261 Электролит Расстояние ближне- го катода, мм Плотность тока i, А/дм2 Вид покрытия 10-45 5,1-1,5 Светло-коричневое, неблестящее, на- личие подгара 1 45-80 1,5-0,4 Блестящее, равномерное 10-20 5,1-3,5 Темно-коричневое, наличие подгара 20-60 3,5-1,0 Светло-коричневое 2 60-80 1,0-0,4 Блестящее, равномерное Как следует из таблицы 1 интервал рабочих плотностей тока для электролита №1 0,4 - 1,5 А/дм2; - для электролита №2 0,4 - 1,0 А/дм2. В данных интервалах плотностей тока выход по току меди составил 85 – 100 и 68 – 91% соответственно для электролита №1 и №2. Результаты применения импульсного электролиза для осаждения медных покрытий представлены в таблице 2. Таблица 2 – Параметры осаждения меди в условиях импульсного электролиза Время паузы τ, с Электролит Сила тока I, А 0,05 0,1 0,2 0,5 1,0 1 2 89,9 94,0 85,0 90,6 91,8 Вт, % 2 1 97,0 94,7 99,0 97,4 97,5 Установлено, что применение импульного тока существенно увеличивает выход по току медного по- крытия в обоих электролитах. Кроме того, внешний вид покрытия такжеулучшался. Во всех случаях покры- тия получались мелкозернистые, блестящие, хорошо сцепленные с основой. Таким образом, в результате проведенной работы были изучены состав, свойства и рабочие интерва- лы плотностей тока электролитов меднения. Для получения хорошего покрытия необходима тщательная предварительная подготовка и для предотвращения цементации в электролите №1 электроды загружать под током. В ходе работы электролита №1 необходимо поддерживать рН = 8-9 и проводить постоянное переме- шивание для обеспечения хорошего качества покрытия. Использование импульсного тока позволяет получать наименее пористые покрытия, а также управ- лять их функциональными свойствами. УДК 661.183.6 + 676.16 Разработка состава и способа получения композиционного наполнителя на основе кремнегеля и фосфогипса для бумаги и картона Студент 5 к. 6 гр. Факультета ХТТ Слабко Е.Н. Научный руководитель – Ещенко Л.С. Белорусский государственный технологический университет г. Минск Одной из важнейших стадий производства бумаги и картона является наполнение бумажной массы [1]. Под наполнением понимают введение в композицию бумаги минеральных веществ – наполнителей для улучшения ее качества и экономических показателей. Посредством этого достигаются следующие цели: снижается себестоимость производства бумаги, так как стоимость наполнителя ниже стоимости волокон, которые заменяются наполнителем; повышается белизна бумаги, поскольку почти все наполнители имеют более высокую степень белизны, чем волокна; существенно увеличивается гладкость поверхности бумаги за счет заполнения частичками наполнителя пор и неровностей между волокнами на шероховатой поверхности листа; уменьшается непрозрачность бумаги, что дает возможность писать и печатать с обеих сторон листа; улучшается равномерность просвета; увеличивается мягкость и пластичность; снижается объемная масса, пористость и, следовательно, впитываемость типографских красок. Наиболее часто используемыми наполнителями являются каолин, карбонат кальция, диоксид титана и тальк. В некоторых случаях используют диоксид кремния, гидроксид алюминия, сульфат бария и кальция. Однако в мировой практике в последнее время одним из главных направлений является разработка компо- зиционных наполнителей, в состав которых входят несколько вышеуказанных соединений. В Республике Беларусь при производстве бумаги и картона в основном используют каолин и карбо- нат кальция. Данные материалы экспортируют в страну из других стран, что увеличивает себестоимость готовой продукции. В то же время имеется возможность применения вторичного сырья для производства 262 наполнителей бумажных масс. В качестве такого сырья интерес представляют кремнегель и фосфогипс – отходы, которые образуются в производственном цикле на ОАО «Гомельский химический завод». Кремне- гель является рентгеноаморфным соединением, содержащим % мас.: SiO2 – 35,9, H2O – 61,0 и 2,7 – AlF3 в виде раствора, адсорбированного на поверхности SiO2. Частицы кремнегеля образуют агломераты различ- ной формы с размером 4 – 8 мкм. Фосфогипс представляет собой дигидрат сульфата кальция в виде пла- стинчатых кристаллов шириной 10 – 30 мкм и длинной 40 – 80 мкм. Фосфогипс содержит % мас.: CaO – 27,3, SO3 – 40,3, H2O –29,9, P2O5 – 0,4 и 0,1 – F. Целью данной работы является разработка состава и способа получения композиционного наполни- теля на основе кремнегеля и фосфогипса. Использования вторичного сырья обусловлено его низкой стоимо- стью и сравнительно высоким качеством. Для устранения примесей в виде водорастворимых соединений фтора и фосфора в состав наполнителя вводили жидкое стекло. В системе кремнегель – фосфогипс – жидкое стекло возможно протекание следующих реакций: H3PO4 + AlF3 = AlPO4↓ + 3HF nNa2O∙mSiO2 + yH2O = 2nNaOH + mSiO2∙(y-n)H2O 4HF + SiO2 = SiF4↓ + 2H2O В результате химических превращений соединения фтора и фосфора переходят в нерастворимую форму, вследствие этого уменьшается их содержание в жидкой фазе, и соответственно в сточных водах. Наполнитель получали периодическим способом. Для оптимизации состава наполнителя, содержаще- го кремнегель и фосфогипс, использовали метод математического планирования. Были выбраны следующие входные переменные параметры: соотношение между содержанием кремнегеля и фосфогипса (x1), содержа- ние сухого вещества в суспензии (x2) и значение pH суспензии (x3). Согласно матрице планирования фосфо- гипс и кремнегель в заданных количествах смешивали в реакторе с водой до требуемой массовой доли су- хих веществ. Далее при интенсивном перемешивании суспензию выдерживали в течение 15 минут и мед- ленно добавляли жидкое стекло до заданного значения pH. В качестве выходного показателя использовали объем осадка при отстаивании суспензии в цилиндре объемом 25мл в течение 1 часа. По объему осадка можно определить устойчивость суспензии и косвенно оценить размер частиц осадка. Чем меньше частицы осадка, тем медленнее они оседают и, следовательно, осадок занимает больший объем. Известно [2], что с уменьшением размера частиц увеличивается степень удержания наполнителя и равномерность распределения частиц по поверхности волокна в бумажной массе. Кроме того уменьшение скорости оседания частиц твердой фазы суспензии позволяет снизить энергозатра- ты на ее приготовление и транспортировку, а также уменьшить отложение твердой фазы в трубопроводах. Для упрощения регрессионного анализа объем осадка при отстаивании суспензии в цилиндре 25 мл в течение 1 часа (Vос) переводили в объемную долю осадка в суспензии (y) по формуле Согласно матрице планирования был проведен регрессионный анализ данных и получено уравнение зависимости объемной доли осадка (y) от соотношения между фосфогипсом и кремнегелем (x1), и значения pH суспензии (x3) при постоянной массовой доле сухого вещества (x2): y = 0,6675 + 0,0023∙x1 - 0,0842∙x3 - 0,0001∙x12 + 0,0069∙x32 + 0,0003∙x1 ∙x3; Исходя из уравнения регрессии, максимальная объемная доля осадка наблюдается при следующих параметрах: содержание фосфогипса в смеси с кремнегелем, x1 = 15 % мас., значение pH суспензии x2 = 9,0. Получен наполнитель с содержанием фосфогипса в смеси с кремнегелем, x1 = 15 % масс., и значением pH суспензии x2 = 9,0. На основе данного наполнителя, а также мела и каолина были изготовлены опытные образцы бумаги. Качественные показатели полученных образцов бумаги с указанными наполнителями на- ходятся приблизительно на одинаковом уровне. Следует отметить, что степень удержания и белизна бумаги при использовании композиционного наполнителя выше, чем при использовании наполнителей на основе мела и каолина. Исходя из этого, можно сделать вывод, что наполнитель, полученный в системе кремнегель – фосфогипс – жидкое стекло может быть использован для наполнения бумаги и картона без снижения каче- ства конечной продукции. Применение вторичного сырья в данном случае позволяет уменьшить себестои- мость, а также в ряде случаев повысить стоимостные и качественные показатели бумаги. Литература 1. Производство бумаги и картона www.calculate.ru 2. Производство бумаги. www. slovari. yandex. Ru УДК 676.017.028.3 Исследование влияния химических добавок на процесс размола волокнистой суспензии при изготовлении бумаги и картона