RU2534344C2 - Способ получения пенообразователя для пенобетонных конструкций - Google Patents
Способ получения пенообразователя для пенобетонных конструкций Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534344C2 RU2534344C2 RU2013107831/03A RU2013107831A RU2534344C2 RU 2534344 C2 RU2534344 C2 RU 2534344C2 RU 2013107831/03 A RU2013107831/03 A RU 2013107831/03A RU 2013107831 A RU2013107831 A RU 2013107831A RU 2534344 C2 RU2534344 C2 RU 2534344C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- foam
- hydrolysis
- water
- feather
- foaming agent
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000011381 foam concrete Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000010276 construction Methods 0.000 title abstract 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 19
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 8
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims description 34
- 230000007065 protein hydrolysis Effects 0.000 claims description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 abstract description 11
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000013543 active substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 18
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 8
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 8
- 102000011782 Keratins Human genes 0.000 description 7
- 108010076876 Keratins Proteins 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 7
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 7
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 6
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 6
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 5
- 229940087373 calcium oxide Drugs 0.000 description 5
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 5
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- -1 calcium cations Chemical class 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 210000000003 hoof Anatomy 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 2
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- LEVWYRKDKASIDU-IMJSIDKUSA-N L-cystine Chemical compound [O-]C(=O)[C@@H]([NH3+])CSSC[C@H]([NH3+])C([O-])=O LEVWYRKDKASIDU-IMJSIDKUSA-N 0.000 description 1
- FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N L-methionine Chemical compound CSCC[C@H](N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- DFPAKSUCGFBDDF-UHFFFAOYSA-N Nicotinamide Chemical group NC(=O)C1=CC=CN=C1 DFPAKSUCGFBDDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QPFYXYFORQJZEC-FOCLMDBBSA-N Phenazopyridine Chemical compound NC1=NC(N)=CC=C1\N=N\C1=CC=CC=C1 QPFYXYFORQJZEC-FOCLMDBBSA-N 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 101710172711 Structural protein Proteins 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 150000008055 alkyl aryl sulfonates Chemical group 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000008051 alkyl sulfates Chemical group 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical group 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 229960003067 cystine Drugs 0.000 description 1
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000002563 ionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229930182817 methionine Natural products 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000000913 palmityl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 1
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Substances [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 229940070891 pyridium Drugs 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 1
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008403 very hard water Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения амфолитных поверхностно-активных веществ на основе белоксодержащего сырья и может быть использовано в процессе производства пенобетона и пенобетонных конструкций. В способе получения пенообразователя для производства пенобетона и пенобетонных конструкций, включающем гидролиз белоксодержащего сырья в присутствии гидроокиси кальция, гидроокись кальция образуется при введении в гидролизующуюся реакционную смесь оксида кальция, процесс гидролиза ведут в одну стадию в реакторе-гидролизере, снабженном скоростной мешалкой и выносным циркулярным контуром с насосом, в течение 5-9 часов при температуре 110-132°C при массовом соотношении исходных ингредиентов «перьевые отходы : вода : кальция оксид», равном 100 : (350-400) : (3,5-3,7), при этом pH известково-перьевой массы в начале гидролиза варьируется в пределах 12,0-12,4, а к окончанию гидролиза в пределах 7,5-7,7. Технический результат - получение пенообразователя с высокими пенообразующими свойствами, которые достигаются как при применении умеренно минерализованной воды, так и щелочной высокожесткой известковой воды. 1 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к способу получения амфолитных поверхностно-активных веществ (ПАВ) на основе белоксодержащего сырья и может быть использовано в процессе производства пенобетона и пенобетонных конструкций.
Известно, что большинство ПАВ являются хорошими пенообразователями. При этом их высокие пенообразующие свойства проявляются в слабоминерализованной воде и при нейтральном значении pH. Наши исследования показали, что вне зависимости от принятых строителями соотношений «песок : портландцемент», pH среды этих песчано-цементных композиций находится в пределах 12,2-12,4. Это объясняется тем, что при затворении водой портландцемента, наряду с гидратами клинкерных материалов, при гидратации 3-кальциевого силиката и 4-кальциевого силиката алюмоферрита образуется реакционный гидроксид кальция. Поэтому применяемые для производства пенобетонов ПАВ должны обладать высокими пенообразующими свойствами в сильно щелочных средах и в присутствии катионов кальция, то есть в сильно жесткой воде.
Испытания всех основных типичных ПАВ: первичные и вторичные алкилсульфаты, алкил- и алкиларилсульфонаты, неонолы, катионные ПАВ (цетилпиридий хлорид), олефинсульфонаты, сульфоэтоксилаты, показали, что только продукты сульфирования определенных фракций олефинов обладают в щелочной известковой воде высокими пенообразующими свойствами, что объясняется наличием в их структуре гидроксильных групп и кратных связей. Однако практическое применение этих ПАВ-пенообразователей затруднено экономическими соображениями, ввиду их сравнительно высокой стоимости.
ПАВ-пенообразователи для пенобетонов представляют собой крупные многотоннажные производства и поэтому они должны быть очень дешевыми и для их производства должно применяться доступное и дешевое сырье или, предпочтительно, техногенные отходы. Причем технология производства таких ПАВ должна быть простой.
Известен способ по патенту РФ 2141930, опубл. 27.11.1999 г., который осуществляют следующим образом. К сухому протеинсодержащему веществу микробного синтеза добавляют известь, воду и полученную смесь нагревают при перемешивании в течение времени, необходимого для достижения оптимальных значений пенообразующей активности - кратности и стойкости. По окончании гидролиза смесь охлаждают до комнатной температуры и фильтруют. В фильтрат вводят соль металла (например, Fe2(SO4)3, FeSO4, FeCl3, CuSO4 и др.). Полученный раствор после 10-кратного разбавления водой имеет кратность пены 10-17, устойчивость 12-14 ч и может быть использован в качестве пенообразователя. Недостатком способа является его узкая специфическая направленность по использованному сырью.
Известно, что в производстве пенобетона могут применяться пенообразователи, полученные на основе белоксодержащих отходов. Например, на основе крови животных («Переработка крови убойных животных». - Агропромиздат, 1988, с.212-214).
Наибольший интерес в качестве сырья для получения пенообразователей представляют кератиновые склеропротеины, такие как рога, копыта, чешуя рыб, перьевые отходы.
С химической точки зрения кератиновые отходы отличаются от других фибриллярных структурных белков содержанием большого количества цистина, цестиина и метионина, а следовательно, наличием устойчивых сульфидных и полисульфидных фрагментов. Кератиновые склеропротеины инертны, они не растворяются ни в воде, ни в растворах слабых кислот и щелочей, ни в органических растворителях. Однако с повышением температуры происходит медленное гидролитическое разрушение пептидных, сульфидных, полисульфидных связей и кислотно-амидных групп. В результате инертные полимеры-кератины превращаются в водорастворимые олигомеры-полипептиды. Катализируется процесс гидролиза как кислотами, так и основаниями.
Известен способ переработки рогокопытных отходов по патенту РФ 2206543, опубл. 20.06.2003 г, где высушенное рогокопытное сырье, соответствующее ГОСТ 18253-72, разваривают в водном растворе едкого натра при температуре 85°C в течение 6 часов. При установившемся режиме в котел всыпают фтористый натрий, являющийся антисептиком. После окончания гидролиза раствор охлаждают до комнатной температуры и фильтруют для отделения нерастворенных остатков. Полученный раствор нейтрализуют хлористым аммонием до pH 7,5 и стабилизируют железом сернокислым. Для получения пены пенообразователь предварительно растворяют в воде в количестве 2-6% от массы воды в зависимости от пеногенератора, затем водный раствор пенообразователя превращают в устойчивую пену кратностью 6-14. Недостатком способа является его узкая специфическая направленность по использованному сырью и недостаточно высокая кратность полученной пены.
Известен способ использования рогокопытных отходов (патент РФ 2206543, опубл. 20.06.2003 г.), Недостатком которого является то, что с указанным пенообразователем можно получить только низкократные пены при использовании достаточно концентрированного (5%-ного) раствора пенообразователя в воде.
Известен способ использования белоксодержащего сырья (патент РФ 2288203, опубл. 27.11.2006 г.), недостатком которого является то, что пенообразователь позволяет получать пены требуемого качества также только из достаточно концентрированных (5%-ных) водных растворов.
Наиболее близким к разработанному способу является патент РФ 2395471, опубликованный 11.04.2008 г, согласно которому способ получения пенообразователя включает две стадии:
- гидролиз в течение 0,5-10 часов белоксодержащего сырья в виде перьевой гидролизной муки при температуре 75-106°C в присутствии большого количества щелочи, например гидроокиси натрия, калия, кальция или аммония,
- нейтрализацию избыточной щелочности серной кислотой.
Затем вносят в нейтрализованный гидролизат железа сернокислого (ΙΙ) и растворитель органический, с последующим отстаиванием в течение суток.
К недостаткам прототипа можно отнести необходимость использования сырья в виде перьевой гидролизной муки, которую получают путем обработки паром белкового сырья на основе перьевых отходов птицефабрик, что удорожает и сужает сырьевую базу производства; проведение процесса в две стадии - сначала гидролиз перьевой гидролизной муки с большим количеством щелочи, а затем нейтрализация избыточной щелочности органическими или неорганическими кислотами, которые не образуют нерастворимых в воде соединений с катионами железа Fe2+, кислыми солями этих кислот или солями, которые понижают pH вследствие химической реакции с компонентами гидролизата; а также использование в составе рецептуры пенообразователя сульфата железа (ΙΙ) и органического растворителя, что в целом усложняет и удорожает технологию. Кроме того, недостатком является снижение пенообразующих показателей полученного пенообразователя при использовании воды с повышенной жесткостью за счет образования сульфата кальция при нейтрализации избыточной щелочности и затем при обменной реакции сульфата натрия с гидроксидом кальция пенобетона.
В основу изобретения положена задача по созданию способа получения пенообразователя для пенобетонных конструкций на основе перьевых отходов птицефабрик, свободного от недостатков прототипа.
Технический результат: высокие пенообразующие свойства пенообразователя, которые достигаются как при применении умеренно минерализованной воды, так и щелочной высокожесткой известковой воды.
Так, например, в случае использования водопроводной воды пенообразующие свойства пенообразователя, полученного по предложенному способу при концентрации пенообразователя, равной примерно 0,6 масс.%, соответствуют свойствам пенообразователя, полученного по прототипу, при концентрации пенообразователя 3,0 масс.%
А при использовании известковой воды при pH 12,2 и общей жесткости ~500 ммоль/литр, что соответствует реальным условиям, характерным при производстве пенобетона, кратность и коэффициент устойчивости пены пенообразователя по прототипу почти в два раза меньше кратности и коэффициента устойчивости пены пенообразователя такой же концентрации, полученного по предложенному способу.
Кроме того, процесс получения пенообразователя по предложенному способу может быть реализован при использовании в качестве сырья непосредственно перьевых отходов птицефабрик, является одностадийным и не требует внесения в его рецептуру дополнительных ингредиентов.
Предлагаемый способ получения пенообразователя включает гидролиз белоксодержащего сырья в присутствии гидроокиси кальция и, в отличие от прототипа, содержит следующие новые признаки:
- в качестве белоксодержащего сырья используют перьевые отходы птицефабрик,
- гидролиз перьевых отходов птицефабрик осуществляют с интенсивной гидродинамикой диспергирования при температуре 110-132°C в течение 5-9 часов, при этом гидроокись кальция образуется при введении в гидролизующуюся реакционную смесь оксида кальция,
- соотношение ингредиентов по массе «перьевые отходы : вода : оксид кальция» соответственно равно 100 : (350-400) : (3,5-3,7) ,
- pH известково-перьевой массы в начале гидролиза варьируется в пределах 12,0-12,4, а к окончанию гидролиза - в пределах 7,5-7,7,
- эффективная гидродинамика диспергирования и массообмена достигается за счет того, что реактор-гидролизер снабжен скоростной мешалкой и подключен к выносному циркулярному контуру, а циркуляция осуществляется насосом.
Как показали наши исследования, наиболее высокими пенообразующими свойствами обладают гидролизаты, полученные с использованием в качестве катализатора гидроксида кальция, в сравнении с аналогами, полученными при применении в качестве катализаторов серной и фосфорной кислот, едкого натра и едкого кали, а также кальцинированной соды.
Кроме того, причина повышенных пенообразующих свойств пенообразователя, по сравнению с прототипом, обусловлена фрагментарной структурой полипептидных олигомеров. При избытке сильной щелочности, применяемой согласно прототипу, имеет место хаотическое спонтанное разрушение пептидных связей макромолекул кератина. В результате наблюдается значительный разброс молекулярной массы полипептидов по отношению к их среднему значению.
Оптимальными поверхностно-активными свойствами обладают полипептиды, содержащие около 8-12 аминокислотных фрагментов. Отклонение от этого значения как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, приводит к снижению поверхностно-активных, а следовательно, и пенообразующих свойств.
С целью оптимизации полипептидного фрагментарного состава в предлагаемом изобретении предусмотрено проведение гидролиза перьевых отходов при оптимальной температуре и самое главное при оптимальном весовом соотношении «перьевые отходы : оксид кальция». Признаком четкого соблюдения оптимальности этого соотношения является изменение первоначальной величины pH, которая перед началом гидролиза известково-перьевой массы варьируется в пределах pH 12,0-12,4, до величины к окончанию гидролиза в пределах рН 7,5-7,7, что близко к изоэлектрической точке.
Процесс гидролиза в течение первых часов протекает как в гетерогенной системе «жидкость - твердая перьевая субстанция», так и в диффузионной области. Образующиеся на поверхности твердой кератиновой субстанции водорастворимые полипептиды диффундируют в жидкую щелочную фазу, где продолжают далее гидролизоваться до более мелких фрагментов. В то же время макромолекулы находящиеся в ядре кератиновых твердых частиц длительное время не подвергаются процессу расщепительного гидролиза. Поэтому ввиду различия во времени химического воздействия в отношении поверхностных и более глубинных белковых макромолекул имеет место значительный разброс фрагментарного состава олигомерных полипептидов - дифференциально-гетерогенная неравномерность (ДГН).
В полной мере избавиться от этого явления нельзя, но уменьшить его последствия можно. С этой целью изобретением предусмотрено проведение процесса гидролиза при эффективной гидродинамике путем применения скоростных мешалок; сам же реактор-гидролизер подключается к выносному циркулярному контуру, а циркуляция осуществляется насосом. Это позволяет за счет скоростного гидродинамического давления эффективно «отслаивать» поверхностные слои набухающего кератина и диспергировать их в объеме реакционной среды до наноразмерных частиц. Тем самым интенсифицируется массообмен и сугубо гетерогенная система становится ближе к гомогенной и, следовательно, снижается эффект ДГН.
Пример конкретного выполнения
В качестве белоксодержащего сырья используют перьевые отходы птицефабрик в виде перьевой муки, также может быть использована и перьевая гидролизная мука.
В реактор-гидролизер, снабженный скоростной мешалкой и подключенный к выносному циркулярному контуру с насосом, вводят ингредиенты: перьевые отходы, воду и оксид кальция в соотношении 100 : (350-400) : (3,5-3,7) соответственно. В реакционной смеси образуется гидроокись кальция, при этом pH известково-перьевой массы в начале гидролиза равно 12,0-12,4. Гидролиз осуществляют при температуре 110-132°C при эффективной гидродинамике путем перемешивания реакционной смеси турбинной или любой другой скоростной мешалкой и циркуляции реакционной смеси за счет подключения реактора-гидролизера к выносному циркулярному контуру, снабженному насосом, например вихревым.
Процесс гидролиза ведут в течение 5-9 часов до достижения величины pH, равной 7,5-7,7. Ниже приводится таблица сравнительных качественных показателей пенообразователей, полученных согласно данному изобретению и прототипу.
| Таблица | |||||
| № п/п | Способ получения пенообразователя | Пенообразующие свойства растворов пенообразователей | |||
| Вода, применяемая при приготовлении р-ра пенообразователя | Концентрац, масс.% | Кратность пены 2) | Коэффициент устойчивости 3) | ||
| 1 | Согласно прототипу | Водопроводная вода, общая жесткость 7,2 ммоль/литр | 3,0 | 10,9-12,1 | 0,97-0,99 |
| 2 | -//- | -//- | 0,6 | 7,1-8,2 | 0,82-0,9 |
| 3 | -//- | Известковая вода 1) общая жесткость ~500 ммоль/литр, pH 12,2 | 3,0 | 7,2-7,5 | 0,83-0,88 |
| 4 | -//- | -//- | 0,6 | 6,2-6,7 | 0,78-0,82 |
| 5 | Согласно изобретению | Водопроводная вода, общая жесткость 7,2 ммоль/литр | 3,0 | 15,7-18,1 | 0,97-0,99 |
| 6 | -//- | -//- | 0,6 | 11,9-12,1 | 0,96-0,98 |
| 7 | -//- | Известковая вода 1) общая жесткость ~500 ммоль/литр, pH 12,2 | 3,0 | 13,2-13,9 | 0,98-0,99 |
| 8 | -//- | -//- | 0,6 | 10,5-11,1 | 0,96-0,98 |
Примечания: 1) Известковая вода готовилась насыщением водопроводной воды избытком оксида кальция до pH данной воды 12,2, соответствующей обычной щелочности цементных растворов, где как правило pH равно 12-12,4.
2) Кратность пены определялась как отношение объема пены, полученной из 100 мл раствора пенообразователя диспергированием в течение одной минуты в миксерном пеносбивателе, к 100 мл исходного раствора.
3) Коэффициент устойчивости пены определялся как отношение объема пенобетонной массы, полученной смешением в течение одной минуты равных объемов цементного теста (водоцементное соотношение вода/цемент = 0,45) и пены, к сумме исходных объемов цементного теста и пены.
Испытания 3,0 масс.%-ного раствора пенообразователя, полученного согласно прототипу, с применением водопроводной воды умеренной жесткости, показали его высокое качество и полностью подтвердили данные прототипа (опыт 1). Однако при снижении концентрации с 3,0-х до 0,6 масс.%, как кратность, так и коэффициент устойчивости заметно снизили свои значения (опыт 2). В известковой воде 0,6 масс.%-ные и даже 3,0 масс.%-ные растворы пенообразователя по прототипу еще больше снижают свои качественные показатели, которые уже не полностью соответствуют предъявляемым требованиям (опыты 3 и 4, кратность пены 6,2-7,5, а коэффициент устойчивости пены 0,78-0,88). Для справки: пенообразователь для пенобетона удовлетворяет требованиям при значении кратности пены и ее устойчивости не менее 8,0 и 0,95 соответственно.
По сравнению с прототипом, пенообразователь, полученный согласно предложенному изобретению, как на основе водопроводной воды, так и на основе известковой воды, имеет более высокие показатели (опыты 5-8). Даже показатели его 0,6 масс.%-ных растворов в сильно щелочной минерализованной известковой воде находятся на уровне показателей пенообразующей способности 3,0 масс.%-ных растворов прототипа для нейтральной воды умеренной жесткости (опыты 1,8).
Таким образом, задача по созданию способа получения качественного пенообразователя для пенобетонных конструкций на основе перьевых отходов птицефабрик решена за счет оптимизации технологического процесса гидролиза и позволяет следующее.
1. Применять дешевое и доступное сырье - не только гидролизованную перьевую муку согласно прототипу, но и техногенные перьевые отходы птицефабрик.
2. Проводить способ получения пенообразователя в одну стадию, в противоположность 2-стадийному по прототипу.
3. Экономить сырьевую базу, так как исключается дополнительное применение серной кислоты, сульфата железа (ΙΙ) и органического растворителя, а также за счет экономии самого пенообразователя, обеспечивающего высокие показатели даже при 0,6 масс.%-ной концентрации раствора в сильно щелочной минерализованной известковой воде
Применение пенообразователя, полученного по предложенному способу, позволяет достичь главных основных показателей в производстве пенобетона и пенобетонных конструкций.
Благодаря высокой устойчивости пены перьевых гидролизатов в сильно щелочных средах и по отношению к ионам кальция становится реально возможным производство качественных легких пенобетонных конструкций. Это позволит наряду с экономией портландцемента, повысить теплозащиту зданий и сооружений, улучшить комфортность жилищ путем повышения звукоизоляции и обеспечения микроклимата близкого к микроклимату деревянных строений, а также решить конкретный экологический вопрос - использование отходов производства в качестве дешевой сырьевой базы.
Claims (1)
- Способ получения пенообразователя для производства пенобетона и пенобетонных конструкций, включающий гидролиз белоксодержащего сырья в присутствии гидроокиси кальция, отличающийся тем, что гидроокись кальция образуется при введении в гидролизующуюся реакционную смесь оксида кальция, процесс гидролиза ведут в одну стадию в реакторе-гидролизере, снабженном скоростной мешалкой и выносным циркулярным контуром с насосом, в течение 5-9 часов при температуре 110-132°C при массовом соотношении исходных ингредиентов «перьевые отходы : вода : кальция оксид», равном 100 : (350-400) : (3,5-3,7), при этом pH известково-перьевой массы в начале гидролиза варьируется в пределах 12,0-12,4, а к окончанию гидролиза в пределах 7,5-7,7.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107831/03A RU2534344C2 (ru) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | Способ получения пенообразователя для пенобетонных конструкций |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107831/03A RU2534344C2 (ru) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | Способ получения пенообразователя для пенобетонных конструкций |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013107831A RU2013107831A (ru) | 2014-08-27 |
| RU2534344C2 true RU2534344C2 (ru) | 2014-11-27 |
Family
ID=51456058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013107831/03A RU2534344C2 (ru) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | Способ получения пенообразователя для пенобетонных конструкций |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2534344C2 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2141930C1 (ru) * | 1998-04-21 | 1999-11-27 | Мордовский государственный университет им.Н.П.Огарева | Способ приготовления белкового пенообразователя |
| RU2284308C1 (ru) * | 2005-02-17 | 2006-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "БаЕр" | Способ получения пенообразователя и пенообразователь, полученный этим способом |
| RU2288203C1 (ru) * | 2005-04-25 | 2006-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ХИМТЕХПРОМ" | Пенообразователь для теплоизоляционного бетона бг-20 |
| RU2395471C2 (ru) * | 2008-04-11 | 2010-07-27 | Игорь Анатольевич Иванов | Способ получения пенообразователя |
-
2013
- 2013-02-21 RU RU2013107831/03A patent/RU2534344C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2141930C1 (ru) * | 1998-04-21 | 1999-11-27 | Мордовский государственный университет им.Н.П.Огарева | Способ приготовления белкового пенообразователя |
| RU2284308C1 (ru) * | 2005-02-17 | 2006-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "БаЕр" | Способ получения пенообразователя и пенообразователь, полученный этим способом |
| RU2288203C1 (ru) * | 2005-04-25 | 2006-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ХИМТЕХПРОМ" | Пенообразователь для теплоизоляционного бетона бг-20 |
| RU2395471C2 (ru) * | 2008-04-11 | 2010-07-27 | Игорь Анатольевич Иванов | Способ получения пенообразователя |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013107831A (ru) | 2014-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102515827B (zh) | 一种利用复合型蛋白发泡剂制备轻质泡沫混凝土的方法 | |
| CN103951304B (zh) | 一种混凝土增强剂及其制备方法和应用 | |
| CN104844053A (zh) | 一种改性氨基磺酸盐高效减水剂及其制备方法 | |
| CN101386488A (zh) | 新型羧酸改性三聚氰胺高效减水剂 | |
| CN104725070A (zh) | 一种毛发水泥发泡剂的制备方法 | |
| CN106220029A (zh) | 一种高保坍型混凝土减水剂及其制备方法 | |
| RU2534344C2 (ru) | Способ получения пенообразователя для пенобетонных конструкций | |
| CN102086105B (zh) | 一种改性萘系减水剂及其制备方法 | |
| CN110527306A (zh) | 利用含铬革屑制作颗粒板的方法 | |
| CN105174795B (zh) | 一种混凝土保坍剂及其制备方法 | |
| RU2066330C1 (ru) | Способ получения пластификатора для бетонной смеси | |
| CN108395136A (zh) | 一种脂肪族改性聚羧酸减水剂的制备方法 | |
| CN102452806A (zh) | 一种新型三聚氰胺减水剂及制备方法 | |
| CN107417189A (zh) | 一种高强度抗冻混凝土的制备方法 | |
| CN109534712B (zh) | 一种浅黄色萘系减水剂及其制备方法 | |
| RU2270823C1 (ru) | Строительный раствор | |
| CN102417320A (zh) | 一种减水剂 | |
| RU2354620C2 (ru) | Способ получения белкового пенообразователя и пенообразователь, полученный этим способом | |
| RU2162070C1 (ru) | Пенообразователь | |
| RU2206543C2 (ru) | Пенообразователь | |
| RU2212390C1 (ru) | Способ получения пенообразователя и пенообразователь, полученный данным способом | |
| SU1680676A1 (ru) | Пенообразователь дл поризации бетонной смеси | |
| CN108793798A (zh) | 基于工业废弃物的混凝土膨胀剂及其制备方法 | |
| RU2284308C1 (ru) | Способ получения пенообразователя и пенообразователь, полученный этим способом | |
| CN108439840A (zh) | 一种无氯混凝土早强剂 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180222 |