Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка технологии пряжи с адгезионным скреплением волокон для фильтров

Диссертация: Разработка технологии пряжи с адгезионным скреплением волокон для фильтров
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Для создания более устойчивой структуры фильтрующего элемента необходимо скрепление волокон между собой. Одним из способов скрепления является адгезия, частным случаем которой является аутогезия. Для получения пряжи с аутогезионным скреплением необходима разработка соответствующей технологии, которая в настоящее время отсутствует. В связи с вышеуказанным тема диссертационной работы актуальна… Читать ещё >

Разработка технологии пряжи с адгезионным скреплением волокон для фильтров (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. Анализ литературы по исследуемой проблеме
    • 1. 1. Сырье для волокнистых фильтрующих материалов
      • 1. 1. 1. Физико-химические свойства воды
      • 1. 1. 2. Загрязнения воды
      • 1. 1. 3. Сырье для фильтрующих материалов
    • 1. 2. Материалы для фильтрующих элементов и технологии для их изготовления
      • 1. 2. 1. Материалы и технологии
      • 1. 2. 2. Технологии пряжи для фильтров
    • 1. 3. Адгезия и аутогезия
    • 1. 4. Технологии пряжи с адгезионным скреплением волокон
    • 1. 5. Принцип фильтрования жидкости
    • 1. 6. Основные положения теории фильтрования
  • Выводы по главе 1
  • Глава 2. Разработка технологии пряжи с аутогезионным скреплением волокон
    • 2. 1. Свойства используемых волокон
    • 2. 2. Технология получения пряжи для фильтров (без термофиксации)
    • 2. 3. Экспериментальная установка для термофиксации пряжи
      • 2. 3. 1. Устройство и порядок работы на экспериментальной установке
      • 2. 3. 2. Устройство и работа модернизированного узла термофиксации пряжи
    • 2. 4. Оптимизация технологического режима обработки пряжи с аутогезионным скреплением волокон
      • 2. 4. 1. Уровни, критерии, план эксперимента
      • 2. 4. 2. Результаты обработки данных эксперимента и оптимизация процесса
  • Выводы по главе 2
  • Глава 3. Оценка эффективности пряжи с адгезионным скреплением волокон для водных фильтров
    • 3. 1. Метод оценки эффективности фильтрации
      • 3. 1. 1. Концепция метода оц енки
      • 3. 1. 2. Экспериментальная установка
      • 3. 1. 3. Применяемые методы
    • 3. 2. Исследование размеров и массы частиц до и после фильтрации
      • 3. 2. 1. Исследование размеров частиц до фильтрования
      • 3. 2. 2. Исследование размеров и массы частиц после фильтрования
    • 3. 3. Изменение размеров твердых частиц по слоям фильтрующего элемента
  • Выводы по главе 3
  • Глава 4. Теоретическое обоснование методов оценки эффективности тонкости и полноты фильтрования
    • 4. 1. Гипотеза о механизме фильтрации твердых частиц загрязнений через волокнистый фильтрующий слой
    • 4. 2. Зазор как расстояние между двумя волокнами в фильтрующем слое
    • 4. 3. Распределение минимальных размеров твердых загрязняющих частиц в фильтруемой жидкости
    • 4. 4. Математическая база методов оценки тонкости и полноты фильтрования
    • 4. 5. Методика и пример расчета тонкости фильтрации
    • 4. 6. Влияние толщины и крутки пряжи на среднюю величину зазора между волокнами
    • 4. 7. Расчет размеров условных пор
  • Выводы по главе 4

Вода относится к числу жизненно важных объектов для окружающего мира, в том числе человека. Вода используется в сельском хозяйстве, промышленном производстве и в быту [1]. Из различных видов используемой воды можно выделить питьевую как важнейшую, запасы которой в мире ограничены.

В течение длительного времени обращалось недостаточное внимание на изменение экологии в целом и, в частности, на качество воды. Результатом этого явилось повышенная заболеваемость населения, необходимость дополнительных затрат в области здравоохранения и очистки воды от вредных примесей. В таблице 1 приведены данные о последствиях использования питьевой воды с загрязнениями [2].

Таблица 1 — Влияние органических и неорганических веществ, бактерий и вирусов на организм человека (при попадании из питьевой воды).

Название вещества, бактерии или вируса Органы и системы, на которые данное вещество, бактерия или вирус отрицательно влияют.

Неорганические вещества.

Бериллий Желудочно-кишечный тракт.

Кадмий Почки.

Медь Почки, печень (при длительном воздействии).

Мышьяк Кожа, кровеносная системаканцерогенен.

Нитраты и нитриты Смертельно опасны для младенцев.

Ртуть Почки.

Свинец Почки, у детей — замедленное развитие продолжение таблицы 1.

Селен Система кровообращения.

Таллий Желудочно-кишечный тракт, кровь, почки, печень.

Цианид Нервная система, щитовидная железа.

Органические вещества.

Бензол Канцерогенен.

Бензапирен Канцерогенен.

Пестициды (алахлор, гептахлор, ДДТ и некоторые другие) Канцерогенны.

Соединения хлора (винилхлорид, дихлорэтан и т. д.) Система кровообращения, почки, печень, некоторые соединения канцерогенны.

Соединения хлора с фенолом Печень, почки, канцерогенны.

Толуол Нервная система, почки, печень.

Бактерии и вирусы.

Колиформы (бактерии группы кишечных палочек) Желудочно-кишечный тракт.

Энтеровирусы, Желудочно-кишечный тракт.

Вирус гепатита Печень.

В настоящее время питьевая вода проходит, как правило, две стадии очистки: первая стадия — после извлечения из источников (артезианских скважин, озер, рек и т. д.) — вторая стадия — доочистка воды непосредственно перед ее использованием. Доочистка воды осуществляется путем фильтрования — прохождения воды через фильтрующий слой. В качестве фильтрующего слоя используются разнообразные материалы и технологии.

Как следует из таблицы 1, загрязнения, содержащие в питьевой воде, отличаются большим многообразием. Это могут быть твердые загрязнения, бактерии, органические примеси и др.

Как правило, фильтры имеют индивидуальное назначение для очистки одного, реже нескольких видов загрязнений. В связи с этим применяются комплексные (многоступенчатые) фильтры. В зависимости от качества воды подбирается соответствующий фильтр. В качестве первой ступени очистки питьевой воды применяется фильтр для очистки от твердых загрязнений. Именно эта категория фильтров является предметом данного исследования. Фильтрующий элемент таких фильтров во многих случаях выполнен из волокнистого материала.

Проведенный анализ показал, что волокнистые фильтры для очистки от твердых загрязнений обладают существенным недостатком — волокно в фильтрующих перегородках не скреплены между собой в жесткую конструкцию, что ведет:

— к изменению характеристик пористости фильтров в процессе эксплуатации за счет изменения взаимного положения волокон;

— к вымыванию волокон, что приводит к нарушению структуры фильтрующего элемента и к загрязнению очищаемой воды волокнами.

Для создания более устойчивой структуры фильтрующего элемента необходимо скрепление волокон между собой. Одним из способов скрепления является адгезия, частным случаем которой является аутогезия [2]. Для получения пряжи с аутогезионным скреплением необходима разработка соответствующей технологии, которая в настоящее время отсутствует. В связи с вышеуказанным тема диссертационной работы актуальна и имеет практическую значимость.

Цель данного исследования — разработка технологии пряжи с аутогезионным скреплением волокон.

Эта цель достигается путем использования известных и новых средств реализации такой технологии и обоснования соответствующего технологического режима.

Фильтрующие перегородки из пряжи большой линейной плотности, полученные с использованием аутогезии, в настоящее время не изучены. В связи с этим необходимо изучить качество фильтрации воды через фильтры из пряжи с аутогезионным скреплением волокон, что потребовало создания соответствующей установки, оценки размеров твердых частиц, исследование формы и размеров частиц по слоям намотки при использовании пряжи разных технологий.

По фильтрам, изготовленных из волокнистых материалов, практически отсутствует информация о связи структурных характеристиках фильтрующего элемента с показателями качества очистки — тонкости и полноты фильтрации. Поэтому одна из задач исследования — разработка теоретических основ метода оценки тонкости, полноты фильтрации и фундаментальных характеристик пряжи с аутогезионным скреплением волокон для фильтров.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ.

1. Разработанная технология обеспечивает получение пряжи для бытовых водных фильтров с улучшенными свойствами. Пряжа, полученная по этой технологии, содержит склейки между волокнами и характеризуется повышенной на 78% абсолютной разрывной нагрузки, относительным удлинением на 15,5% и капиллярности на 71,6% по сравнению с пряжей без термофиксации.

2. Проведенные сравнительные исследования фильтрующей способности пряжи, выработанной по различным технологиям, подтверждает эффективность пряжи, выработанной по новой технологии: полнота фильтрации повышается до 8,8% и тонкость фильтрации до 26,69%.

3. Рекомендуется получение пряжи линейной плотности Т = 290 текс и круткой К = 80 кр/м из смеси следующего состава: полипропиленовое волокно — 40%, лавсановое термопластичное волокно — 60% по технологии полугребенного прядения с последующей термофиксацией пряжи при дифференцированном (в зависимости от предпочтительности критерия) режиме термофиксации.

4. Разработанная экспериментальная установка обеспечивает получение пряжи с адгезионным скреплением волокон при скорости 16 м/мин, натяжении 5% от абсолютной разрывной нагрузки, плотности намотки (64 условных единиц) на перфорированный патрон и при возможной установке температурного режима в пределах 80 — 150 °C индивидуально на каждом пневмопроводе.

5. Полученные аналитические зависимости позволяют управлять свойствами пряжи (абсолютной разрывной нагрузкой, относительным удлинением, модулем при растяжении, капиллярностью и диаметром) путем установки соответствующих температурных режимов и оптимизировать процесс по указанным параметрам.

6. Установленные распределения размеров фильтруемых частиц по слоям намотки пряжи различных технологий на патрон, подтверждают улучшение свойств фильтрующего слоя из пряжи с аутогезионным скреплением волокон.

7. Разработанные математические модели могут являться основанием для прогнозирования тонкости и полноты фильтрации, а также оценки нестабильности величин зазоров между волокнами в пряже из-за их случайной конфигурации, нестабильности линейной плотности и крутки вдоль пряжи.

8. Выполненная работа является базой для проектирования технологии пряжи с улучшенными функциональными свойствами, используемой в бытовых водных фильтрах и проектирования установки для термофиксации пряжи, обеспечивающей стабильность волокнистой структуры фильтрующих элементов (приложение 3,4).

Показать весь текст

Список литературы

  1. М.Г. Самое большое богатство на свете // Химия и жизнь.-2002, № 4, с. 27 — 29
  2. ГОСТ 17.1.3.03 77. Правила выбора и оценка качества источников центрального хозяйственно — питьевого водоснабжения.
  3. Справочник по триботехнике. Теоретические основы. Т 1.М.: 1989−397 с.
  4. Н.Ф. Химия воды и микробиология. М.: Высшая школа, 1979−341 с.
  5. А.Н. Медицинская экология. Минск: Вышэйшая школа, 2007−368 с.
  6. Н.В. Чистая вода. Система очистки и бытовые фильтры. С. П. Изд. «Арлит», 2000 — 240 с.
  7. СанПиН 2.1.4.1074 01. Санитарно — эпидемиологические правила и нормативы. Введены в действие с 1 января 2002 года
  8. .Е. Новые методы контроля качества питьевой воды // Экология и промышленность России.// июнь 2005, с. 14−15
  9. ГОСТ 18 963 73. Вода питьевая. Методы санитарно — бактериологического анализа. Госстандарт СССР. — 1984
  10. ГОСТ 3351 74. Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности.
  11. C.B., Ложкин В. А., Приходько И. Г. Регенерация фильтров тонкой очистки. М.: 1983 36 с.
  12. В.Ф., Кенов В. В., Роскме Е. С. Текстильные фильтры. М.: Легкая индустрия, 1977 168 с.
  13. Р.И. Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды. Справочное пособие. Л.: Стройиздат., 1985 120 с.
  14. A.A., Ларионов А. Н., Ушаков В. А. Пористые фильтрующие материалы. М.: НИИТЭХИМ, 1984 62 с.
  15. И.К. Фильтрующие материалы. М.: Недра, 1978 — 200 с.
  16. E. Hardman. Textiles in filtration. P 316 357 in Book: Handbook of Technical Textiles. Ed. By A.R. Horrocks and S.C. Anand. Cambridge, Woodhead. Publ.
  17. Л. Технические фильтровальные материалы // Директор // № 12, 2006
  18. А.В., Перепелкин К. Е. Полиэфирные фильтровальные ткани и их свойства // Химические волокна // № 1, 2008
  19. Е.С. Разработка оптической структуры мотальной паковки замкнутой намотки для фильтров. М.: ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2008- 179 с.
  20. Nemesi et al. Mu ltilayer precision wound filter cartridge: U.S. Patent Document 4,660, 779−28/ 1987
  21. Toon J.J. Tow wound filter cartridge: U.S. Patent Document 6,328,887 -11/2001
  22. Ogato et al. Filter cartridge: U.S. Patent Document 7,014,050 21/2006
  23. Omar et al Wound polypropylene yarn filter cartridge and mehhodfor making same: U.S. Patent Document 6,942,106 B1 13/2005
  24. HebdaM., Wachal A. Trybologia. WNT, Warszawa, 1980
  25. Parks J.M.: Recristallisation Welding. The Welding Hourn. Vol. 32, 1953, № 5
  26. А.П. Схватывание металлов. M.: Машгиз., 1958. 223 с.
  27. А.Ф. Фрикционные процессы в прядении. Ч 1. Прядение и трибология. М.: РИО МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2005. 293 с.
  28. В.А. Разработка технологии нетканых материалов способом термоскрепления волокнистых холстов из модернизированных волокон: Дисс. к.т.н. М.: МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2004. — 152с.
  29. В.Л., Притыкин Л. М. Физическая химия адгезии полимеров. М.: «Химия», 1984−224 с.
  30. А.Г., Кротова Н. А. Исследование характера адгезионной связи при склеивании двух высокомолекулярных соединений. // Коллоидный журнал//, 1958, № 1 с. 59−68
  31. Г. И., Сальманс С. И. Прядение льна. М.: Легкая индустрия, 1968.-451 с.
  32. В.А., Белышев Б. Е., Капитанов А. Ф. Прядение шерсти и химических волокон. М.: Легпромбытиздат., 1988. 332 с.
  33. Е.С. Разработка технологии пряжи с адгезионным скреплением волокон. Дисс. к.т.н. М.: МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2007. — 165 с.
  34. Способ получения пряжи. Патент на изобретение № 2 266 989 Авторы: Капитанов А. Ф., Горчакова В. М., Цыганова Е. С., Баталенкова В. А. Приоритет от 27.07.2004.
  35. Е.С., Баранова Е. В., Лайков А. П., Капитанов А. Ф. Технология пряжи с адгезионным скреплением волокон. Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи НТТМ-2007 (Сборник статей), М.: ВВЦ, 2007.-300 с.
  36. М.А. Тонкая фильтрация газов и жидкостей волокнистыми материалами // Химическая промышленность // № 11, 1979, с. 48 51
  37. М. Вода, которую мы пьем. М.: Изд. «Эксмо», 2006. 190с.
  38. ТУ 3697 001 — 75 658 846, М.: 2006
  39. ТУ 3697−031 -32 989 981, М.: 2000
  40. В.Н., Лапук Б. Б. Подземная гидравлика. М.: Гостопиздат., 1949 -326 с
  41. В.Б. Фильтрация жидкости через слой деформированного текстильного материала. М.: «Легкая индустрия», 1972 86 с.
  42. В.А. Теория и практика разделения суспензий, фильтрование. М.: «Химия», 1971 -440 с.
  43. Lord Е. Air flow through plugs of textile fibers. J. of the textile Institute, 1965 v. 191 p. 46−56
  44. C.A., Кленов В. Б., Райзер Ю. Р. Исследование гидравлических свойств бобин как радиального фильтра.// Технология текстильной промышленности //, 1965, № 5, с. 105 110
  45. И.И. Разработка и исследование процесса формирования структур намоток пористых перегородок трубчатых текстильных фильтров. Дисс. к.т.н. -М.: МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2005. 177 с.
  46. Характеристика химических волокон. Справочник. — М. Центральный институт научно — технической информации. — 1966, 323 с.
  47. ГОСТ 13 231 77 Волокно лавсановое
  48. В.Е., Усенко В. А. Прядение химического штапельного волокна. М.: Легкая индустрия, 1964. 594 с.
  49. Нормы технологического режима производства шерстяной пряжи: Гребенное прядение. Утвер. мин ом легкой промышленности СССР 15.07.82. М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1983.- 165 с.
  50. В.А., Панин П. М., Хутарев Д. Д. Шерстопрядильное оборудование. М. — «Легкая индустрия». — 1980, 576 с.
  51. А.Ф., Мельникова Е. С., Баранова Е. В., Лайков А. П. Исследование процесса получения пряжи с адгезионным скреплением волокон. // «Вестник ДИТУД», № 2 (28), 2005, Димитровград, с. 14−17.
  52. Устройство для термофиксации пряжи. Патент на полезную модель РФ № 61 293, авторы: Кобраков К. И., Капитанов А. Ф., Баранова Е. В., Папилин Н. М. Приоритет от 19.10.2006
  53. Е.В., Капитанов А. Ф., Доржийн Э., Батбаяр Д. Оптимизация процесса градиентной термофиксации пряжи для водных фильтров. Химическая промышленность. — 2008, № 2, с. 47−50
  54. В.Б. Планирование и анализ эксперимента. М.: Легкая индустрия", 1974. 263 с.
  55. Паспорт на цифровой микроскоп завода изготовителя, 2007
  56. А.И. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению. М.: «Легпромбытиздат», 1986 343 с.
  57. A.A. Прикладные методы теории случайных процессов. М.: Наука, 1968.-463 с.
  58. С.Ю. Проектирование прочности гребенной шерстяной пряжи. Дисс. к.т.н. — М.: МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2004. 166 с.
  59. Ю.С. Математическая статистика и ее применение к исследованиями в текстильной промышленности. М. Легкая индустрия 1964, 320 с.
  60. А.Ф. Лабораторный практикум. Фрикционные процессы в прядении. М. РИО МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2000. 22 с.
  61. А.Ф., Федорова Н. Е., Зубарева Н. И., Медведев Е. О. Фрикционные процессы в прядении. Лабораторный практикум (электронная версия). М. РИО МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2008. 55с.
  62. А.Ф. Фрикционные процессы в прядении. Ч. 2. Силовой анализ. М.: 2006−298 с.
  63. В.К., Лежебрух Г. О., Рашкован И.Г и др. Справочник по шерстопрядению. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983 488 с.
  64. Интервалы, мкм Частота Доля, %10.26,7 8 26,626,8−43,5 10 33,343,6−60,3 2 6,7060,4−77,1 2 6,7077,2−93,9 2 6,7094,0−110,7 6 20,0
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!