ДЕПАРТАМЕНТ ОСВІТИ І НАУКИ

               ХМЕЛЬНИЦЬКОЇ ОБЛАСНОЇ ДЕРЖАВНОЇ АДМІНІСТРАЦІЇ

Секції хімії

Базова дисципліна хімія

               ТЕМА ТВОРЧОЇ РОБОТИ    «ХІМІЯ В МОЇЙ ПРОФЕСІЇ»

                                                                           Роботу виконала:

                                                                           Нікончук Таїсія Віталієвна

                                                                           30.03 1998р

                                                                           учениця 11 групи

                                                                        Понінківського професійного ліцею

                                                                           Понінка Хмельницької області

                                                                            в. Перемоги № 37

                                                                            тел.: (03843) 7- 12- 93

                                                                       керівник Жмак Антоніна Анатоліївна

                                                                       викладач хімії Понінківського    

                                                                       професійного ліцею

                                                                              (097) 3887047      

                                         ПОНІНКА – 2015

  Актуальністю роботи є оволодінні учнями сучасними методами контролю вихідної сировини, хімічних допоміжних речовин, виготовлення па

перу і також чітко зрозуміти  вплив різних  технологічних  факторів на якість

паперу, екологією навколишнього середовища.

Мета роботи допомогти учням отримати навики самостійної науково – дослідницької роботи по спеціальності.

Завдання роботи дізнатися, якими методами обробляють папір і карт

он для надання їм нових спеціальних властивостей: лоску, паро-, водо -, жиронепроникності, світлочутливості, негорючості, бактерицидності.

  Об’єктом роботи є розроблення заходів (організаційних та технологічних), що спрямовані на збереження нормальних умов існування живих організмів, зокрема людини при функцінованні виробництва.

Предмет дослідження це збереження водного середовища від забрудне

нь при виробництві паперу і картону.

Станом дослідження визначається відсутність ґрунтовних сучасних

досліджень водної екосистеми.

 Структура роботи складається з вступу, основної частини ( 3 розділи)

додатків, висновків та списку використаних джерел.

                              

      Зміст виконаної роботи:

I.                    Вступ________________________________________________ст.4-5

II.                Основна частина

1 розділ – наповнення хімічними речовинами паперової маси_ст.6-7

2 розділ – лабораторні аналізи, що пов`язують хімію з професією «контролер ЦПВ» ______________________________________ст.8-9

3 розділ – лабораторні роботи, що проводяться для визначення забруднення води від паперового виробництва ___________ст. 10-13

III.             Висновки __________________________________________ст.14

IV.            Список використаних джерел ___________________________ст.15

V.               Додатки.

  ВСТУП

 Розвиток сучасного життя неможливий без широкого використання хімії у всіх галузях народного господарства. Сьогодні від людини вимагається сучасна освіта високий інтелектуальний і фізичний розвиток, глибокі знання  техніних і економічних основ виробництва, добросовісне відношення до навколишнього середовища. Все це має відношення до підготовки в професійно – технічних закладах для різних галузей хімічної промисловості, лаборанті, техніків.

  Наприклад, для учнів професійно – технічних навчальних закладів, що готують лаборантів хімічного аналізу паперового виробництва недостатньо знаньзагального курсу хімії, тому наша ціль допомогти учням орієнтуватися в предметі та використовувати хімічні знання в паперовому виробництві.  Досить часто окремі теми, що вивчаються в загальному курсі хімії мають широке застосування в целюлозно - паперовому виробництві, а саме: наповнювачі паперової маси, використання та визначення концентрації поліакриламіду, аналіз каніфолі. Наводимо приклади у деяких  аналізів ( зв'язок предмета і виробництва)

1.Приготування та визначення концентрації каолінової суспензії

 2.  Методи визначення барвників.

         Звичайно, хімія дуже широко використовується в паперовому виробництві, тому виникають проблеми забруднення довкілля у виробництві паперу і картону, найчастіше це забруднення повітря і води. Основним стратегічним напрямком раціонального використання та охорони вод є створення  безстічних систем з багатократним  використанням води у замкненому циклі, що зменшить збиток навколишньому середовищу  та дозволить скоротити використання води з природних  джерел.

Целюлозно – паперова промисловість дуже водомістка: в деревно – підготовчому відділі при   мокрому  коруванні деревини утворюються стічні води ( норми  водовідведення цієї води 3.4 м/т деревної маси та 6.9…9.4 м/т целюлози); на  виготовлення 1т паперу витрачається 40..80м води. Із цими стічними вода ми  втрачається  сировина, та тепло. Тому на  кожному підприємстві повинен здійснюватися виробничий контроль за роботою очисних споруд.

Для контролю води проводяться спеціальні лабораторні роботи,  де учні беруть пробу підсіткової води, проаналізовують її, очищають методом коагулювання,  та   роблять  висновок для її подальшого використання.  Для прикладу лабораторні роботи, що пов’язані з аналізом стічних вод:

1. визначення вмісту сульфатів у воді;

2. визначення твердості води.

Особливістю стічних вод целюлозно – паперових виробництв є специфічний запах, рН, високий вміст змулених речовин та органічних розчинних сполук, біохімічне споживання кисню (БСК).

                              

                                    Наповнювачі паперової маси.

                Загальні відомості про наповнювачі паперової маси.

Багато видів паперу виробляють із застосуванням значної кількості мінеральних речовин, які називаються наповнювачими. Метою введення наповнювачів є підвищення білизни паперу, збільшення його прозорості і гладкості, поліпшення друкарських властивостей. Надання йому більшої м`якості і щільності, а також поліпшення деяких інших властивостей.  Крім того. Наповнювач заповнює пори між волокнами, розміщується на волокнах паперу, завдяки чому зменшується прозорість паперу, оскільки більшість застосовуваних наповнювачів мають меншу вартість. Ніж волокнисті напівфабрикати, то наповнення паперу доцільне із економічної точки зору ним частково замінюють волокнистий матеріал (1т каоліну коштує в 15-20 разів дешевше,ніж 1т целюлози).Однак наповнювачі. Які вводяться в масу в значній кількості, надають паперу не тільки перераховані позитивні властивості, але й погіршують ряд його показників, наприклад знижують механічну міцність і ступінь проклеювання, збільшують  порошистість. Тому для кожного виду паперу існує визначений оптимум вмісту наповнювача.

Про кількість наповнювача, що міститься в папері, судять з його зольності. За вмістом золи всі види паперу можна умовно поділити на п’ять груп:  без наповнювачів (природна зольність), малозальні ( 6%), середньо зольні ( зольність 6-18%), підвищеної зольності ( зольність 8-23%) і високо зольні (зольність вище 23% ). Максимальний вміст наповнювача в  папері зазвичай  обмежується його зольністю 25-30%.

У виробництві картону наповнювачі використовуються в значно меншій кількості,  ніж при виробництві паперу. Асортимент картону, у який спеціально вводиться наповнювач,  дуже обмежений,  при чому наповнювач в даному випадку вводять,  як правило, не у всю масу картону, а лише в його поверхневий шар для підвищення білизни, непрозорості, поліпшення друкарських властивостей, зниження лінійної деформації.

                      Види наповнювачів та їх характеристика.

         В якості наповнювачів використовують каолін, тальк, крейду, гіпс, бланкфікс сульфід цинку, двоокис титану та інші природні і штучні наповнювачі.

Каолін. каолін, або біла глина, в природному вигляді містить велику кількість забруднень,  тому в такому стані він для наповнювання паперової маси  не застосовується. На збагачувальних і ступеню білизни. Вологість каоліну не повинна перевищувати 15% для запобігання замерзання в зимовий час.  Останнім часом освоюється випуск фракціонованого каоліну з хімічним вдбілюванням. Білизна такого каоліну 84-87%. Новий каолін випускається шести марок і призначений для наповнення і крейдування паперу.

 Тальк. Тальк являється мінерал хімічного складу. Талькова руда подрібнюється і розмелюється на млинах, а потім просіюється через сита. Для наповнення паперу застосовується тальк з розмірами  частинок 10-15 мкм. Тальк має пластичну форму частинок. Що забезпечує високе його закріплення в папері. Введений в паперову  масу тальк  надає  паперу гладкості,  м`якості і блиску.  Негативним при застосуванні тальку являється підвищена порошистість паперу, тому на підприємствах. Які виготовляють друкарський папір, застосовують тальк в суміші з каоліном, при цьому вміст тальку в загальному об’ємі наповнювача не повинен перевищувати 70%.

Крейда.  Природну крейду подрібнюють, розмелюють та просіюють. За хімічним складом вона  собою майже чистий карбонат кальцію. Крейда  надає паперу м`якості, білизни, сприяє зниженню прозорості.

                                      Приготування каолінової суспензії.

 Сухий наповнювач подається вантажопідйомниками або транспортером в заповнений водою гідророзбивач. Де розмішується до однорідної концентрації 100-400г\л.  оскільки  наповнювач  може  мати різні крупні домішки, готова суспензія підлягає очистці спочатку на сітковому барабані,  а потім на вихрових очисниках. Після очистки суспензія наповнювача накопичується в басейні, де її концентрація доводиться до встановленої технологічним режимом ( в межах 150-200г\г). з басейну через дозатори подається у виробництво.

                         Визначення концентрації каолінової суспензії.

 Необхідне обладнання та матеріали: конічна колба, технічні терези.  Із дозатора готової каолінової суспензії відбираємо пробу у суху попередньо зважену колбу до завчасно встановленої мітки. Колбу ставимо на технічні терези і зважуємо. Від отриманого результату віднімаємо масу колби. Результат множимо на  сталий коефіцієнт ( 5,5 ) і отримуємо концентрацію каолінової суспензії:

                                         С=(Х – Х1)5,5

                                                                                  де С – концентрація суспензії

                                                                                     Х – маса колби і суспензією

                                                                                                          Х1 – маса колби

                                                                5,5 – сталий коефіцієнт для перерахунку

    Примітка:  концентрація каолінової суспензії. Яка призначається, для вигот

                            овлення писального паперу, повинна становити 220 – 240 г\л.

                                        

Аналіз барвників

         Визначення однорідності барвника,для того щоб визначити чи однорідний  зразок барвника,  або він представляє собою суміш,  зволожують водою шматок  фільтрувального  паперу і  здувають на нього з  кінчика  ножа  велику або шпателя невелику кількість порошку барвника. Частини барвника на зволоженій поверхні паперу утворюють плями і точки.  Різне забарвлення отриманих плям дає можливість встановити число і колір змішаних барвників. Якщо колір точок і плям однаковий – барвник однорідний.

               Визначення групи барвника по знаку заряду барвника

Одну краплю 1%-го розчину досліджуваного барвника наносять на фільтрувальний папір. Як відомо, целюлозне волокно в водному середовищі має негативний заряд.

 Позитивно заряджений іон кислотного барвника фіксується волокном. Вода,  як нейтральне середовище,  розтікається по паперу,  утворюючи водяний ореол – барвник основний.

Негативно заряджений іон кислотного барвника відштовхується від однойменного зарядженого волокна,  тому крапля барвника сильно розтікається  по паперу без утворення водного ореолу – барвник кислотний. Розчин прямого барвника має колоїдний характер і має в своєму складі частинки різного ступеня дисперсності. Проте прямий барвник в водяному середовищі має негативний заряд,  по розтіканні між  кислотним і основним барвником.

                   Визначення групи барвника по взаємодії з таніном

Цей метод дає можливість відрізнити основний барвник від прямого і  

кислотного.  В пробірку  наливають невелику кількість 1% - го розчину барвника  додають декілька крапель розчину таніну. Основний барвник з таніном утворює лак – пластівчастий осад, кислотні і основні барвники осаду не утворюють. Утворення осаду зручно спостерігати при сильному розведенні барвника після додавання таніну.

                                   Лабораторна робота

                  Визначення вмісту сульфатів у воді

Мета роботи – навчитися визначити вміст сульфатів  у воді гравіметричним методом.                      

                                    Теоретичні відомості         

Вміст сульфатів як в підземних, так і в поверхневих водах, зумовлений вилужуванням гірських порід, біохімічними процесами. Сульфати також потрапляють і з викидами різних стічних вод.   

 Визначення сульфатів ґрунтується на осадженні їх у кислому середовищі хлоридом барію у вигляді сульфату барію: 

                                   SO4+Ba ↔BaSO4↓                             

       Осад відфільтровують, прожарюють за 700…750 см ; стаканами  ємністю 100…150 см ; фільтри «синя стрічка»; тиглі; ексикатор; «піщана баня» муфельна піч; хлорид барію, 5%  - розчин; соляна кислота густиною 1,19г/см та розведений (1,5) розчин; нітрат срібла, 10%-й розчин; індикатор металевий оранжевий,  0,05%-й   розчин;   сульфат калію, 1 - основний стандартний розчин -0,9071г безводного сульфату калію розчиняють у мірній колбі ємністю 1 дм і доводять об’єм до мітки, 1 см розчину містить 0,5 мг сульфатів. 2 – робочий стандартний розчин одержують розведенням основного в 10 разів, 1 см розчину одержують розведенням основного в 10 разів. 1см розчину містить  0,05мг сульфатів.

                   

Рекомендації щодо виконання роботи

Якісна проба з наближеною кількісною оцінкою.

В колориметричну пробірку вносять 10см профільтрованої води, яку досліджують, додають 0,5 см  соляної кислоти ( 1:5). Паралельно готують шкалу стандартних розчинів:  вливають у перші пробірки 2,4.8см робочого стандартного розчину сульфату калію (1см містить 0,05 мг сульфатів). А в наступні 1.6;  3.2; 6,4 см основного стандартного розчину (1см містить 0,5 мг сульфатів), об’єм у всіх пробірках доводять дистильованою водою до 10см. Утворюється шкала розчинів з вмістом сульфатів 10, 20, 40, 80, 160, 320  мг/дм .  У всі пробірки додають по 0.5 см  НСІ (1:5). Потім в пробірки з водою, яку досліджують, і стандартними розчинами вносять по 2 см 5%-го розчину хлориду барію і перемішують. Порівнюють воду. Яку досліджують, із шкалою стандартних розчинів.  Наближено вміст сульфатів можна визначити за кількістю осаду. Що утворився у пробі води, відповідно до даних таблиці.

                              Наближене визначення вмісту сульфатів           

            

Характер і кількість осаду	Вміст сульфатів, мг/дм
Відсутність каламуті	Менше 5
Слабка каламутність,що з`являється через декілька хвилин після додавання хлориду барію	5…10
Сильна каламуть, що з`являться відразу після додавання хлориду барію	10…100
Сильна каламуть, що швидко осідає	Більше 100

                                         

Лабораторна робота

                                    Визначення твердості води

Мета роботи: навчитися визначити тимчасову та постійну твердості води.

                                     Теоретичні відомості

В целюлозно – паперовій промисловості вода використовується дуже широко.  Крім технологічних потреб, воду використовують як теплоносій та охолоджувач.  Для води,  яку використовують для технологічних потреб, основною характеристикою є загальний  вміст солей,  що характеризує наявність у  воді мінеральних та  органічних  домішок.  Іншим важливим показником є твердість  води, яка зумовлена  наявністю у воді солей кальцію та магнію.  Твердість визначається в моль/дм Са чи Мg. Розрізняють три види твердості води: тимчасову, сталу та загальну.

Тимчасову (карбонатна або уставна) твердість зумовлена наявністю у воді гідрокарбонатів кальцію та магнію, які під час кип`ятіння води переходять у нерозчинні карбонати чи гідрокарбонати, що випадають у вигляді  щільного осаду (накипу):

                                        Ca(HCO3)2→CaCO3↓+H2O+CO2↑;

                            Mg(HCO3)2→MgCO3- Mg(OH)2↓+3CO2↑+H2O

Стала (не карбонатна) твердість зумовлена наявністю у воді інших солей та магнію, які залишилися після кип`ятіння в розчиненому вигляді. Сума тимчасової та сталої твердості – загальна твердість.

                                    Обладнання, прилади та реактиви

Конічні колби ємністю 250см³; піпетки ємністю 5 та 100см³; амонійовий буферний розчин (20г хлористого амонію у воді, додають 100см концентрованого аміаку і доводять об’єм до 1дм); індикатор хромовий темно - синій, 0,5%-й розчин; трилон Б,0,05М розчин; соляна кислота, 0,1М розчин; індикатор металевий оранжевий.

Рекомендації щодо виконання роботи

         Визначення загальної твердості води проводять комплексно метричним методом.

 У конічну колбу ємністю 250см вносять 100см профільтрованої проби води, відміряної піпеткою, доливають  5 см буферного розчину, додають 5 крапель індикатора хромового темно-синього. Розчин повільно титрують, старанно перемішуючи, 0,щ5 М розчином трилону Б до  зміни забарвлення з  фіолетово – малинового у синє.

         Для визначення карбонатної (тимчасової) твердості відбирають піпеткою  100 см профільтрованої води в конічну  колбу ємністю  250 см і титрують 0,1 М розчином соляної кислоти  в присутності індикатора метилового до зміни забарвлення в золотаво – рожеве.

                            Оброблення експериментальних даних

   Загальна твердість (Жзаг.) води обчисляють за формулою:

                                       Жзаг.=V1+С1+1000, моль/дм ,

                                                              V

                                  де  V1 – об’єм трилону Б, витрачений на титрування, см³;

                                                  С1 – концентрація розчину трилону Б, моль/дм³;

                                                                                       V – об’єм проби води, см³.

              Карбонатну (тимчасову) твердість (Жк) обчислюють за формулою:

                                   Жк=V2-Н-1000,моль/дм ;

                                                    V

                        де  V2 – об’єм соляної кислоти, витрачений на титрування, см³;

                                                       Н – концентрація соляної кислоти, моль/дм³;

                                                                                      V – об’єм проби води, см³.                                         

Висновки:

I.                  Отже, основною задачею э оволодіння учнями не тільки сучасними методами контролю вихідної сировини, хімічних допоміжних речовин і виготовлення паперу, але і чітко зрозуміти вплив різних технологічних факторів на якість паперу та екологію навколишнього середовища.

II.               Отже, для підвищення показників паперу, а саме: білизна, гладкість, непрозорість в паперову масу додаються різні мінеральні речовини, а саме: каолін, тальк, крейда, гіпс, сульфід цинку, двоокис титану, природні і штучні наповнювачі.

III.           Зв'язок предмета хімія з професією «контролер ЦПВ»

Отже,хімія дуже широко використовується в паперовому виробництві, це показують приклади наведених зразків лабораторних аналізів.

IV.           Проблеми забруднення навколишнього середовища від виробництва.

Отже, наведені приклади аналізів води показали, які виникають проблеми забруднення довкілля при виробництві паперу:

1.     Забруднення води сульфатами.

2.     Підвищення кислотності води.

3.     Підвищення твердості води.

Список використаних джерел:

1. Лурье  Ю.Ю. Аналитическая  химия природних и сточных вод. М: Химия, 1984- 240 с; ил; табл.; 22 см.- На обл. указ. автор. – Предм. Указ: с. 441 – 447; - 27000 экз.

2. Набиванець Б.И. Аналітична хімія природного середовища: підручник Наб

иванець Б.И., Сухан В.В., Калабіна Л.В. – К.: Либідь, 1996.- 304с. Предм. ука

з.: с. 301- 302- 500 екз.- ISBN 5-325-00637-6.

3.Очистка и рекупирация промышленных выбросов/ под общ. Ред. д-ров тех. наук, проф. В.Ф. Максимова, И.В. Вольфа- М,: Лесная пром-сть, 1989.- 416с.

- ил.; -22 см.- Предмет. Указ.: с. 410-412. – Библигор.: с. 408 – 410.- 3900 экз.- ISBN 5- 7120- 0157- 8.

4. Очистка и рекупырация промышленных выбросов целюлозно – бумажного

производства. Т.І.Санитарная охрана водоемов и очистка сточных вод В.Ф.М аксимов, И.В. Вольф, О.И.Яковлева, Н.И. Ткаченко. – М.: Лесная пром-сть,19

64.-304 с.: рис.; табл.; - 22 см.- На обл. авт. Не указаны.-3000 экз. Библиограф

ия в конце разделов текста.

5. Ситтиг М. Защита Окружающей среды в целюлозно- бумажной промышле

Нности.- М.: Лесная пром – сть, 1981.- 257 с.

6. Методические указания к выполнению лабараторных работ по курсу «техн

оология водоподготовки и очистки сточных вод» /  Сост, А.П.Шутько, Э.В.Ш

уляк, С.Ф.Примаков,- К.: КПИ, 1989.- 20с.

7. Астратов М.С., Гомеля М.Д. Лабараторний практикум з технології паперу.-

К.: ТОВ «Поліграф Консалтинг», 2005.-124с.