (абсорбтиву);

· устойчивость к термическому разложению;

· химическая устойчивость;

· низкая летучесть при данных технологических условиях;

· низкая вязкость;

· низкая коррозионная активность;

· хорошая способность к регенерации;

· низкая стоимость по сравнению с извлекаемым компонентом;

· низкая токсичность, а по возможности – безвредность.

Этим условиям в оптимальной степени соответствуют вода и водные растворы кислот, солей, щелочей, окислителей, восстановителей, комплексообразователей, а также некоторых органических водорастворимых жидкостей, таких, как спирты, ацетон, диметилсульфоксид и др.

Основной недостаток абсобционных методов – образование шламов, забивающих аппаратуру и обвязку. Чтобы этого избежать, абсорбции должны предшествовать более дешевые методы очистки газа.

3.1.1.7. Твердые отходы производства пластмасс

Производство пластиков в мире удваивается каждые 5 лет, в то время, как период удвоения производства других материалов составляет 10, 15 и даже 20 лет. Отсюда катастрофический рост объема твердых отходов в развитых странах, который, несмотря на все усилия, не снижается за пределы 1% от объема производства и составляет в США - 6, в Японии - 4, в Германии - 1,5, в Англии - 1 и в остальных странах 0,5 млн. тн.

В целом отходы пластмасс четко подразделяются на 4 вида:

1) отходы производства;

2) отходы переработки;

3) отходы промышленного потребления;

4) отходы бытового потребления.

Доля каждого вида в общем объеме возрастает от 1 к 4, например, в Японии первая позиция составляет 5, вторая - 10, третья - 20, четвертая - 65%. Парадоксально, но объемы утилизации в большинстве стран-производителей пластиков возрастают, наоборот, от 4 к 1, что еще больше усиливает крутизну кривой роста в прямом направлении. Основная проблема здесь состоит в том, что чем глубже степень переработки, тем сложнее процессы утилизации. Здесь правомерно говорить о качестве отходов с точки зрения их способности к утилизации и признать, что отходы пластмасс с этой точки зрения самые сложные. Поэтому в настоящее время развиваются два технологических направления, призванных разрешить проблему отходов пластмасс:

Совершенствование технологии производства и переработки пластмасс, обеспечивающее минимизацию отходов;

Совершенствование технологии переработки отходов полимерных материалов.

Эти направления развиваются в основном в применении пластмасс производственного назначения, которые в меньшей степени подвергаются рассеянию. Степень рассеяния отходов пластмасс бытового потребления обратно пропорционально числу людей в данной местности, сконцентрировать их намного труднее. К тому же и качественные показатели их сильно различаются из-за стремления фирм повысить их декоративность, привлекательность, что связано с введением добавок, затрудняющих утилизацию.

Поэтому в отношении пластмасс бытового назначения развиваются методы производства фото-, хемо-, био- и радиоразрушаемых пластмасс, срок службы которых ограничивается сроком их использования.

3.1.1.7.1. Измельчение отходов пластмасс

В технологии утилизации отходов пластмасс есть один сложный аспект, связанный с операцией, которая предшествует любому последующему процессу их переработки. Речь идет об их измельчении, и сложность здесь в том, пластмассы в большинстве своем – вязкие, вязко-упругие, пластичные, мягкие, часто пеноподобные, волокнистые или пленочные материалы.

Для их измельчения чаще всего используют ножевые дробилки, снабженные устройствами для охлаждения материала и деталей аппарата и позволяющие получить минимальный размер до 2 мм.

По измельчаемости полимеры располагаются в следующий ряд:

Полистирол(ПС)>Полиэтилен низкого давления(ПЭн.д.) >Полиэтилентерефталат (ПЭТФ)> Полипропилен (ПП)> Полиамид (ПА)>Полиэтилен высокого давления (ПЭв.д.)>Полиуретан (ПУ)>Политетрафторэтилен (ПТФЭ) .

Особое место среди способов измельчения пластмасс занимают криогенные технологии, применяемые для дробленияи и измельчения трудноизмельчаемых пластиков – ПУ и ПТФЭ в среде жидкого азота (Т кип =77 К).

В отдельных случаях измельчение удается исключить. Например, индивидуальные (однородные) отходы термопластичных полимеров перерабатывают на типовом оборудовании в изделия менее ответственного назначения. Коллективные отходы подвергают гидроэкструзии (выдавливанию через узкие отверстия), при которой наблюдается саморегулирование вязкостных характеристик отдельных типов полимеров. Используется также двухканальная гидроэкструзия, при которой внутренние слои полимера представляют собой отходы, а тонкий наружный слой формируется из первичного высококачественного пластика.

Значительную часть отходов пластмасс перерабатывают в пеноизделия, используя для вспенивания смеси карбонатов с лимонной кислотой. Часто совмещают литье и вспенивание расплавов с диамидом азодикарбоновой кислоты, который получают по следующей схеме:

­­ ­­ ­­ ­­ ­­ ­­

С - С Þ С - С Þ C - N = N - C Þ N 2 ­

¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯

НО ОН Н 2 N NН 2 H 2 N NH 2

Дикарбо- Диамид ди- Диамид азодикарбоновой

новая к-та карбоновой к-ты к-ты

В целом необходимо учитывать, что механические характеристики вторичных изделий, как правило, хуже, чем первичных, но все же экономичность вторичной переработки остается достаточно высокой из-за улучшения экологических показателей среды, дешевизны сырья, простоты технологии и экономии энергии. Кроме того благодаря дешевизне вторичных материалов из них можно изготавливать малые архитектурные и строительные формы, герметичные емкости и контейнеры для захоронения ядовитых веществ.

Наименее квалифицированное применение твердые отходы пластмасс находят в строительстве в качестве заменителей битумов, но их можно также использовать для производства плит, погонажа и других полимердревесных изделий.

Совершенно иное направление утилизации твердых отходов пластмасс складывается на основе процессов термодеструкции полимеров, позволяющих получить низкомолекулярные полимеры, а также газообразные и жидкие продукты глубокого пиролиза.

3.2. Отходы резинотехнических изделий

В зависимости от количества введенной при вулканизации серы резины можно разделить на мягкие (2 – 8% S), полумягкие (8 – 12%), полутвердые (12 – 20%) и твердые (25 – 30%).

Отходы резинотехнических изделий (РТИ) , как и пластмасс, образуются в 4 основных сферах: первичное производство полимеров; производство РТИ; промышленное потребление; бытовое использование.

Основная масса РТИ потребляется в сфере промышленного производства. Важнейшие виды РТИ – это автомобильные покрышки и другие формовые изделия, конвейерные ленты, приводные ремни, шестерни, различные детали трения, половые и кровельные покрытия, сырая резина, прорезиненные ткани, техническая пластина, футеровочные и гидроизоляционные материалы.

Отходы РТИ делятся на невулканизированные и вулканизированные. Первые могут быть возвращены в первичное производство, вторые подвергают механической или химической переработке. Вторичная механическая переработка позволяет получить ряд ценных изделий и материалов: плиты, шифер, антивибрационные, гидро- и электроизоляционные прокладки, блоки для окантовки дамб, причалов, волнорезов, противооползневых ограждений. Кроме того, во всех случаях из отходов вулканизированных резин могут быть получены наполнители для изготовления многих видов первичных изделий.

3.2.1. Отходы шинной промышленности

Шины – один из самых многообразных и многочисленных видов РТИ. Масса 1 покрышки колеблется от 1 до 1000 кг. Эффективная переработка покрышек – дело будущего. А пока что это один из самых крупномасштабных видов твердых отходов мирового производства искусственных материалов.

Механическая переработка шин мало чем отличается от переработки других вулканизированных материалов и связана с решением ряда проблем сбора, сортировки, измельчения, хранения, транспортировки – проблем, которые в ряде случаев делают механическую переработку нерентабельной. Некоторые страны в этом вопросе пошли по пути так называемого отложенного спроса, предоставив потомкам решать эту сложную технологическую задачу. В результате возникли хранилища и склады, в которых скопились миллионы покрышек.

Химическая переработка шин включает следующие методы:

1) водная термохимическая автоклавная девулканизация, которая включает измельчение, обработку водой при температуре180 0 и давлении 0,5 Мпа в течение 6 – 8 часов и последующее использование образовавшегося девулканизата для получения вторичных РТИ;

2) щелочная эмульгационная девулканизация с получением водных дисперсий, пригодных для изготовления пленок, пропиток, покрытий, кровельных и футеровочных материалов и др.

3) высоко- и низкотемператйрный пиролиз.

Способы 1 и 2 – это скорее рекуперация, нежели утилизация, поскольку они предусматривают получение девулканизатов – латексов и сырых резин, которые возвращаются в первичное производство. Третий способ представляет классический пример утилизации, т.е. совокупности технологий, позволяющих получить на базе отходов новые продукты, в данном случае целую гамму новых ценных веществ.

3.2.1.1.Технология высокотемпературного пиролиза покрышек

Пиролиз, или сухая перегонка органических веществ, возник как один из методов переработки природных жидких и твердых топлив. . Он осуществляется путем нагревания продуктов в закрытых аппаратах без доступа или с ограниченным поступлением воздуха. При этом могут протекать: а) физические и б) физико-химические процессы разделения компонентов по температурам плавления и кипения и в) химические процессы деструкции сложных веществ с образованием более простых, низкомолекулярных жидких и газообразных продуктов.

Реакционный аппарат представляет вертикальную печь с верхней загрузкой, отапливаемую горючими газами самого процесса пиролиза и продуваемую горячим воздухом. Покрышки через шлюзовой затвор загружаются в верхнюю часть аппарата, подвергаются первоначальному нагреву, подсушиваются отходящими газами и продвигаются в зону нагрева и далее в реакционную зону, в которой и происходит основной процесс пиролиза. Летучие продукты пиролиза и пиролизные газы, содержащие 50% H 2 , 25% СН 4 и 25% высококипящих веществ, поступают в аппарат для отделения сажи и далее в ректификационную колонну, в которой происходит окончательное разделение продуктов на горючие газы, а также на легкую, среднюю и тяжелую фракции, представляющие собой смеси жидких и твердых при обычной температуре продуктов. При этом на 100 тонн покрышек получают 40 тонн дефицитной зажи, возвращаемой на шинные заводы и на производство пластмасс, 25 тонн масел высокого качества, 25 тонн горючих газов и 10 тонн стали. Производительность аппарата может достигать 10 тыс. тонн покрышек в год.

Для пиролиза смесей более мелких фракций РТИ, а также органических составляющих мусора применяют барабанные вращающиеся печи типа цементных, недостатком которых являются значительные выбросы газзообразных веществ в атмосферу из-за невозможности надежной герметизации загрузочных и разгрузочных узлов.

3.3. Утилизация нефтеотходов

В 2000 году добыча нефти составила около 5 млрд. тонн. Ее уровень определяется не техничекими возможностями, а экономическими интересами основных стран-производителей. По пути к местам переработки часть ее неизбежно теряется, попадая в разряд транспортных потерь (испарение, утечки, проливы, неполносливы, обводнение, аварийные сбросы и т.п.). Эти отходы трудно даже учесть, не говоря об утилизации.

Прочие нефтеотходы (НО) подразделяются на 2 группы – отходы переработки и отходы потребления. Первые – топлива, масла, смазки, растворители – обычно относят к механическим отходам, подвергают механической рекуперации и присоединяют к соответствующим видам продукции напосредственно в ходе технологических процессов. Вторые – отходы и выбросы соответствующих отработанных нефтепродуктов – теряются или утилизируются в ходе эксплуатации соответствующих машин и агрегатов. Их можно назвать эксплуатационными отходами. Отношение масс транспортных, механических и эксплуатационных отходов в США равно 1: 1: 15. Можно полагать, что и среднемировой баланс нефтеотходов мало отличается от этого соотношения.

Соответственно распределяются и резервы повышения коэффициента использования НО: он определяется, в основном. уровнем утилизации эксплуатационных отходов. При этом необходимо разделить все виды эксплуатационных потерь на неизбежные при данном уровне развития технологии и на те, которых можно избежать за счет ее усовершенствования. Например, угар топлива и масел в двигателях внутреннего сгорания неизбежны, хотя и могут быть минимизированы, но мойка и обезжирка замасленных деталей растворителями должны быть категорически запрещены. Только за счет замены этих жидкостей эффективными и пожаробезопасными моющими средствами можно сохранить для более квалифицированного использования около 1 млн. тн. нефтепродуктов, что составляет, однако, не более 10% от возможной экономии этих материалов только по России.

Нефтеотходы загрязняют все три агрегатных составляющих биосферы, но все же большая часть их попадает в водную среду, уровень загрязнения которой непрерывно растет и для индустриальных зон может колебаться от 0,1 до 100 мг/л. Это не удивительно, если учесть, что до 25% чистой водопроводной воды в России пиратски используется на технические нужды, а на большинстве предприятий сети технического водопровода вообще отсутствуют.

Расчетные исходные нормы загрязнения нефтеотходами воды, поступающей на очистные сооружения, составляет для производственных СВ 800, а для ливневых – 200 мг/л (СНиП - II – 93 – 74).

Следует, однако, отметить, что небольшие количества НО довольно легко поглощаются естественной гидробиологической средой (ЕГБС), не загрязненной другими отходами, подавляющими развитие бактерий.

ЕГБС очень своеобразно усваивает нефтеотходы:

® Г ® ® Ж - верхние слои водоема

НО ЕГБС ¯

® Ж ® ® Т - донные отложения

На схеме показано, что все виды газообразных и жидких НО в конечном итоге образуют донные отложения водоемов, биопревращения которых протекают намного медленнее из-за уменьшения концентрации кислорода. В результате накопления донных отложений фон загрязнения воды может достигать 2 мг/л. Особенно страдают северные водоемы, в которых дополнительными аккумуляторами нефтезагрязнений являются снег и лед (содержание НО в них составляет 0,3 – 0,6 кг/м 3), при таянии которых наблюдаются пики содержания НО в воде.

3.3.1. Классификация отходов нефтепереработки

Основную часть НО составляют токсичные промышленные отходы органического типа с минеральными и дисперсными металлическими примесями. Номенклатура НО включает 5 типов:

· автомобильные и энергетические топлива;

· смазочные и охлаждающие масла;

· топливные и смазочные присадки;

· растворители и разжижители;

· смазочно-охлаждающие жидкости.

В среднем отходы всех этих пяти типов НО составляют около 10% от объема продукции нефтепереработки. Утилизация их, как правило, не вызывает затруднений, Некоторые виды НО принимаются на переработку заводами-изготовителями. Однако, существует проблема, ограничивающая масштабы развития квалифицированных технологий утилизации, - смешивание различных видов НО. Поэтому необходимо различать виды и группы НО, их фазовые состояния и способы переработки (табл. 5, принятые сокращения: НССВ – нефтесодержащие сточные воды; Т – твердое; Ж – жидкое, ПЖ – полужидкое, П – пастообразное, ВЛ – влажность, М – маслообразное, С – суспензия, Э – эмульсия, ОС – осадки, ШЛ – шламы, СЛ – сливы, ЛОС – локальные очистные сооружения, КОС – кустовые очистные сооружения, КОК – крупные очистные комплексы, НПЗ – нефтеперерабатывающие заводы, СОЖ – смазочно-охлаждающие жидкости, Р – растворители, ПРЖ – промывочные жидкости, ФК – флотоконцентраты, КГ – кислые гудроны, ПАВ – поверхностно-активные вещества).

3.3.2.1. Пассивное и активное обезвоживание нефтеотходов

Пассивное обезвоживание осуществляют в прудах-испарителях, в полях-шламонакопителях и в резервуарах-уплотнителях, активное – в сгустителях, фильтрах, циклонах и центрифугах. Пассивные, без механического воздействия, методы обезвоживания требуют для своей реализации значительные площади и затраты на поддержание режима подачи разделяемых материалов. Обезвоженные этими методами шламы направляют на окончательную обработку с целью выделения и очистки нефтяных фракций.

Более эффективными разделителями фаз являются отстойники. Но скорости отстаивания отдельных категорий НССВ резко различаются, и в целом остаются весьма невысокими. При этом конечные продукты отстаивания (ШЛ) содержат значительны количества воды. Остаточная влага составляет, 60 - 80% (сказывется отрицательное влияние нефтеглинистых фракций). Поэтому для их разделения необходимо применять интенсивные методы обезвоживания, прежде всего фильтрацию с предшествующей коагуляцией. Нефтепесковые смеси отстаиваются хорошо, и осадки содержат не более 30% остаточной влаги.

Таблица 5

Происхождение и способы переработки нефтеотходов

В последнее десятилетие мы все чаще слышим об этих продуктах и товарах. Поначалу мы относились к ним как к чему-то экзотическому, но сейчас считаем уже первой необходимостью. Они меняют нашу жизнь и взгляды. В чем философия Organic и почему она так популярна?
В переводе английское слово Organic означает не что иное, как “естественный, экологически чистый, здоровый”. Истоки Organic, как образа жизни, уходят в 20-е годы прошлого века. Наблюдая всеобщую индустриализацию, многие ученые того времени обратили свои взгляды к природе.
Так, немецкий философ Рудольф Штайнер сформулировал теорию гармоничного бытия, когда человек не противостоит природе, а составляет её часть. Идеи Штайнера воплотились в жизнь на некоторых фермах Германии, а затем стали популярны и в других странах Европы. Правда, экологически чистое хозяйство того времени ассоциировали с идиллией, не придавая большого практического значения.
На время Второй Мировой войны идеи Штайнера были забыты, возродившись лишь в 70-е годы в США. В этот период неуклонный рост числа хронических заболеваний стали связывать с качеством питания, тут-то и выяснилось, что привычное таит много опасностей. На смену ему стали использовать экологически чистое , а в магазинах впервые появились товары с маркировкой “Organic”

Чтобы оценить преимущества экологически чистого хозяйства, сначала полезно заглянуть на обычную ферму.
Чтобы растения были более плодовитыми, крупными, используют генетические модификации, а почву от души удобряют химическими соединениями. Для защиты от вредителей будущий урожай опрыскивают пестицидами (в эту группу химических соединений входят всем известные гербициды – они уничтожают сорняки, инсектициды – защищают от насекомых, а также множество других веществ).
Эти химические соединения попадают в стволы, листья и плоды растений, а в конечном итоге, подсоленные по вкусу, оказываются в тарелке с вашим любимым супом.
Доказано, что у людей, которые работают с химическими удобрениями и пестицидами, повышается риск развития раковых заболеваний. Неудивительно, что все меньше потребителей хотят покупать продукты привычного земледелия.
Кроме того, генетики экспериментируют с генами человека, вживленными в растительные организмы. Такой урожай, хотя и будет большим, вряд ли окажется по вкусу многим покупателям. Заботливые родители, будущие мамы, пожилые люди все чаще выбирают продукцию Organic.
Такие растения выращены без использования генетических модификаций, пестицидов, гормонов и химических удобрений. Селекция экологически чистых растений проводится естественным путем, без внедрения чужеродных генов. В качестве удобрений применяют навоз и ограниченный список минеральных удобрений. Для уничтожения вредителей используют их естественных врагов, а для борьбы с сорняками – только неядовитые вещества.

Большинство органических теплоизоляционных материалов изготавливают в виде плит, обычно крупноразмерных, что упрощает и ускоряет производство работ и способствует удешевлению строительства.

Основным сырьем для их изготовления служит древесина в виде отходов (опилки, стружка, горбыль, рейка) и другое растительное сырье волокнистого строения (камыш, солома, малоразложившийся верховой торф, костра льна и конопли).

Древесина представляет собой пористый материал (пористость - 60-70%). Кроме того, древесная стружка и древесные волокна в некоторых теплоизоляционных изделиях (фибролитовых, древесностружечных плитах) расположены так, что тепловой поток в конструкции оказывается направленным не вдоль, а поперек волокон, а это создает дополнительное сопротивление утечке тепла. Вместе с тем, стружка и волокна древесины или другого растительного сырья создают своеобразный арматурный каркас в теплоизоляционных изделиях. Наконец, использование древесных и других растительных отходов для массового производства теплоизоляционных материалов является экономически выгодным и способствует решению экологической проблемы, т.е. позволяет снизить загрязнение окружающей среды.

Для повышения огнестойкости, биостойкости и водостойкости в теплоизоляционных материалах на основе органики вводят антипирены, антисептики и гидрофобизаторы.

Древесноволокнистые плиты

ДВП изготавливают из неделовой древесины, отходов лесопильной и деревообрабатывающей промышленности, бумажной макулатуры, стеблей соломы, кукурузы, хлопчатника и некоторых других растений.

С целью увеличения прочности, долговечности и огнестойкости древесноволокнистых изделий применяют специальные добавки: водные эмульсии синтетических смол, эмульсии из парафина, канифоли, битума, антисептики и антипирены, а также асбест, глинозем и гипс.

Растительное сырье измельчают в различных агрегатах в присутствии большого количества воды, облегчающей разделение древесины на отдельные волокна, и смешивают со специальными добавками. После этого жидкотекучую волокнистую массу передают на отливочную машину, состоящую из бесконечной металлической сетки и вакуумной установки. Здесь масса обезвоживается, уплотняется и разрезается на отдельные плиты заданного размера, которые затем подпрессовывают и сушат.

Плотность древесноволокнистых изоляционных и изоляционно-отделочных плит - 150-350 кг/м3, теплопроводность - 0,046-0,093 Вт/(м·К), предел прочности при изгибе - не менее 0,4-2,0 МПа.

Достоинством плит являются их большие размеры - длина до 3 м, ширина - до 1,6 м, т.к. это способствует индустриализации строительно-монтажных работ и уменьшению трудозатрат.

Изоляционные плиты используют для тепло - и звукоизоляции стен, потолков, полов, перегородок и междуэтажных перекрытий, утепления кровли (особенно в деревянном домостроении), акустической отделки специальных помещений (радиостудий, машинописных бюро, концертных залов).

Стандартные изоляционные плиты применяют для дополнительного утепления стен, потолков и полов, а также для увеличения прочности стенных каркасов. Они могут быть применены для внутреннего покрытия стен и потолков перед окончательной отделкой.

Ветрозащитные изоляционные плиты используются для уплотнения и упрочнения внешних стен, потолков и крыш зданий.

Изоляционные плиты для пола применяются в качестве «плавающей» подстилки под паркет и ламинированные полы. Плита выравнивает поверхность под паркетом, утепляет пол и значительно повышает звукоизоляцию.

Наряду с достоинствами древесноволокнистые плиты имеют и недостатки. Они обладают высоким водопоглащением (до 18% в сут.), отличаются значительной гигроскопичностью (до 15% в нормальных условиях), при изменении влажности окружающей среды меняют свои размеры, в них могут развиваться дереворазрушающие грибы. Такие плиты легче воспламеняются, чем обычная древесина.

Снизить загниваемость древесноволокнистых плит, повысить их огнестойкость позволяет введение в их состав антисептиков и антипиренов.

Древесностружечные плиты

Эти материалы представляют собой изделия, получаемые прессованием древесной стружки с добавкой синтетических смол.

Как и древесноволокнистые плиты, они обладают различной плотностью. Для тепловой изоляции используют так называемые легкие плиты, в то время как для конструктивно-отделочных целей - полутяжелые и тяжелые.

Легкие плиты приготавливаются из того же сырья и по той же технологии, что полутяжелые и тяжелые. Отличие состоит лишь в том, что при изготовлении легких плит меньше расход полимера (на 6-8%) и ниже давление при прессовании, чем при изготовлении конструктивно-отделочных.

Древесностружечные плиты получают горячим прессованием массы, содержащей около 90% органического волокнистого сырья (чаще всего - тонкая древесная стружка) и 8-12% синтетических смол.

Древесностружечные плиты выпускают одно - и многослойными. Например, у трехслойной плиты пористый средний слой состоит из относительно крупных стружек, а поверхностные выполнены из одинаковых по толщине тонких плоских стружек.

Легкие древесностружечные плиты имеют длину мм, ширину - мм, а толщину - от 13 до 25 мм. Средняя плотность составляет - 250-400 кг/м3. Их преимуществом перед древесноволокнистыми плитами является более простая технология изготовления, они отличаются большей прочностью, но имеют немного большую плотность. Другие свойства древесностружечных плит и области их применения - те же, что и у древесноволокнистых. Стоят они приблизительно столько же, сколько и ДВП.

Этот теплоизоляционный материал представляет собой разновидность легкого бетона, изготавливаемого из рационально подобранной смеси цемента, органических заполнителей, химических добавок и воды. Органические заполнители могут быть различного происхождения и с различной формой частиц (дробленые отходы древесных пород, сечка камыша, костра конопли или льна, подсолнечная лузга). В качестве вяжущего чаще применяют портландцемент, реже - другие неорганические вяжущие вещества. Технология изготовления изделий из арболита во многом схожа с таковой при производстве изделий из обычных бетонов.

Различают теплоизоляционный арболит (плотность до 500 кг/м3) и конструктивно-теплоизоляционный (плотность до 700 кг/м3). Теплопроводность арболита составляет 0,1-0,126 Вт/(м·К). Материал относится к категории труднопоражаемых грибами и трудносгораемых материалов.

Арболит применяют для возведения навесных и самонесущих стен и перегородок, а также в качестве теплоизоляционного материала в стенах, перегородках и покрытиях зданий различного назначения.

Фибролит

Этот плитный материал обычно изготавливается из специальных древесных стружек (древесной шерсти) и неорганического вяжущего вещества. Древесную шерсть получают на специальных станках в виде тонких и узких лент. В качестве вяжущего используют портландцемент, реже - магнезиальное вяжущее.

Древесную шерсть сначала минерализуют раствором хлористого кальция, жидкого стекла или сернистого глинозема, а затем смешивают с цементом и водой. Плиты формуют под давлением 0,5 МПа и направляют для твердения в пропарочные камеры. Затвердевшие плиты сушат до влажности не более 20%.

Плиты имеют длину 240 и 300 см, ширину - 60 и 120 см, толщину - 3-15 см. По плотности их делят на марки Ф-300 (теплоизоляционный фибролит) и Ф-400, Ф-500 (теплоизоляционно-конструктивный фибролит). Теплопроводность - 0,08-0,1 Вт/(м·К).

Фибролит не горит открытым пламенем, легко обрабатывается: его можно пилить, сверлить и вбивать в него гвозди. Водопоглощение цементного фибролита - не более 35-45%. При влажности выше 35% он может поражаться домовым грибом, поэтому его нужно защищать от увлажнения - в частности путем оштукатуривания. Шероховатая поверхность фибролита способствует хорошему сцеплению со штукатуркой.

Магнезиальный фибролит изготавливают без специальной минерализации, поскольку каустический магнезит затворяется водными растворами магнезиальных солей, которые связывают содержащиеся в древесине водорастворимые вещества.

Торфоизоляционные изделия

Этот теплоизоляционный материал получают из торфа путем его формовки и тепловой обработки.

Сырьем для производства торфяных изделий служит слаборазложившийся мох - сфагнум («белый мох») из верхних слоев торфяников, сохранивший волокнистое строение и не использующийся в качестве топлива и сельскохозяйственного удобрения. Около 50% мировых запасов торфа находятся в России. Изготавливать торфоизоляционные изделия можно двумя способами - мокрым и сухим.

Торфяные теплоизоляционные плиты характеризуются однородной волокнистой структурой мелкопористого строения с открытыми сообщающимися порами. Абсолютные значения пористости торфяных плит колеблются в пределах 84-91%.

При производстве торфяных плит структура торфа нарушается незначительно, и средняя плотность их близка к этому показателю у торфа-сырца. Торфяные плиты выпускают с плотностью 170-260 кг/м3. Предел прочности при изгибе торфяных плит равен 0,3-0,5 МПа, что обеспечивает удовлетворительные условия их транспортирования и монтажа.

Водопоглощение у торфяных плит довольно высокое. Высокопористое строение этого вида ТИМ способствует капиллярному и гигроскопическому его увлажнению. Так, водопоглощение обычных плит (по массе) за 24 ч. составляет 190-180%, а специальных водостойких - 50%.

Теплопроводность торфяных плит в сухом состоянии невелика по причине смешанной мелкопористой структуры и органического происхождения твердой фазы и составляет 0,052-0,075 Вт/(м·К).

Торфяные плиты - горючий материал. Температура воспламенения - около 160°С, а самовоспламенения - около 300°С.

Предельная температура хранения и эксплуатации торфяных плит составляет 100°С; однако она может быть повышена, если в их состав ввести антипирены.

В нашей стране работают около 10 предприятий, выпускающих торфяные плиты.

Размеры торфяных плит обычно составляют 1000x500x30 мм.

В зависимости от назначения они могут быть:

• · водостойкими - В,
• · трудносгораемыми - О,
• · биостойкими - Б,
• · комплексными, имеющими 2 или 3 из указанных выше свойств,
• · обычными.

Эти теплоизоляционные изделия применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий 3-го класса и поверхностей промышленного оборудования с рабочей температурой от - 60°С до 100°С.

Эковата - древесный материал, изготавливается из макулатуры. 80% эковаты состоит из газетной бумаги, а 20% приходится на нелетучие, безопасные для здоровья добавки, служащие антисептиками и антипиренами.

строительный монтажный теплоизоляционный

Эковата позволяет зданию «дышать». Она не содержит летучих, опасных для здоровья человека химикатов. Входящие в состав эковаты бор и борная кислота благодаря своим антисептическим свойствам защищают эковату и соприкасающиеся с ней деревянные конструкции от гниения и грибковых болезней. Соединения бора, имеющие инсектицидные свойства, не позволяют заводиться в теплоизоляционных материалах насекомым и грызунам.

Эковата относится к группе трудногорючих материалов. В случае пожара борные соединения эковаты освобождают кристаллизационную воду: утеплитель увлажняется и задерживает распространение пожара. При возгорании эковата не выделяет никаких токсичных газов.

Средняя плотность в конструкциях - 35-65 кг/м3. Теплопроводность - 0,041 Вт/(м·К).

Войлок строительный

Характерными особенностями войлочных материалов являются их волокнистое строение, органическое происхождение (синтетические волокна, волокна животного - шерсть - или растительного происхождения).

Наиболее эффективными с точки зрения теплоизоляционных качеств являются отходы синтепона (одежного утеплителя), шевелин (льняная пакля), строительный войлок (полотнища из скатанной шерсти животных, маты из полиэтиленовой пленки, набитые отходами синтетического меха, нитяными отходами или войлоком из синтетических волокон). Средняя плотность таких материалов - 10-80 кг/м 3 , теплопроводность - 0,03-0,07 Вт/(м·К).

Чтобы предотвратить появление моли, войлок пропитывают 3% раствором фтористого натрия и хорошо просушивают. После механической обработки войлок имеет вид полотнищ 2x2 м.

Этот материал горюч, и применяют его главным образом в деревянных постройках: для утепления наружных дверей, оконных коробок, для тепловой и звуковой изоляции стен и потолков под штукатурку, утепления наружных углов в рубленых домах, при оконных и дверных работах.

Войлоки, пропитанные глиняным раствором, используются при печных работах в противопожарных целях.

Это теплоизоляционный материал в виде плит, спрессованных из стеблей обыкновенного камыша.

В зависимости от расположения стеблей плиты бывают поперечными и продольными. Камышитовые плиты изготавливают из тростника или камыша осенне-зимней рубки. Для производства камышита задействуют передвижные установки, оборудованные прессами высокой производительности, на которых осуществляется прессование, а также прошивка проволокой и торцовка плит.

Плотность камышита в зависимости от степени прессования - 175-250 кг/м3, теплопроводность - 0,046-0,093 Вт/(м·К), предел прочности при изгибе - 0,5--0,1 МПа.

Камышит загнивает при увлажнении, не держит гвозди, способен возгораться, подвержен порче грызунами. Эти недостатки можно уменьшить путем пропитки плит антисептиками или оштукатуриванием.

Выпускают плиты длиной мм, шириной - мм, толщиной - 30-100 мм. Марки плотности - 175, 200 и 250, предел прочности при изгибе -- до 0,5 МПа.

Камышит применяют для заполнения стен каркасных зданий, устройства перегородок, утепления перекрытий и покрытий в малоэтажном строительстве, для теплоизоляции небольших производственных помещений в сельскохозяйственном строительстве. Это один из самых дешевых ТИМ.

Пробковые плиты

Пробковые теплоизоляционные плиты производят на основе коры пробкового дуба. Это натуральный природный нестареющий материал. Ячейка, из которой состоит пробка (их приблизительно 40 млн. в 1 см3), состоит из минимального количества твердого вещества и максимального количества воздуха.

Еще одна особенность пробки - состав стенок ячейки. Каждая стенка состоит из 5 слоев: 2 слоя клетчатки, к которым прилегает воздух, находящийся в ячейке, 2 плотных и жирных слоя; непроницаемых для воды, и заключительный деревянистый слой, который придает ячейке жесткость и формирует конечную структуру.

Материалы из пробки - легкие, прочные на сжатие и на изгиб. К тому же этот материал не поддается усадке и гниению. Пробка не подвергается и воздействию щелочей. Она легко режется, это гарантирует чистую и быструю работу. Пробка химически инертна и очень долговечна. Она никогда не покрывается плесенью, и ее физические свойства практически не меняются с течением времени, хорошо сопротивляется атакам грызунов. Если этот материал установлен, к примеру, на стены (потолок) или на пол в рабочем помещении, то он защищает людей от воздействия радиации. Пробка не проводит электрический ток и не накапливает статическое электричество.

Материалы из пробки не горят, а только тлеют (при наличии источника открытого огня), после обработки огнестойкими составами они принадлежат к классу горючести ВТ. При тлении пробка не выделяет фенолы и формальдегиды.

Теплоизоляционный материал РАЙВ

Материал производится на основе целлюлозных волокон и имеет превосходные теплоизоляционные свойства.

РАЙВ не удерживает сырость и не передает ее в строение. Он не испаряется и не разрушается в помещениях с повышенной влажностью и высокой температурой (бани, сауны). Волокна не выделяют вредных веществ, не запылят воздух, не вызывают аллергических реакций у пользователя. Утеплитель РАЙВ - легкий, он легко укладывается и крепится в пазы и проемы при сборке строения.

По своим физическим свойствам такой ТИМ аналогичен дереву, имеет долгий срок службы, не требуя обслуживания в течение всего периода эксплуатации деревянного строения, а самое главное - дом с утеплителем РАЙВ дышит. Этот материал обладает прекрасными звукоизоляционными и пылезащитными свойствами, снижает шумовой фон и сохраняет чистоту воздуха в помещениях.

Теплопроводность - 0,023 Вт/(м·К).

Блочный утеплитель РАЙВ:

Теплопроводность - 0,03 Вт/(м·К).

Средняя плотность - около 25 кг/м3.

В прошлом ученые разделяли все вещества в природе на условно неживые и живые, включая в число последних царство животных и растений. Вещества первой группы получили название минеральных. А те, что вошли во вторую, стали называть органическими веществами.

Что под этим подразумевается? Класс органических веществ наиболее обширный среди всех химических соединений, известных современным ученым. На вопрос, какие вещества органические, можно ответить так – это химические соединения, в состав которых входит углерод.

Обратите внимание, что не все углеродсодержащие соединения относятся к органическим. Например, корбиды и карбонаты, угольная кислота и цианиды, оксиды углерода не входят в их число.

Почему органических веществ так много?

Ответ на этот вопрос кроется в свойствах углерода. Этот элемент любопытен тем, что способен образовывать цепочки из своих атомов. И при этом углеродная связь очень стабильная.

Кроме того, в органических соединениях он проявляет высокую валентность (IV), т.е. способность образовывать химические связи с другими веществами. И не только одинарные, но также двойные и даже тройные (иначе – кратные). По мере возрастания кратности связи цепочка атомов становится короче, а стабильность связи повышается.

А еще углерод наделен способностью образовывать линейные, плоские и объемные структуры.

Именно поэтому органические вещества в природе так разнообразны. Вы легко проверите это сами: встаньте перед зеркалом и внимательно посмотрите на свое отражение. Каждый из нас – ходячее пособие по органической химии. Вдумайтесь: не меньше 30% массы каждой вашей клетки – это органические соединения. Белки, которые построили ваше тело. Углеводы, которые служат «топливом» и источником энергии. Жиры, которые хранят запасы энергии. Гормоны, которые управляют работой органов и даже вашим поведением. Ферменты, запускающие химические реакции внутри вас. И даже «исходный код», цепочки ДНК – все это органические соединения на основе углерода.

Состав органических веществ

Как мы уже говорили в самом начале, основной строительный материал для органических веществ – это углерод. И практические любые элементы, соединяясь с углеродом, могут образовывать органические соединения.

В природе чаще всего в составе органических веществ присутствуют водород, кислород, азот, сера и фосфор.

Строение органических веществ

Многообразие органических веществ на планете и разнообразие их строения можно объяснить характерными особенностями атомов углерода.

Вы помните, что атомы углерода способны образовывать очень прочные связи друг с другом, соединяясь в цепочки. В результате получаются устойчивые молекулы. То, как именно атомы углерода соединяются в цепь (располагаются зигзагом), является одной из ключевых особенностей ее строения. Углерод может объединяться как в открытые цепи, так и в замкнутые (циклические) цепочки.

Важно и то, что строение химических веществ прямо влияет на их химические свойства. Значительную роль играет и то, как атомы и группы атомов в молекуле влияют друг на друга.

Благодаря особенностям строения, счет однотипным соединениям углерода идет на десятки и сотни. Для примера можно рассмотреть водородные соединения углерода: метан, этан, пропан, бутан и т.п.

Например, метан – СН 4 . Такое соединение водорода с углеродом в нормальных условиях пребывает в газообразном агрегатном состоянии. Когда же в составе появляется кислород, образуется жидкость – метиловый спирт СН 3 ОН.

Не только вещества с разным качественным составом (как в примере выше) проявляют разные свойства, но и вещества одинакового качественного состава тоже на такое способны. Примером могут служить различная способность метана СН 4 и этилена С 2 Н 4 реагировать с бромом и хлором. Метан способен на такие реакции только при нагревании или под ультрафиолетом. А этилен реагирует даже без освещения и нагревания.

Рассмотрим и такой вариант: качественный состав химических соединений одинаков, количественный – отличается. Тогда и химические свойства соединений различны. Как в случае с ацетиленом С 2 Н 2 и бензолом С 6 Н 6 .

Не последнюю роль в этом многообразии играют такие свойства органических веществ, «завязанные» на их строении, как изомерия и гомология.

Представьте, что у вас есть два на первый взгляд идентичных вещества – одинаковый состав и одна и та же молекулярная формула, чтобы описать их. Но строение этих веществ принципиально различно, откуда вытекает и различие химических и физических свойств. К примеру, молекулярной формулой С 4 Н 10 можно записать два различных вещества: бутан и изобутан.

Речь идет об изомерах – соединениях, которые имеют одинаковый состав и молекулярную массу. Но атомы в их молекулах расположены в различном порядке (разветвленное и неразветвленное строение).

Что касается гомологии – это характеристика такой углеродной цепи, в которой каждый следующий член может быть получен прибавлением к предыдущему одной группы СН 2 . Каждый гомологический ряд можно выразить одной общей формулой. А зная формулу, несложно определить состав любого из членов ряда. Например, гомологи метана описываются формулой C n H 2n+2 .

По мере прибавления «гомологической разницы» СН 2 , усиливается связь между атомами вещества. Возьмем гомологический ряд метана: четыре первых его члена – газы (метан, этан, пропан, бутан), следующие шесть – жидкости (пентан, гексан, гептан, октан, нонан, декан), а дальше следуют вещества в твердом агрегатном состоянии (пентадекан, эйкозан и т.д.). И чем прочнее связь между атомами углерода, тем выше молекулярный вес, температуры кипения и плавления веществ.

Какие классы органических веществ существуют?

К органическим веществам биологического происхождения относятся:

• белки;
• углеводы;
• нуклеиновые кислоты;
• липиды.

Три первых пункта можно еще назвать биологическими полимерами.

Более подробная классификация органических химических веществ охватывает вещества не только биологического происхождения.

К углеводородам относятся:

• ациклические соединения:
  • предельные углеводороды (алканы);
  • непредельные углеводороды:
    • алкены;
    • алкины;
    • алкадиены.
• циклические соединения:
  • соединения карбоциклические:
    • алициклические;
    • ароматические.
  • соединения гетероциклические.

Есть также иные классы органических соединений, в составе которых углерод соединяется с другими веществами, кроме водорода:

• спирты и фенолы;
• альдегиды и кетоны;
• карбоновые кислоты;
• сложные эфиры;
• липиды;
• углеводы:
  • моносахариды;
  • олигосахариды;
  • полисахариды.
  • мукополисахариды.
• амины;
• аминокислоты;
• белки;
• нуклеиновые кислоты.

Формулы органических веществ по классам

Примеры органических веществ

Как вы помните, в человеческом организме различного рода органические вещества – основа основ. Это наши ткани и жидкости, гормоны и пигменты, ферменты и АТФ, а также многое другое.

В телах людей и животных приоритет за белками и жирами (половина сухой массы клетки животных это белки). У растений (примерно 80% сухой массы клетки) – за углеводами, в первую очередь сложными – полисахаридами. В том числе за целлюлозой (без которой не было бы бумаги), крахмалом.

Давайте поговорим про некоторые из них подробнее.

Например, про углеводы . Если бы можно было взять и измерить массы всех органических веществ на планете, именно углеводы победили бы в этом соревновании.

Они служат в организме источником энергии, являются строительными материалами для клеток, а также осуществляют запас веществ. Растениям для этой цели служит крахмал, животным – гликоген.

Кроме того, углеводы очень разнообразны. Например, простые углеводы. Самые распространенные в природе моносахариды – это пентозы (в том числе входящая в состав ДНК дезоксирибоза) и гексозы (хорошо знакомая вам глюкоза).

Как из кирпичиков, на большой стройке природы выстраиваются из тысяч и тысяч моносахаридов полисахариды. Без них, точнее, без целлюлозы, крахмала, не было бы растений. Да и животным без гликогена, лактозы и хитина пришлось бы трудно.

Посмотрим внимательно и на белки . Природа самый великий мастер мозаик и пазлов: всего из 20 аминокислот в человеческом организме образуется 5 миллионов типов белков. На белках тоже лежит немало жизненно важных функций. Например, строительство, регуляция процессов в организме, свертывание крови (для этого существуют отдельные белки), движение, транспорт некоторых веществ в организме, они также являются источником энергии, в виде ферментов выступают катализатором реакций, обеспечивают защиту. В деле защиты организма от негативных внешних воздействий важную роль играют антитела. И если в тонкой настройке организма происходит разлад, антитела вместо уничтожения внешних врагов могут выступать агрессорами к собственным органам и тканям организма.

Белки также делятся на простые (протеины) и сложные (протеиды). И обладают присущими только им свойствами: денатурацией (разрушением, которое вы не раз замечали, когда варили яйцо вкрутую) и ренатурацией (это свойство нашло широкое применение в изготовлении антибиотиков, пищевых концентратов и др.).

Не обойдем вниманием и липиды (жиры). В нашем организме они служат запасным источником энергии. В качестве растворителей помогают протеканию биохимических реакций. Участвуют в строительстве организма – например, в формировании клеточных мембран.

И еще пару слов о таких любопытных органических соединениях, как гормоны . Они участвуют в биохимических реакциях и обмене веществ. Такие маленькие, гормоны делают мужчин мужчинами (тестостерон) и женщин женщинами (эстроген). Заставляют нас радоваться или печалиться (не последнюю роль в перепадах настроения играют гормоны щитовидной железы, а эндорфин дарит ощущение счастья). И даже определяют, «совы» мы или «жаворонки». Готовы вы учиться допоздна или предпочитаете встать пораньше и сделать домашнюю работу перед школой, решает не только ваш распорядок дня, но и некоторые гормоны надпочечников.

Заключение

Мир органических веществ по-настоящему удивительный. Достаточно углубиться в его изучение лишь немного, чтобы у вас захватило дух от ощущения родства со всем живым на Земле. Две ноги, четыре или корни вместо ног – всех нас объединяет волшебство химической лаборатории матушки-природы. Оно заставляет атомы углерода объединяться в цепочки, вступать в реакции и создавать тысячи таких разнообразных химических соединений.

Теперь у вас есть краткий путеводитель по органической химии. Конечно, здесь представлена далеко не вся возможная информация. Какие-то моменты вам, быть может, придется уточнить самостоятельно. Но вы всегда можете использовать намеченный нами маршрут для своих самостоятельных изысканий.

Вы также можете использовать приведенное в статье определение органического вещества, классификацию и общие формулы органических соединений и общие сведения о них, чтобы подготовиться к урокам химии в школе.

Расскажите нам в комментариях, какой раздел химии (органическая или неорганическая) нравится вам больше и почему. Не забудьте «расшарить» статью в социальных сетях, чтобы ваши одноклассники тоже смогли ею воспользоваться.

Пожалуйста, сообщите, если обнаружите в статье какую-то неточность или ошибку. Все мы люди и все мы иногда ошибаемся.

сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.