Рефераты, курсовые, доклады; Модификация биологически активными системами синтетического полиизопрена

Рус Укр Eng

Модификация биологически активными системами синтетического полиизопрена

критериев. Для мониторинга загрязнений был рекомендован следующий

перечень: 1) величина фактического или потенциально возможного влияния на

здоровье и благополучие человека, на климат или экосистемы (сухопутные и

водные); 2) склонность к деградации в окружающей природной среде и

накоплению в организме человека и пищевых цепочках; 3) возможность

химической трансформации в физических и биологических системах, в

результате чего вторичные (дочерние) вещества могут оказаться более

токсичными или вредными; 4) мобильность (подвижность); 5)

фактические или возможные тренды (тенденции) концентраций в окружающей

среде и в организме человека; 6) частота и/или величина воздействия;

7) возможность измерений на данном уровне в различных средах; 8) значение

для оценки положения в окружающей природной среде; 9) пригодность с точки

зрения всеобщего распространения для равномерных измерений в глобальной и

субрегиональной программах.

8.5. Эколого-экономическая оценка

В ходе данной работы загрязнение окружающей среды могло производиться

при использовании сыпучих ингредиентов и паров ацетона. Поскольку трудно

оценить влияние на окружающую среду проведения дипломной работы из-за

малого количества используемых веществ, можно сказать, что ущерб,

нанесенный окружающей среде незначительный.

Отсутствие на территории нашей страны климатических зон, пригодных для

произрастания каучуконосных растений, делает наиболее перспективным поиск

путей направленной модификации синтетических каучукоподобных полимеров с

целью получения материала, способного заменить натуральный каучук (НК) по

технически важным физико-химическим параметрам

НК обладает лучшими свойствами по сравнению с синтетическими

аналогами, что связано с наличием в нём белковых включений. Поэтому,

модификация СКИ белковыми фрагментами, представляется, одним из наиболее

перспективных способов улучшения потребительских свойств СКИ. Модификация

синтетического каучука должна обеспечивать улучшение свойств смесей и резин

по целому ряду показателей: когезионных свойств смесей, упруго-

гистерезисных, адгезионных и усталостных свойств резин.

Целью нашей исследовательской работы являлось изучение физико-

механических свойств цис-1,4-полиизопрена, модифицированного биологически

активными системами.

Проведенные исследования показали, что модифицированный синтетический

цис-1,4-полиизопрен обладает лучшими вулканизационными характеристиками,

относительно контрольного каучука, а именно сократилось время достижения

оптимума вулканизации, увеличилась скорость вулканизации. Проведенный нами

эксперимент не нанес значительного ущерба окружающей среде: не

производились вредные выбросы в атмосферу. Исследовательская работа

проводилась для улучшения физико-механических свойств и

конкурентоспособности с НК.

Полученный материал найдет свое применение в изделиях, в которых

необходим высокий модуль и малое время вулканизации.

В настоящее время способ утилизации, модифицированного СКИ-3 липидами

и белками не изменился. Утилизация полученного материала является темой

последующих работ.

Заключение

1. При проведении работы выбросы в атмосферу были сведены к минимуму и

проводились все меры для уменьшения выбросов вредных веществ в

атмосферу.

2. Для очистки сточных вод в лаборатории использовались все необходимые

методы очистки.

3. В данной работе не предусмотрены способы утилизации отходов.

4. Для контроля состояния окружающей среды предусмотрен мониторинг

источников загрязнения.

5. Проведенный эксперимент не нанес значительного ущерба окружающей

среде и был разработан конкурентоспособный материал.

9. Экономическая часть.

Введение

В связи со все возрастающим применением в промышленности белков,

ведутся интенсивные работы по модификации и изучению их свойств.

Модификация проводится с целью повышения эффективности путем

добавления специальных добавок (модификаторов), способствующих лучшему

взаимодействию их с каучуком, что ведет к улучшению свойств резин.

В данной работе стоит задача исследования влияния белкового комплекса

липидов на структуру и свойства полиизопренового каучука. Таким образом,

представляется перспективным использование комплекса на основе липидов с

белками для улучшения прочностных и вулканизационных характеристик

полиизопрена.

Экономическая часть состоит из трёх частей:

• Расчета затрат на проведение работ;

• Расчёт сетевого графика;

• Расчета экономической эффективности.

Таблица 9.1

Суммарные затраты на проведение исследования.

Затраты на электроэнергию

|Вальцы |3,5 |0,5 |1,75 |0,50 |0,88 |

|Вулканизационный |7,8 |0,5 |3,90 |0,50 |1,95 |

|Сушильный шкаф |1,3 |30 |4,00 |0,50 |27,00 |

|Разрывная машина |0,52 |12 |6,24 |0,50 |3,12 |

|Аналитические весы |0,5 |24 |12,00 |0,50 |6,00 |

|Инстрон 1122 |3,7 |20 |74,00 |0,50 |37,00 |

|Ксерокс |4,2 |5 |21,00 |0,50 |10,50 |

|итого | | | | |86,45 |

Таблица 9.2

Затраты на воду для технологических целей.

|Вальцы |0,83 |0,5 |0,415 |7,07 |2,93 |

|итого | | | | |2,93 |

Расчет амортизации приборов и оборудования.

Формула расчета: p=S S*N*t/365*10

Где S - стоимость единицы оборудования, руб.

N - норма амортизации оборудования, %

t - время использования, дни

Таблица 9.3

Отчисления на оборудование.

|оборудования |руб. | |аморт., % |руб. |

|Вальцы |35261.5 |0.02 |10 |0.19 |

|Вулкан. пресс |75289.0 |0.02 |10 |0.41 |

|Инстрон 1122 |45325.1 |0.83 |10 |10.31 |

|Ксерокс |21280.0 |0.21 |10 |1.22 |

|Итого | | | |12.13 |

Накладные расходы составляют 100% от заработной платы

Таблица 9.4

Расчет материальных и сырьевых затрат.

|СКИ-3 |кг |15.00 |0.100 |1.50 |

|Стеариновая к-та |кг |15.12 |0.002 |0.03 |

|Оксид цинка |кг |7.00 |0.005 |0.04 |

|Сульфенамид Ц |кг |54.00 |0.001 |0.05 |

|Сера |кг |3.80 |0.002 |0.01 |

|Итого |- |- |- |1.63 |

|Транспортно-загото|- |- |- |0.21 |

|всего |- |- |- |1.84 |

Транспортно-заготовительные расходы составляют 5-10% от стоимости

материально-сырьевых затрат.

Таблица 9.5

Расчет сетевого графика табличным методом.

Параметры работ сетевого графика.

|События |Вид работ |Ожидаемая |

| | |продолжительность |

| | |работ |

|1-2 |Выдача задания на дипломную работу |1 |

|2-3 |Сбор литературы для теоритической части |20 |

|2-4 |Задание по экономической части |1 |

|2-5 |Задание по охране труда и экологии |1 |

|3-6 |Оформление теоретической части |17 |

|4-7 |Построение сетевого графика |5 |

|4-8 |Сбор литературы по эконом, части |4 |

|5-8 |Сбор литературы по охране труда |10 |

|5-10 |Оформление строительного раздела |10 |

|6-8 |Сбор литературы по экспериментальной |10 |

| |части | |

|7-9 |Расчет экономической части |5 |

|8-9 |Оформление расчетной эконом, части |2 |

|8-10 |Оформление охраны труда |2 |

|8-11 |Выполнение экспериментальной части |5 |

|9-15 |Оформление эконом, части в диплом |1 |

|10-15 |Оформление охраны труда и экологии в |1 |

| |диплом | |

|11-12 |Обработка экспериментальных данных |7 |

|12-13 |Оформление математической обработки |4 |

|13-14 |Обсуждение результатов |5 |

|14-15 |Оформление экспериментальной части |15 |

|15-18 |Подготовка к защите |15 |

|18-19 |Защита |2 |

[pic]

Таблица 9.6

Параметры сетевого графика.

|Событие |Параметр сети |

|Руководитель |15,8 |32 |158.00 |

|По экономике |15,8 |4 |63.20 |

|По охр. Труда |15,8 |5 |79.00 |

|Дополнительная | | |36.45 |

|з/п | | | |

|Отчисления на | | |56.10 |

|Итого: | | |392.75 |

Взносы на социальное стррахование определяются в размере установленном

в процентах от общей суммы основной и дополнительной заработной платы. Для

работников в химической промышленности составляет 14%.

Таблица 9.8

Суммарные затраты на выполнение работы.

|Наименование затрат |Сумма, руб. |Доля в общих |

| | |затратах, % |

|Затраты на сырье и |86.45 |9.89 |

|транспортно- | | |

|заготовительные расходы | | |

|Заработная плата с |392.75 |44.94 |

|отчислениями | | |

|Энергетические затраты |82.42 |9.43 |

|Амортизационные |12.13 |1.39 |

|отчисления | | |

|Накладные расходы |300.2 |34.35 |

|Итого: |873.95 |100 |

Экономическая оценка результатов работы.

Поскольку отсутствует необходимая информация по количественной оценке

экономической эффективности результатов теоретической работы, поэтому

производится качественная оценка научно-технической эффективности этих

результатов. Она носит экспертно-вероятностный характер и производится

посредством априорного ранжирования оценок экспертов. Для проведения

экспертной оценки используются девять основных факторов, характеризующих

научно-техническую и экономическую эффективность теоретических работ (табл.

9.9). Корректировочные коэффициенты характеризуют значимость

рассматриваемых факторов с точки зрения комплексной оценки научно-

технической и экономической эффективности работы (принимаются от 1,0-1,4).

Таблица 9.9

Экономическая оценка результатов работы.

| |обозначение|в |-ный |

|Важность и актуальность темы |Э1 |+ |1,4 |

|Значимость, комплексность, |Э2 |+ |1,3 |

|Степень научной новизны |Э3 |+ |1,3 |

|Научно-техническая сложность |Э4 |+ |1,2 |

|Уровень технической |Э5 |- |1,0 |

|Общая сметная стоимость |Э6 |- |1,0 |

|Продолжительность проведения |Э7 |- |1,2 |

|Предполагаемый срок внедрения|Э8 |- |1,0 |

|Предполагаемая сфера |Э9 |+ |1,2 |

В таблице 9.10 представлена расшифровка факторов с соответствующими

внутрифакторными рангами. Использование при проведении коллективной

экспертной оценки "двойных рангов" (т.е. внутрифакторных и межфакторных),

а также различных знаков влияния и сравнительно большого количества

основных факторов позволяет добиться большей степени вероятности

достоверной оценки результирующей научно-технической и экономической

эффективности работ.

Таблица 9.10

Оценка результирующей научно-технической и экономической эффективности

работ.

|Факторы и их характеристики |Ранги |

| |факторных |

| |характеристик |

|Важность и актуальность темы исследования |1 |

|Значимость, комплексность, организационный уровень |2 |

|работы | |

|Степень научной новизны работы |3 |

|Научно-техническая сложность метода анализа и |1 |

|исследования, используемых в работе | |

|Уровень технической оснащенности рабочего места |2 |

|Общая сметная стоимость проведения работы |1 |

|Продолжительность проведения работы |1 |

|Предполагаемый срок внедрения результатов работы в |4 |

|научно-производственную практику | |

|Предполагаемая сфера внедрения результатов работы в |1 |

|научно-производственную практику (научно-информативная | |

|ценность работы) | |

Величина результирующей комплексной балльной оценки научно-технической

и экономической эффективности теоретических работ (Эт) определяется по

формуле

Эт=SKi*Эi/n , (баллов) (9.1)

i=1

где Эi - дифференцированная оценка научно-технической и экономической

эффективности теоретической работы по характеризующему её i-му основному

фактору (в баллах). Эi = 1-5; знаки влияния факторов на Эт: "+", "-";

Ki - корректировочный коэффициент эффективности i-го фактора, учитывающий

степень влияния этого фактора на результирующий показатель эффективности

Эт; Ki = l,0 - 1,4;

n - число учитываемых основных i-х факторов, характеризующих

рассматриваемую эффективность Эт*n = 9.

Предложенный в данной дипломной работе метод модификации 1,4-цис-

полиизопренового каучука (СКИ-3) и резиновых смесей на его основе липидами

и белками является очень перспективным, и в этом направлении еще ведется

научная работа.

Эт = (1,4*1+1,3*2+1,3*3+1,2*1-1,0*2-1,0*1-1,2*1-1,0*4+1,2*1)/9 = 0,23, что

соответствует среднему уровню эффективности теоретической работы.

В настоящее время эталоном для каучуков общего назначения является

натуральный каучук, который широко используется за рубежом. В нашей стране

большое распространение получили синтетические каучуки, в частности СКИ-3.

Однако СКИ-3 уступает НК по ряду важных свойств: когезионной прочности,

сопротивлению раздиру и другим. Поэтому актуальной проблемой является

приближение свойств СКИ-3 к уровню свойств НК путем химической модификации.

Существенно поднять уровень свойств СКИ-3 можно путем введения в него

не каучуковых компонентов НК или их синтетических аналогов как физических

добавок, также модификацией.

Приведенные ранее исследования по модификации СКИ-3 липидами и

белками, как на стадии синтеза, так и в процессе переработки, показали

перспективность данного процесса.

Целью нашего исследования, было изучение влияния липидов и белковых

фрагментов на свойства СПИ и полученных эластомерных композиций на его

основе.

Таким образом, проведенная экспериментальная работа показала, как

благоприятно влияют введённые группы на комплекс свойств 1,4-цис-

полиизопренового каучука.

Чтобы обосновать экономический эффект от введения липидного остатка

биомассы проводим упрощённый расчёт без учёта затрат. При получении

экспериментального материала помимо стандартных компонентов (см. табл. 8.4)

вводился липидный остаток биомассы в количестве 0,005 м.ч.. Себестоимость 1

кг смеси без белковых включений составляет 14,82 рубля, а поскольку

вводимая биомасса является отходами другого производства – то себестоимость

1 кг получаемого продукта снижается на 0,005% и составляет 14,81. В

результате при увеличении эксплуатационных характеристик материала

наблюдается небольшое снижение экономических затрат.

10. Выводы

1. Установлено, что введение липидного остатка биомассы Rhodobacter

capsulatus, соевого белка и соевой муки существенно повлияло на

вулканизационные характеристики резиновых смесей на основе СКИ-3:

уменьшился индукционный период вулканизации, также снизилось время

достижения оптимума вулканизации по сравнению с не модифицированными

смесями. Возросла скорость вулканизации у резиновых смесей, в которые был

введен липидный остаток биомассы Rhodobacter capsulatus, тогда как в

резиновых смесях с соевым белком и соевой мукой данный показатель

увеличился при введении не более одной массовой части модификатора.

2. Показано, что введение липидного остатка биомассы Rhodobacter

capsulatus не способствует увеличению когезионной прочности резиновых

смесей на основе СКИ-3 до уровня НК, что может указывать на

пластифциирующий эффект липидов. Резины на основе СКИ-3 обладают более

высокой прочностью при содержании 0,075 мас. ч. липидного остатка в

каучуке, по сравнению с немодифицированными резинами.

3. Установлено, что условное напряжение при 100%-ом удлинении

резиновой смеси растет с увеличением содержания белка (до 10 мас. ч.) и

соевой муки. Прочность смеси падает с увеличением содержания соевого белка

и растет с увеличением содержания соевой муки (до 10 мас. ч.).

4. Показано, что введение соевого белка (до 10 мас. ч.) существенно

увеличивает напряжение, в вулканизате превышая уровень резин на основе НК,

при этом снижаются прочностные свойства.

5. Установлено, что введение соевой муки в количестве до 6 мас. ч.

несколько улучшают механические свойства резин, не превышая при этом

уровень свойств резин, содержащих соевый белок..

6. Рассмотрены пожароопасные и токсилогичесие свойства материалов,

категории взрыво- и пожароопасности электроприборов и оборудования,

микроклимат и освещенность рабочей зоны, где проводился эксперимент.

Доказано, что помещение лаборатории относится к пожароопасным, категории А.

7. Проведен упрощенный экологический анализ. Показано, что проведенная

экспериментальная рабата не нанесла значительного ущерба окружающей среде.

8. Проведенные исследования показали перспективность проведения

модификации синтетического полиизопрена липидным остатком биомассы

Rhodobacter capsulatus, соевым белком и соевой мукой с целью получения

каучука, резиновых смесей и вулканизатов на его основе с улучшенным

комплексом свойств.

11. Список литературы

1. Возниковский А.П., Дмитриева И.П., Клюбин В.П. и др. //Международная

конференция по каучуку и резине. М. 1994.

Т. 2. С. 499-506.

2. Таnaka, Y. //Inter. Rubber Conf. Cobe. 1995. P. 27-30.

3. Соmpoz-Lopez E., Palacios J. //J. of Polymers Sciens. 1976. V. 14.

4. Golub U.A., Fugua P.S., Bhacea N.S. //J. of the Amer.Chem. Soc. 1962. V.

84. N 24. P. 4981-4982.

5. Baba, T., Allen, C.M. //Archs Biochem. Biophys. 1980. N 200. P. 474.

6. Allen, C.M., Keenan, M.O., Sack, J. //Archs Biochem. Biophys. 1976. V.

61. N 175. P. 236.

7. Натуральный каучук. Пер. с англ. //Под ред. А. Робертса. М.: Мир, 1990.

Т.1. С. 82.

8. В патенте США № 4638028.

9. Евдокимова О.А., Шестаков А.С., Моисеев В.В. Некоторые особенности

биогенеза натурального каучука: Тем. обзор. М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1993. С.

18.

10. Gorton, A.D.T., Pendle, T.D. //International. Rubber Conference. Kuala

Lumpur. 1985.

11. Ho, C.C., Subramanian, A., Wong, W.,M. //In Proc. Int. Rubber. Conf.

Kuala Lumpur. 1975. V. 2. P. 441.

12. Cockbain, E.G. //Rubb. Age. 1948. N 62. P. 649.

13. Pendle T.D. //Recent advances In Latex technology. Seminar Rarers.

Hartfort, U.K. 1993. P. 49-56.

14. Oqyra Kyozo // Kovyncu, Kubunshi, High Polim. 1983 V.32 N.12 P.835-857

15. Buofutur. 1987 N.55 P.74

16. Богачева Е.Н., Жуков Д.Н., Шишков А.В. и др // Биоорганич. хим. 1985

Т.11. N8.С.1130-1134

17. Исследование структуры и состава полимера, синтезированного

биохимическим способом. Отчет НИИШП N 7-8-82. 1983.

18. Грегг. Е.С., Макей Дж.// Международный симпозиум по изопреновому

каучуку М.1972

19. Burfield D., Chew L., Gan S. // J. Polimer. 1976 V.17. August. P.713-

716

20. Shimomura Y., White J., Spruiell J. // Int. Appl. Pol. Sci. 1982 V.27

N.9 P.3553-3567

21. Масагутова Л.В., Полуэктова Л.Е., Сапронов В.А. и др // Препринты

международной конференции по каучуку и резине М. 1984 А-59

22. Полуэктова Л.Е., Микуленко Н.А., Масагутова Л.В. // Всесоюзная научно-

техническая конфиренция по полиизопрену М. 1987 С. 26

23. Лонина Н.И. Исследования модификации синтетического полиизопрена

аминокислотами и их производными // Автореф. дисс. к. х. н. М. 1979

24. Масагутова Л.В., Полуэктова Л.Е. Исследования структуры, состава и

свойств усовершенствованных каучуков, резин на их основе. Отчет НИИШП N

8-59-87 М. 1988 N госрег. 01860046620

25. Лыкин А.С., Масагутова Л.В., Полуэктова Л.Е. Оценка современного уровня

качества синтетического полиизопрена и основные направления работ по его

усовершенствованию. Отчет НИИШП N 7-145-85 М. 1985 N госрег. 01890069543

26. Кестнер А.И. // Успехи химии. 1974 Т. 43 N. 8 С. 1480-1508

27. Моисеев В.В., Попова О.К., Косовцев В.В. и др. Применение белков при

получении эластомеров. Тем. обзор М. ЦНИИТЭнефтехим 1985

28. Полесская С.Ф., Конкон А.А. // Ж. ВХО им. Д.И. Менделеева. 1970 Т. 15 N

6 С. 711

29. Туторский И.А., Потапов Е.Э., Шварц А.Г. Химическая модификация

эластомеров. М. Химия 1993

30. Пат. 3313749 (США) 1967

31. Baker C. // NR Technical Bulletine 1974

32. Имнадзе Е.Г. Модификация водной дисперсии синтетического цис-1,4-

полиизопрена серосодержащими аминокислотами Дисс. к. х. н. М. 1987

33. Пат. 57-10881 (Япония) 1982

34. Коршак В.В., Штильман М.И. Полимеры в процессах иммобилизации и

модификации природных соединений 1984

35. Потапов Е.Э. // Всесоюзная научно-техническая конфиренция по

полиизопрену М. 1987 С. 24

36. Алексеенко В.В., Исмаилова Д.Ю., Алексеева В.В. и др. // Научно-

техническая конфиренция “Биотехнологические и биотехнические процессы в

мясной и молочной промышленности” М. 1987 С. 68

37. Пат. 1426985 (СССР) 1982

38. Агалакова Н.В., Хлебов Г.А., Филатова Л.И.// Научно-техническая

конфиренция “Разработка и внедрение безотходных технологий,

использование вторичных ресурсов - пути повышения эффективности

производства” Киров. 1986 С. 13

39. Kramer R., Wuthrich C., Bollier C. // Biochem. Et. Biophys. Acta. 1978

V.32 N.507 N 3 P.381-394

40. Баранец И.В., Новикова Г.Е., Марей А.И. физические и механические

свойства новых эластомеров. М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1978. С.25-30

41. Марей А.И., Новикова Г.Е., Петрова Г.П. и др. //Каучук и резина. 1974.

№ 2. С. 5-7

42. Кошелев Ф. Ф., Корнев А. Е., Буканов А. М. Общая технология резины. //

«Химия»,1978, Москва, С. 528

43. Кейтс М. «Техника липидологии», издательство «Мир», Москва, 1975

44. Моисеев В.В. и др. Применение белков при получении эластомеров. Обзор.

М., 1985

45. Cheritat R., Coutchouc 1959, v. 36, No. 9, f.382, p. 1191

46. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения.

Справочник т.1-2. - М.: Химия, 1990

47. Вредные вещества в промышленности. Под редакцией Н.В.Лазарева,

И.Д.Гадискиной. Л.,Химия, 1977, т.3,608с.

48. Бобков А.С., Блинов А.А., Роздин И.А., Хабарова Е.И. Охрана труда и

экологическая безопасность в химической промышленности. - М.: Химия,

1997.

49. Справочник по охране труда // под редакцией Вареник О.Н. // М.

электронное изд., 2003

-----------------------

Липидный остаток

Выход на сухую биомассу 6.45%

Биомасса Rhodobacter capsulatus

[pic]

Бактериопурпурин

Выход на сухую биомассу 0.80%

Рис. 5.2 Влияние содержания липидного остатка

биомассы Rh. caps. на вулканизационные

характеристики резиновых смесей на основе СКИ-3

(155 С)

время, мин.

крутящий момент, ф*дм

НК

СКИ-3

СКИ-3 + 0,03м.ч. Л.о.

СКИ-3 + 0,075м.ч. Л.о.

СКИ-3 + 0,120м.ч. Л.о.

[pic]

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8

Меню

Модификация биологически активными системами синтетического полиизопрена