Способ определения водопоглотительнойСпОСОбНОСТи гигРОСКОпичНыХ МАТЕРиАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N15/08 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОПОГЛОТИТЕЛБНОЙ СПОСОБНОСТИ ГИГРОСКОПИЧНБ1Х МАТЕРИАЛОВ

1

Изобретение относится к определению водно-физических свойств гигроскопичных полидисперсных материалов, например, торфа опилок и соломы, и может быть использовано для определения их водопоглотительной способности, в том числе при контроле указанного параметра для подстилки, используемой в сельском хозяйстве, для торфа низкой степени разложения, идущего на экспорт и используемого в качестве сырья для получения химической и микробиологической продукции.

Известны способы определения влагоемкости и водопоглотительной способности торфа, основанные на различной методике удаления воздуха из водной суспензии или из навески торфа, в частности, путем кипячения или вакуумирования 1 и 2.

Недостаток известных способов состоит в получении несопоставимых результатов, особенно при кипячении суспензии, сопровождающемся частичным гидролизом легкогидролизуемых веществ сухого материала и потерей некоторого количества первоначальной массы, что отражается на точности результатов анализа. Кроме того, продолжительность анализа водопоглотительной способности торфа составляет от 24 ч до нескольких суток, что не позволяет оперативно получать необходимые показатели, особенно важные при поставке продукции потребителям.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, по которому навеску образца засыпают в банку с сетчатым дном и сетчатой навивающейся крыщкой, погружают в сосуд с водой на глубину 15-20 см и выдерживают 1-3 сут. Периодически банки с проtoбами вынимают из воды и устанавливают под углом 45°, затем через каждые 10 мин разворачивают вокруг оси на 180° и дают полностью стечь избыточной воде, после чего их взвещивают. По увеличению массы судят о динамике намокания и величине водопогло15 ,тительной способности образца 3.

Однако данный метод является трудоемким, а также весьма длительным и поэтому не может быть использован при оперативном контроле качества гигроскопичного материала при его производстве.

Цель изобретения - сокращение продолжительности и повыщение точности определения.

Указанная цель достигается тем, что обработку образца производят водой при 60- 98°С, после чего дополнительно центрифугируют в течение 8-10 мин при факторе разделения, 900-1200 и удельной загрузке на единицу площади формируемого осадка 0,1 -1,0 кг/см в расчете на сухую массу торфа.

Удаление воздуха и формирование осадка осуществляется с помощью центробежного поля. При этом водная суспензия рассматривается как трехфазная дисперсная система, плотность которой может изменяться в зависимости от критерия Фруда центробежного и продолжительности воздействия центробежного поля.

При увеличении критерия Фруда ускоряется замещение воздуха в поровом пространстве материала водой и образование осадка. При увеличении продолжительности воздействия центробежного поля происходит увеличение влагонасыщенности материала до максимального значения, после чего происходит постепенное уплотнение осадка и снижение влагонасыщенности материала. Максимальная влагонасыщенность материала устанавливается по достижении наибольщей влажности сформированного осадка.

Оптимальный режим центрифугирования установлен в результате лабораторных исследований в следующих режимах:

Скорость вращения п, об/мин 1000, 3000

Продолжительность Ч , мин 5, 10, 15.

Выбор оптимального режима производится с учетом качественной характеристики образца таким образом, чтобы полное насыщение водой достигалось для различных видов торфяной продукции, включая медленно впитывающие влагу, пересущенные или подвергающиеся саморазогреванию образцы. При выборе режима производится визуальная оценка полноты осаждения, состояния осадка и определяются количественные показатели конечной влажности (полной влагоемкости) осадка после отфильтровывания свободной воды.

Результаты испытаний показывают, что формирование устойчивого осадка происходит после 10 мин центрифугирования при п 3000 об/мин. При этом в опытах с торфом, имеющим более высокую влажность и не подвергающимся саморазогреванию, формирование осадка наблюдается после 5 мин центрифугирования.

Так, при скорости вращения 1000 об/мин наблюдаются значительные расхождения в параллельных определениях из-за неполного осаждения. При центрифугировании дольще 10 мин наблюдается постепенное снижение влагоемкости из-за начинающегося уплотнения осадка.

В результате проведенных исследований установлено, что наиболее приемлемым для всех анализирующихся образцов режимом является центрифугирование в течение 8- 10 мин при скорости вращения 3000 об/мин.

Ускоренное замещение воздуха в поровом пространстве водой достигается путем формирования осадка в центробежном поле, которое независимо от используемого типа центрифуги может быть однозначно охарактеризовано критерием Фруда центробежным или фактором разделения

Fry или f 20Ггу, где D - - диаметр ротора центрифуги (диаметр формируемого осадка), м; п - частота вращения, об/с; g - ускорение силы тяжести. В условиях оптимальной продолжительности воздействия центробежного поля изменение фактора разделения в щироких пределах свьиие 900 не приводит к значительным изменениям результатов определения водопоглотительной способности при общей тенденции к уменьщению ее с увеличением фактора разделения. Нижний предел фактора разделения обоснован условиями полного формирования осадка и замещения воздуха порового пространства материала водой. С увеличением фактора разделения выше минимального значения величина водопоглотительной способности понижается. В связи с этим необходимо задать максимально допустимое значение фактора разделения по условиям единообразия методик и точности. В основу определения верхнего допустимого значения фактора разделения положено отнощение

invax 1,33,

X ть h

а Т. е. допускается варьирование фактора разделения в достаточно щироких пределах для стандартного анализа.

Практически все типы лабораторных центрифуг в эти пределы укладываются, т. е. позволяют получать фактор разделения от

5 900 до 1200. Дальнейщее увеличение максимально допустимого значения фактора разделения ограничивается показателем точности.

Проведенные испытания показывают, что

„ величина поглотительной способности гигроскопичного материала, определяемая предлагаемым способом, зависит от температуры воды, которой обрабатывается проба. При проведении исследований по обоснованию оптимальной температуры воды, применяемой для обработки проб, учитывают полноту вытеснения воздуха из порового пространства материала при различных температурах воды; состояние формируемого осадка; величину водопоглотительной способности, характеризующую количество поглощенной и удерживаемой материалом воды.

Проведенные исследования показывают, что величина водопоглотительной способности торфа увеличивается с повыщением температуры воды, причем различия в веJ личинах особенно существенны в диапазоне температур от комнатной до 60°С. При температуре выще 60°С величина водопоглотительной способности изменяется несущественно. Наблюдения за полнотой осажде