Способ определения водопоглотительнойспособности гигроскопичных материалов

Способ определения водопоглотительнойспособности гигроскопичных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ (1851200

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.01.79 (21) 2721205/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М К.

G01 N 15/08

Гоеударстееннмй комнтет

Опубликовано 30.07.81. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 05.08.81 (53) УДК 539.217..1 (088.8) по делам нзооретеннй н открмтнй г (72) Авторы изобретения

Е. Е. Петровский, М. Н. Антоневич, В. М. Иванов и Л. Н. Носкова

i

Всесоюзный научно-исследовательский институт торфяной промышленности / (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОПОГЛОТИТЕЛЬНОГ1

СПОСОБНОСТИ ГИГРОСКОПИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к определению водно-физических свойств гигроскопичных полидисперсных материалов, например, торфа опилок и соломы, и может быть использовано для определения их водопоглотительной способности, в том числе при контроле указанного параметра для подстилки, используемой в сельском хозяйстве, для торфа низкой степени разложения, идущего на экспорт и используемого в качестве сырья для получения химической и микробиологической продукции.

Известны способы определения влагоемкости и водопоглотительной способности торфа, основанные на различной методике удаления воздуха из водной суспензии или из навески торфа, в частности, путем кипячения или вакуумирования (1) и (2).

Недостаток известных способов состоит в получении несопоставимых результатов, особенно при кипячении суспензии, сопровождающемся частичным гидролизом легкогидролизуемых веществ сухого материала и потерей некоторого количества первоначальной массы, что отражается на точности результатов анализа. Кроме того, продолжительность анализа водопоглотительной способности торфа составляет от 24 ч до нескольких суток, что не позволяет оперативно получать необходимые показатели, особенно важные при поставке продукции потребителям.

5 Наиболее близким к предлагаемому является способ, по которому навеску образца засыпают в банку с сетчатым дном и сетчатой навивающейся крышкой, погружают в сосуд с водой на глубину 15 — 20 см и выдерживают 1 — 3 сут. Периодически банки с пробами вынимают из воды и устанавливают под углом 45, затем через каждые 10 мин разворачивают вокруг оси на 180 и дают полностью стечь избыточной воде, после чего их взвешивают. По увеличению массы судят

1 о динамике намокания и величине водопогло, тительной способности образца (3) .

Однако данный метод является трудоемким, а также весьма длительным и поэтому не может быть использован при оперативном контроле качества гигроскопичного материщ ала при его производстве.

Цель изобретения — сокращение продолжительности и повышение точности определения.

851200

20

25 зе

45

55

Указанная цель достигается тем, что обработку образца производят водой при 60—

98 С, после чего дополнительно центрифугируют в течение 8 — 10 мин при факторе разделения 900 †12 и удельной загрузке на единицу площади формируемого осадка

О,1 — 1,0 кг/см в расчете на сухую массу торфа.

Удаление воздуха и формирование осад- . ка осуществляется с помощью центробежного поля. При этом водная суспензия рассматривается как трехфазная дисперсная система, плотность которой может изменяться в зависимости от критерия Фруда центробежного и продолжительности воздействия центробежного поля.

При увеличении критерия Фруда ускоряется замещение воздуха в поровом пространстве материала водой и образование осадка. При увеличении продолжительности воздействия центробежного поля происходит увеличение влагонасыщенности материала до максимального значения, после чего происходит постепенное уплотнение осадка и снижение влагонасыщенности материала.

Максимальная влагонасыщенность материала устанавливается по достижении наибольшей влажности сформированного осадка.

Оптимальный режим центрифугирования установлен в результате лабораторных исследований в следуюших режимах:

Скорость врашения п, об/мин 1000, 3000

Продолжительность с, мин 5, 10, 15.

Выбор оптимального режима производится с учетом качественной характеристики образца таким образом, чтобы полное насыщение водой достигалось для различных видов торфяной продукции, включая медленно впитывающие влагу, пересушенные или подвергающиеся саморазогреванию образцы.

При выборе режима производится визуальная оценка полноты осаждения, состояния осадка и определяются. количественные показатели конечной влажности (полной влагоемкости) осадка после отфильтровывания свободной воды.

Результаты испытаний показывают, что формирование устойчивого осадка происходит после 10 мин центрифугирования при п = 3000 об/мин. При этом в опытах с торфом, имеющим более высокую влажность и не подвергающимся саморазогреванию, формирование осадка наблюдается после 5 мин центрифугирования.

Так, при скорости вращения 1000 об/мин наблюдаются значительные расхождения в параллельных определениях из-за неполного осаждения. При центрифугировании дольше

10 мин наблюдается постепенное снижение влагоемкости из-за начинающегося уплотнения осадка.

В результате проведенных исследований установлено, что наиболее приемлемым для всех анализирующихся образцов режимом является центрифугирование в течение 8—

10 мин при скорости вращения 3000 об/мин.

Ускоренное замещение воздуха в поровом пространстве водой достигается путем формирования осадка в центробежном поле, которое независимо от используемого типа центрифуги может быть однозначно охарактеризовано критерием Фруда центробежным или фактором разделения

Fry — †" или f = 201.гу, где 0 — — диаметр ротора центрифуги (диаметр формируемого осадка), м; п — частота вращения, об/с;

g — ускорение силы тяжести.

В условиях оптимальной продолжительности воздействия центробежного поля изменение фактора разделения в широких пределах свыше 900 не приводит к значительным изменениям результатов определения водопоглотительной способности при общей тенденции к уменьшению ее с увеличением фактора разделения. Нижний предел фактора разделения обоснован условиями полного формирования осадка и замещения воздуха порового пространства материала водой. С увеличением фактора разделения выше минимального значения величина апдопоглотительной способности понижается. В связи с этим необходимо задать максимально допустимое значение фактора разделения по условиям единообразия методик и точности. В основу определения верхнего допустимого значения фактора разделения положено отношение

« х = 1,33, fcnih т. е. допускается варьирование фактора разделения в достаточно широких пределах для стандартного анализа.

Практически все типы лабораторных центрифуг в эти пределы укладываются, т. е. позволяют получать фактор разделения от

900 до 1200. Дальнейшее увеличение максимально допустимого значения фактора разделения ограничивается показателем точности.

Проведенные испытания показывают, что величина поглотительной способности гигроскопичного материала, определяемая предлагаемым способом, зависит от температуры воды, которой обрабатывается проба. При проведении исследований по обоснованию оптимальной температуры воды, применяемой для обработки проб, учитывают полноту вытеснения воздуха из порового пространства материала при различных температурах воды; состояние формируемого осадка; величину водопоглотительной способности, характеризующую количество поглошенной и удерживаемой материалом воды.

Проведенные исследования показывают, что величина водопоглотительной способности торфа увеличивается с повышением температуры воды, причем различия в величинах особенно существенны в диапазоне температур от комнатной до 60 С. При температуре выше 60 С величина водопоглотительной способности изменяется несущественно. Наблюдения за полнотой осажде851200

Формула изобретения

Составитель О. Алексеева

Редактор И.Михеева Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетиик

Заказ 6340 59 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния и динамикой формирования осадка показывают, что применение для обработки образцов материала воды с температурой

27 — 60 С не приводит к быстрому и полному вытеснению воздуха из порового пространства; с дальнейшим повышением температуры доля насыщенного водой материала увеличивается, . формируется устойчивый осадок, фильтрат становится прозрачным и процесс водопоглощения заканчивается.

Проведенные испытания показывают зависимость величины водопоглотительной способности от удельной загрузки по сухому веществу на единицу поверхности формируемого осадка. Для обоснования оптимальных величин удельных загрузок фиксируются показатели водопоглотительной способности и на основе статистических характеристик выделяется область стабильных значений.

Выяснено, что наиболее широким диапазоном стабильных значений водопоглотительной способности обладают опилки, наименее широким — торф. При малых удельных за- 20 грузках результаты определения водопоглотительной способности получаются завышенными в связи с тем, что из частиц влагоемкого материала не формируется многослойный осадок. При больших удельных загрузках происходит ухудшение условий стока избыточной влаги при отстаивании.

Таким образом, оптимальным диапазо= ном температур воды, применяемой для обработки проб при определении водопоглотительной способности гигроскопичных материалов

30 является 60 — 98 С, в котором количество поглощенной влаги достигает стабильного значения и в осадке оказывается практически вся масса материала, что свидетельствует о достижении влагонасыщенного состояния. Оптимальная удельная загрузка по су- 35 хому веществу на единицу поверхности формируемого осадка зависит от типа материала и для торфа. составляет 0,1 — 1,0 кг/см

Пример. Из представленной пробы анализируемого материала отбирают навески в стаканчики центрифуги, а затем заливают 40 их водой с температурой 60 — 100 С. На стаканчики надевают капроновые фильтры и осуществляют центрифугирование преимущественно в течение 10 мин при критерии

Фруда центробежном 900 — 1200. После этого стаканчики вынимают из центрифуги и устанавливают в штатив в наклонном положении для слива избыточной влаги. Значение водопоглотительной способности рассчитывают по увеличению массы материала в стаканчике.

Рассчитывают водопоглотительную способность материала по формуле где Р q- — . . ññà стаканчика с фильтром и торфом, до обработки водой;

P 1- - то же, после центрифугирования и фильтрования.

Продолжительность определения водопоглотительной способности по предлагаемому способу сокращается с 1 — 3 сут до 35—

45 мин. Для контроля результатов определение водопоглотительной способности производят в двух параллельных навесках.

Использование предлагаемого способа приводит при производстве массовых анализов к повышению производительности труда в 3 — 5 раз; в результате сокращения продолжительности анализа появляется возможность осуществлять оперативный контроль за технологическим процессом производства продукции; стандартизация условий проведения анализа повышает надежность полученных результатов и их воспроизводимость при контрольных определениях.

Способ определения водопоглотительной способности гигроскопичных материалов путем обработки навески образца водой и отфильтровывания избыточной влаги с последующим взвешиванием, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени определения, обработку образца производят водой при .температуре

60 — 98 С, после чего дополнительно центрифугируют. в течение 8 — 10 мин при факторе разделения 900 †12 и удельной загрузке на единицу площади формируемого осадка

0,1 — 1,0 кг/см в расчете на сухую массу торфа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Торф, применяемый в садоводстве и сельском хозяйстве. Методы испытаний. Промышленный стандарт ФРГ (DJN) № 11542, 1968, янв. с. 2, п. 8.

2. Берман Ю. А. Определение полной влагоемкости слоя фрезерного торфа. Бюллетень научно-технической информации. Л., ВНИИТП, 1958, с. 22 — 24.

3. Антоневич М. Н. Методика определения водопоглотительной способности торфа.

Л., ВНИИТП, 1964, с. 10 (прототип).