Снижение негативного воздействия на окружающую среду машиностроительных предприятий путем разработки рецептуры экологически безопасной эмульсионной СОЖ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1 КЛАССИФИКАЦИЯ СОЖ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ 10
1.2 БЫСТРОИСПАРЯЮЩИЕСЯ СОЖ 10
1.4 ВОДОСМЕШИВАЕМЫЕ СОЖ 14
1.5 ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ 16
1.6 ПРОБЛЕМЫ МИКРОБНОЙ ДЕСТРУКЦИИ СОЖ 17
1.7 ПРОБЛЕМЫ КОРРОЗИИ 18
1.8 ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ 22
1.9. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕСТРУКЦИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ
ВЕЩЕСТВ 23
1.10 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ЗА СОЖ 27
1.11 ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК 30
ГЛАВА II МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ 45
2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ АГРЕССИВНОСТИ СОЖ МЕТОДОМ
ОТПЕЧАТКОВ 45
2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ 46
2.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ СОЖ 47
2.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНЕШНЕГО ВИДА 47
2.5 ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАХА 47
2.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИСЛОТНОГО ЧИСЛА 48
2.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ АЗОТА 51
2.8 ПРИГОТОВЛЕНИЕ ВОДНОЙ ЭМУЛЬСИИ С МАССОВОЙ ДОЛЕЙ 3% 52
2.9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ ЭМУЛЬСИИ 53
2.10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ (РН) ВОДНОЙ ЭМУЛЬСИИ 53
2.11 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЗЕРВА ЩЕЛОЧНОСТИ 54
2.12 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ПРИ 20°С ,р ,КГ / ?:3 ПО ГОСТ 3900, РАЗДЕЛ 1 54
2.13 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ ПРИ ХРАНЕНИИ 56
2.14 ПОДГОТОВКА ПОСУДЫ К МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОМУ ИССЛЕДОВАНИЮ 57
2.15 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА КЛЕТОК ВЫСЕВОМ НА ПЛОТНЫЕ
ПИТАТЕЛЬНЫЕ СРЕДЫ 63
2.16 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ТОКСИЧНОСТИ СОЖ МЕТОДАМИ
БИОТЕСТИРОВАНИЯ 65
2.16.1 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ОТХОДОВ ПО
СМЕРТНОСТИ И ИЗМЕНЕНИЮ ПЛОДОВИТОСТИ ДАФНИЙ 70
ГЛАВА III РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 77
3.1 ПОДБОР КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ КОНЦЕНТРАТА РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ
ЭМУЛЬСИОННОЙ СОЖ 77
3.2 ИССЛЕДОВАНИЕ ТОКСИЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЯ ЭТАФОС-Ф ПО
СМЕРТНОСТИ ТЕСТ-ОБЪЕКТА DAPHNIA MAGNA STRAUS 78
3.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КЛАССА ОПАСНОСТИ СОЕДИНЕНИЯ ЭТАФОС-Ф 80
3.4 ИЗУЧЕНИЕ БИОСТОЙКОСТИ КОМПОНЕНТОВ СОЖ 81
3.5. РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ КОНЦЕНТРАТА СОЖ 87
3.6. ПОКАЗАТЕЛИ ОБРАЗЦОВ КОНЦЕНТРАТА СОЖ 90
3.7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 3%
ЭМУЛЬСИИ РАЗРАБОТАННОЙ СОЖ 91
3.7.1 КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА 3% ЭМУЛЬСИИ СОЖ-ЭКО 91
3.7.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ 3% ЭМУЛЬСИИ
РАЗРАБОТАННОЙ СОЖ 92
3.7.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ 3% ЭМУЛЬСИИ СОЖ 95
3.7.4 БИОСТОЙКОСТЬ РАЗРАБОТАННОЙ СОЖ 96
3.7.5 СРАВНЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ С ТУ 0258-004-42147065-2003 97
3.7.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ И КЛАССА ОПАСНОСТИ СОЖ-ЭКО И СОЖ ИНКАМ-1 100
3.7.7 ПОВЫШЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СОЖ-СОДЕРЖАЩИХ
СТОЧНЫХ ВОД ПУТЁМ ПРИМЕНЕНИЯ СЕЛЕКТИВНЫХ ДЕСТРУКТОРОВ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ 102
ГЛАВА IV ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ 106
4.1 ОБЩИЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ В ЛАБОРАТОРИИ НА ЗАНЯТИЯХ ПО БИОТЕХНОЛОГИИ, МИКРОБИОЛОГИИ, БИОХИМИИ 106
4.2. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ В ЛАБОРАТОРИИ ПРИ РАБОТЕ С КИСЛОТАМИ И ЩЕЛОЧАМИ 107
4.3. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ В ЛАБОРАТОРИИ С
ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИМИСЯ И ГОРЮЧИМИ ЖИДКОСТЯМИ (ЛВЖ И ГЖ) 109
4.4. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ В ЛАБОРАТОРИИ С ХИМИЧЕСКОЙ ПОСУДОЙ 111
4.5. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ В ЛАБОРАТОРИИ С
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕМ И ЭЛЕКТРОПРИБОРАМИ 112
4.6. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ В ЛАБОРАТОРИИ ПРИ РАБОТЕ С РЕАКТИВАМИ 113
4.7. ПРАВИЛА ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ 115
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 119
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 125
ПРИЛОЖЕНИЕ 125
Одной из актуальных проблем машиностроительной отрасли является негативное воздействие промышленных марок смазочно¬охлаждающих жидкостей (СОЖ) как на окружающую среду так и на здоровье станочников в связи с их высокой токсичностью и значительным количеством объёмов применения.
Так современные машиностроительные предприятия потребляют СОЖ в количестве от нескольких десятков до десятков тысяч тонн в год, и эта цифра постоянно растет.
Воздействие СОЖ на человека и биосферу вызывает разнообразные негативные проблемы. Около 25% всех профессиональных дерматитов у станочных рабочих связано с контактом с поражениями патогенными микроорганизмами СОЖ.
Загрязнение окружающей среды, в частности атмосферы и почвы, происходит как в процессе эксплуатации СОЖ, так и в результате их утилизации. Характерно просачивание смазочных материалов в экосистему и загрязнения ее экологически опасными компонентами:
- полициклическими ароматическими углеводородами
- полидифенилами
- полихлордифенилами антропогенного происхождения
- серо-и хлорсодержащими присадками
Все они распространяются в атмосфере, воде, почве, попадают в пищевые цепи и продукты питания[1].
Негативное влияние СОЖ на гидросферу определяется образованием больших объемов СОЖ-содержащих сточных вод по причине низкой биостойкости эмульсий, приводящей к частой замене рабочих СОЖ в процессе эксплуатации. Сточные воды машиностроительных
предприятий являются многокомпонентными и многофазными водными системами. В состав таких стоков входят минеральные масла, поверхностно-активные вещества (ПАВы), бактерицидные и антикоррозионные присадки, во многих случаях, тяжелые металлы, а также токсичные продукты деструкции компонентов СОЖ. При поступлении на очистку залповых сбросов СОЖ-содержащих стоков нарушается процесс очистки воды, не удаётся достичь необходимого качества воды по показателю «ПАВ». Только на ПАО «КАМАЗ» ежегодно образуется более 150000 м3 СОЖ - содержащих сточных вод, в состав которых входят ПАВы. Поверхностно - активные вещества антропогенного происхождения - это наиболее распространенные загрязняющие вещества природных вод, так как они понижают жизнедеятельность активного ила, снижают эффективность работы сооружений биологической, ухудшают качество поверхностных вод, а также негативно влияют на состояние дна и береговых водных объектов. [1]
Целью данной работы является разработка рецептуры смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) с пониженной токсичностью и увеличением стойкости к микробной деградации.
Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:
1. На основе изучения основных показателей, предъявляемых к технологическим эмульсиям, провести подбор базовых компонентов для рецептуры концентрата разрабатываемой СОЖ.
2. Освоить методы контроля СОЖ (внешний вид, запах, моющую способность 3 % эмульсии СОЖ, вязкость, стабильность при хранении, кислотное число, массовую долю азота, резерв щелочности, стабильность, коррозионную агрессивность, пенообразование, рН, влияние жёсткости воды на качество СОЖ, токсичность, биостойкость).
3. Провести разработку рецептуры концентрата СОЖ с пониженной токсичностью и увеличением сроков эксплуатации.
4. Определить токсичность и биостойкость разработанной СОЖ.
5. Провести селекцию микрофлоры СОЖ с целью получения деструкторов ПАВ, повышающих эффективность биологической очистки СОЖ-содержащих сточных вод.
1. С учетом экологической безопасности, эффективности технологических и микробиологических свойств подобраны 6 компонентов для рецептуры концентрата СОЖ-Эко.
2. Изучены и усвоены 11 методов анализа концентрата и эмульсии СОЖ
3. Разработана рецептура эмульсола СОЖ-Эко ,которая не уступает по технологическим свойствам СОЖ ИНКАМ-1
4. Исследование 3% эмульсии разработанной СОЖ-Эко выявили более высокую биостойкость по сравнению с контролем (СОЖ ИНКАМ- 1), что позволит увеличить срок эксплуатации эмульсии в производственных условиях и снизить объёмы СОЖ-содержащих сточных вод.
5. Исследование на токсичность разработанной СОЖ-Эко выявили в разведениях 1:10000 хроническую токсичность, гибель тест-объектов в данном разведении составила 10-20%, наблюдался приплод дафний через 3 суток от начала биотестирования.
6. В СОЖ-ИНКАМ-1 острая токсичность выявлена в диапазоне разведений 1:50 -1:10000.
7. Выделены селективные деструкторы, которые позволят повысить эффективность биологической очистки СОЖ-содержащих сточных вод и снизить их негативное воздействие на биоценоз поверхностных вод.
1. Васильева А.В. , Хамидуллова Л.Р. «Анализ воздействия смазочно охлождающей жидкости на окружающую среду и человека.» .,биологические науки ., изд вектор науки 2011 г.-47 с.
2. Ошер Р.Н. «Производство и применение смазочно-охлаждающих жидкостей (для обработки металлов резанием)», 3 изд., М., 1963.
3. Рекомендации по применению водорастворимых СОЖ [Электронный ресурс].Режим доступа: http://borfi.rU/press/17.html%20.%20http://efel e.ru/press/228.html
4. Процессы окисления и температурной деструкции и их влияние на противоизносные свойства СОЖ:[Электронный ресурс].Режим доступа:http: //refleader.ru/j gernamaatyuj g.html
5. Е. И. Зоря , О. В. Лощенкова , Ю. Н. Киташов «Промышленный сервис научно-технический журнал» № 1(54) 2015.-30-34 с.
6. Лазарева Н. В. , Левиновой Э. Н «Вредные вещества в промышленности.» Справочник для химиков, инженеров и врачей. Том 1.Органические вещества. "Химия", 1977.
7. Уход за водосмешиваемыми СОЖ-: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.yuvesta.ru/userfiles/File/kontrol_sozh.pdf
8. Патент № 461610 Российская Федерация, смазочно-охлаждаюшая жидкость/ Басов Дмитрий Викентьевич , Садетдинов Шейиздан Вазыхович - подача заявки:2010-07-23, публикация 27.01.2012
9. Патент № 2441060 Российская Федерация, смазочно-охлаждающая технологическая среда для обработки цветных металлов/ Полетаев Владимир Алексеевич , Павлюкова Наталья Леонидовна , Чернов Леонид Константинович -подача заявки:2010-07-23,публикация:27.01.2012
10. Патент № 2415177 Российская Федерация, смазочно-охлаждающая
жидкость/ Басов Дмитрий Викентьевич , Никитин Алексей Иванович , Садетдинов Шейиздан Вазыхович—подача заявки:2009-03-
26,публикация:27.03.2011
11. Патент № 2399652 Российская Федерация, смазочно-охлаждающая
жидкость/ Садетдинов Шейзан Вазыхович , Никитин Алексей Иванович , Федоров Владимир Евсеевич- подача заявки:2008-03-06,публикация:20.09.2010
12. Патент № 2368651 Российская Федерация, смазочно-охлаждающая жидкость, концентрат смазочно-охлаждающей жидкости (сож) для механической обработки металлов и способ его получения/ Чурин Вячеслав Александрович , Диденко Иван Александрович , Шавин Олег Борисович , Мальчук Дмитрий Анатольевич , Хорошеньков Георгий Владимирович - подача заявки:2008-02-11,публикация:27.09.2009
13. Технические условия ТУ 0258-004-42147065-200. СОЖ ИНКАМ-
14. ГОСТ 33 Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости
15. ГОСТ 6243,раздел 1 Эмульсолы и пасты. Методы испытаний.
16. Ф.К Черкес, Л.Б Богоявленская, Н.А Бельская. Микробиология: Пер. с нем.-М.: Мир, 1987.- 567 с.
17. Н.Н. Смирнова «Основы микробиологии и биотехнологии.» Лабораторный практикум для студентов по направлению 20.03.01 «Техносферная безопасность». Набережные Челны : НЧИ К(П)ФУ, 2016.
18. Токсикологические методы контроля. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний. Министерство природных ресурсов Российской Федерации. М., 2002
ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.12-06; Т 16.1:2:2.3:3.9-06 «Методика измерений количества Daphnia magna Straus для определения токсичности питьевых, пресных природных и сточных вод, водных вытяжек из грунтов, почв, осадков сточных вод, отходов производства и потребления методом прямого счёта»
19. Латышев В.Н., Наумов А.Г. О смазочном и химическом действии внешней среды при резании металлов / трение и износ. 2001. №3. С. 342 - 348.
20. ГОСТ 12.1.007 Определение класса опасности в воздухе рабочей зоны
21. Смирнова Н. Н. Тема диссертации: «Микробная деструкция водорастворимых смазочно-охлаждающих жидкостей и методы её предупреждения.» Науч. руководитель-д.б.н., профессор Р.П.Наумова. Защита состоялась в декабре 1992 г. в КГУ им.Ульянова-Ленина.
22. Маврин Г.В., Смирнова Н.Н., Инюшева А.А., Рощина О.С., Павлова Т.П., Фридланд С.В., Мелконян Р.Г. Влияние малых и сверхмалых концентраций Этафосф, Амидофосф и Анифосф на динамику численности тест-объектов Daphnia magna Straus и микроводоросли Scenedesmus quadricauda. Экология промышленного производства. Межотр. науч.- практ. журнал / ФГУП «ВИМИ».- 2014. Вып. 2 (86). С.39 - 43.
23. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности : [Электронный ресурс]. - Ре¬
жим доступа: http://standartgost.rU/g/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2_12.1.007-76
24. П.И. Шашкин, И.В. Брай «Регенерация отработанных нефтяных масел».
25. Краткая характеристика опасности: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:ZZwww.russian-chemistry.ru/reagents/4352
26. Краткая характеристика опасности: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://bezvreda.com/pav-vredno-dlya-zdorovya/
27. Смирнова Н.Н., Шарафутдинов Р.Н., Ахметов В.М., «Микробная деструкция эмульсионных смазочно-охлаждающей жидкостей и методы ее предупреждения.» Итоговая научн. конф. проф.-препод. состава.,5 февраля 2014 г.[Текст]: сб-к докладов./ред.кол. Хабибуллин Р.Г.[и др.] под ред. техн. Наук Л.А. Симоновой. Набережные Челны: Издательско полиграфический центр Набережночелнинского института
28. Смирнова Н.Н., Артемьева И.М., Падемирова Р.М.:Повышение биологической очистки сож-содержащих сточных вод путём стимуляции активного ила препаратом этафосф. Междун. научно-исслед. журнал. 2017.-№12 (66).Ч.4.-С57-62.
29. Смирнова Н.Н., Артемьева И.М., Садыкова А.Р.: Снижение негативного воздействия на бассейн Волги сточных вод машиностроительных предприятий путём применения селективных деструкторов поверхностно-активных веществ. Сборник трудов. VIII Международного кон- кресса «Чистая вода. Казань» 31 ноября-1 декабря 2017- Казань ООО «Новое знание» 2017 С.215-218
30. Смирнова Н.Н, Инюшева А.А.: Токсичность лаурилсульфата натрия как компонента рецептуры СОЖ. Технические науки на службе созидания и прогресса:сборник статей Международной научно¬практической конференции (1 декабря 2017 г., г. Самара ). - Уфа:АЭТЕРНА, 2017. - С. 95-98.
31. Правила техники безопасности в лаборатории [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://bio-x.ru/articles/pravila-tehniki-
bezopasnosti-v-laboratorii