CC BY
20
Как видно из диаграммы, максимальная теплотворная способность брикетов, полученных путем прессования отходов производства алюминия, составляет около 90% от теплотворной способности бурого угля, который является одним из основных видов сырья, используемого на ТЭЦ-6 г. Братска.
Таким образом, из углеродсодержащих отходов алюминиевого производства возможно получение брикетов с высокой теплотворной способностью и их использования в качестве топлива для котельных или восстановителя в производстве черных металлов.
Библиографический список
1. Гринберг И.С., Зельберг Б.И., Чалых В.И., Черных А.Е. Электрометаллургия алюминия. СПб.: Изд-во МАНЭБ 2005. 427 с.
2. Баранов А.Н., Гавриленко Л.В., Янченко Н.И. Экологические проблемы металлургического производства:
учеб. пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. 208 с. 3. Седых В.И. Проблемы переработки углеродистых отходов алюминиевого производства // Металлургия легких и тугоплавких металлов: сб. науч. тр. Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ, 2008. С. 143-148.
УДК 5433.42.8
ОЦЕНКА МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗАТОРА «ФОКУС-2» ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ПАРАМЕТРОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ МИКРОННЫХ РАЗМЕРОВ
Л.И. Владимирова1, В.В. Дроков2, Н.А. Иванов3, В.Г. Павлинский4, Ю.Д. Скудаев5, В.Ф. Халиуллин6
3,4Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. 1,2,5Иркутский государственный университет, 664003, Россия, г. Иркутск, б. Гагарина, 20. 6ОАО «Авиадвигатель»,
614990, Россия, г. Пермь, ГСП, Комсомольский проспект, 93.
Исследованы метрологические характеристики рентгенофлуоресцентного анализатора «Фокус-2». Оценены временной дрейф анализатора и концентрационные чувствительности Ка-линий 6 элементов (Mn, Cr, V, Ni, Mo и W). Рассчитаны предельные содержания указанных элементов в некоторых сталях в диапазоне размеров частиц от 20 до 500 мкм. Показано, что предельные содержания элементов, определяемые с помощью анализатора «Фо-кус-2», не превышают содержаний легирующих элементов в стандартах сталей ЭИ-347, ШХ-15-Ш, 12Х2Н4ВА и 60С2А. Уровень предельных содержаний также может быть снижен за счет уменьшения погрешности воспроизводимости измерений малых содержаний,на уровне «холостых» сигналов. Ил.4. Табл. 8. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: рентгенофлуоресцентный анализатор; аппаратурная погрешность; металлические частицы; чувствительность; временной дрейф; предельные содержания элементов.
ESTIMATING METROLOGICAL CHARACTERISTICS OF X-RAY FLUORESCENCE ANALYZER "FOCUS-2" WHEN
MEASURING PARAMETERS OF MICRON-SIZED METAL PARTICLES
L.I. Vladimirova, V.V. Drokov, N.A. Ivanov, V.G. Pavlinsky, Yu.D. Skudaev, V.F. Khaliullin
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074. Irkutsk State University, 20 Gagarin Blvd., Irkutsk, 664003.
Владимирова Людмила Иосифовна, научный сотрудник, тел. 89041518422, e-mail: [email protected]. Vladimirova Lyudmila, Research worker, tel.: 89041518422, e-mail: [email protected].
2Дроков Владислав Викторович, кандидат медицинских наук, зав, кафедрой, тел.: 89149279104, e-mail: [email protected] Drokov Vladislav, Candidate of Medicine, Head of the Department, tel.: 89149279104, e-mail: [email protected]
3Иванов Николай Аркадьевич, кандидат физико-математических наук, директор Физико-технического института, тел.: 89025107731 ^-mail: [email protected]
Ivanov Nikolai, Candidate of Physical and Mathematical sciences, Director of Physico-Technical Institute ISTU tel.: 89025107731, e-mail: [email protected]_
4|Павлинский Вениамин Гелиевйч| инженер Физико-технического института. Pavlinsky Veniamin, Engineer of Physico-Technical Institute, ISTU.
5Скудаев Юрий Дмитриевич, кандидат химических наук, старший научный сотрудник, тел.: 89086623246, е-mail: [email protected]
Skudaev Yuri, Candidate of Chemistry, Senior Researcher, tel.: 89086623246, e-mail: [email protected].
6Халиуллин Виталий Фердинандович, начальник отдела диагностики, тел.: 89127889534, е-mail: [email protected] Khaliullin Vitaly, Head of Diagnostics Department, tel.: 89127889534, e-mail: [email protected]
"Aviadvigatel" JSC,
93 Komsomolsky Av., GSP, Perm, 614990.
The article studies the metrological characteristics of X-ray fluorescence analyzer "Focus 2". It estimates the analyzer's temporal drift and the concentration sensitivity of Ka-lines of 6 elements (Mn, Cr, V, Ni, Mo and W). The limiting concentrations of the specified elements in some steels in the range of particle sizes from 20 to 500 microns are calculated. It is shown that the limiting element contents determined with the analyzer "Focus 2" do not exceed the content of alloying elements in the standard steels of ЭM-347, WX-15-W, 12X2H4BA and 60C2A. The level of limiting contents can be brought down due to the reduction of the low content measurement repeatability error, at the level of "idle" signals. 4 figures. 8 tables. 6 sources.
Key words: x-ray fluorescence analyzer; instrumental error; metal particles; sensitivity; temporal drift; limiting element contents.
Для оценки технического состояния омываемых маслом деталей и узлов авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) по параметрам металлических частиц микронных размеров применяются спектральные методы анализа [1-3]. По результатам измерения массовой доли металлов в пробах масел оценивается техническое состояние деталей и узлов двигателя. Основное предназначение данных методов - выявление дефектов на ранней стадии с необходимой глубиной поиска дефектного узла.
Применение атомно-эмиссионного оборудования с вращающимся электродом (МОА, Spectroil и т.д.) позволяет достаточно точно измерять величину содержания нескольких металлов (чаще всего только Fe и Cu) в диапазоне изменения размеров частиц 0-5 мкм [4] (размер частиц 0 мкм означает, что в пробе масла металл находится в виде металлоорганической примеси). Достоверность диагностирования при этом не превышает 5%. Столь низкая достоверность объясняется тем, что дефектов, которые начинаются с образования таких мелких частиц, почти не бывает, а более крупные частицы данное оборудование не определяют. Атомно-эмиссионный сцинтилляционный метод позволяет проводить измерения параметров частиц в диапазоне от 0 до 80 мкм, предоставляя при этом информацию о количестве частиц, массовой доле, элементном составе и т.д., что резко повышает достоверность диагностирования [4]. Однако в случае увеличения размеров частиц более 80 мкм сцинтилляционный спектрометр неэффективен в силу конструктивных особенностей ввода пробы масла в плазму и недостаточной степени испарения крупных частиц.
Наряду с атомно-эмиссионным оборудованием в эксплуатации нашли применение рентгенофлуорес-центные анализаторы, где влияние размеров частиц при оценке технического состояния системы смазки двигателя по величине содержания металлической примеси значительно снижено. Однако в последние годы, в связи с недостаточной достоверностью результатов диагностики по содержанию металлов, рентгенофлуоресцентные анализаторы все больше стали использоваться для определения элементного состава частиц изнашивания. Выяснилось, что энергодисперсионные анализаторы позволяют надежно определять только некоторые типы сплавов, начиная с частиц размером более 2000 мкм [5].
Из представленной информации очевидно, что диапазон размеров частиц от 80 до 2000 мкм не может
быть исследован с помощью используемого оборудования.
С другой стороны, задачу измерения параметров частиц в любом диапазоне их размеров можно решить с помощью микрорентгеноспектральной аппаратуры типа Jetscan, JXA-733, Cameca, Camebax и др. Хотя данный тип анализаторов выпускается более 40 лет, в эксплуатационных организациях он не используется. Прежде всего это связано со сложной пробоподготов-кой, длительностью процедуры проведения анализа и высокой стоимостью аппаратуры. Например, стоимость JXA-733 составляет порядка 1,5 млн евро. Поэтому такие анализаторы, вероятнее всего, могут использоваться лишь в исследовательских целях.
Наиболее подходящим вариантом для решения задачи измерения элементного состава частиц в указанном диапазоне размеров является рентгенофлуо-ресцентный анализатор на базе поликапиллярной оптики «Фокус-2». Обладая фактически возможностями микро-рентгеноспектральных анализаторов, по цене и размерам он значительно выигрывает. Это настольный прибор небольшого веса, цена которого составляет порядка 95 тыс. дол. Аппаратура с поликапиллярной оптикой нашла применение в криминалистике, фармацевтике, научных исследованиях и т.д. В диагностических целях «Фокус-2» не использовался. В этой связи в настоящей работе предпринята попытка оценки возможности применения анализатора «Фокус-2» для измерения элементного состава металлических частиц в диапазоне размеров 40-500 мкм, с целью использования его для диагностики узлов трения авиационных ГТД.
Оценка временного дрейфа анализатора «Фо-кус-2»
Для проверки стабильности работы прибора был проведен дисперсионный анализ, целью которого являлась оценка погрешности, обусловленная факторами, медленно меняющимися во времени. Для этого в течение длительного времени выполняли измерения интенсивности элементов одной и той же пробы, делая по несколько параллельных измерений в нескольких промежутках времени работы аппарата.
В эксперименте был использован образец стали 13Х11Н2В2МФ-1, измерялись интенсивности следующих элементов: Fe, Mn, Cr, V, Co, Ni, Mo и W. Число параллельных измерений - 11; экспозиция одного измерения составила 100 с. Было выполнено три серии таких измерений с перерывом 15-20 мин. Таким образом, время измерения одной серии составило
100 мкм частицы размером более 500 мкм можно считать массивным образцом, в котором определяется весь круг элементов, присутствующих в сплаве.
Полученные результаты позволили установить зависимость предела обнаружения отдельных элементов от размера частиц при времени измерения аналитического сигнала, равного 200 с. Предел обнаружения рассчитывался по формуле
АС
Спред ~ , (1)
где коэффициент 3 соответствует доверительной вероятности Р=0,997 (для вероятности Р=0,95 этот коэффициент равен 2); величина А1 / АО - концентрационная чувствительность в области малых концентраций анализируемого элемента; охол - среднеквадратичная погрешность измерения величины фона.
В соответствии с рекомендациями авторов работы [6] величина охол вычислена с учетом всех возможных источников погрешности для проб, где содержание определяемых элементов настолько мало, что измеренные интенсивности можно считать фоновыми. Так, фон в окрестности линии хрома измерен за 200 с для стали 60С2А, где содержание хрома минимально (ООг = 0,3%).
Средние величины интенсивности фона (имп), измеренные на энергодисперсионном спектрометре «Фокус-2» в сталях для линий 7 элементов при экспозиции 200 с, приведены в табл. 2. При этом наблюдается большой разброс усредняемых величин, что обусловлено существенными погрешностями измерения скоростей счета на длинах волн каждого из элементов.
Таблица 1
Результаты дисперсионного анализа по поверке работы рентгеновского микроанализатора _«Фокус-2»_
Номер опыта Параметры распределения Элемент
Рв Мп Ог V Оо № Мо М
1 Среднее значение, имп/с 1302 10 90 0,75 200 8,0 6,10 3,84
Дисперсия, а2 66 4 8,0 0,28 14 1,8 0,8 4,82
Ср. кв. отклонение, а 81 2 2,8 0,53 3,7 1,34 0,9 2,2
2 Среднее значение, имп/с 1296 10 90 0,53 200 7,6 6,15 4,72
Дисперсия, а2 57 55 2,4 0,21 12 2,32 4,3 4,80
Ср. кв. отклонение, а 7,6 2,3 1,5 0,46 3,5 1,52 2,1 2,2
3 Среднее значение, имп/с 1300 10,4 91 0,62 201 8,0 6,40 4,03
Дисперсия, а2 53 5,5 16 0,26 59 6,07 2,83 5,39
Ср. кв. отклонение, а 7,3 2,3 4,0 0,51 2,4 2,46 1,68 2,3
N Общее среднее по сериям, имп/с 1299 10,1 90 0,63 200 7,9 6,22 4,2
Усредненная диспресия 59 5,0 8,8 0,25 11 3,40 2,64 5,05
Усредненное ср. квадратич. 7,7 2,2 3,0 0,5 3,2 1,34 1,62 2,23
Табличный коэфф. Кохрена 0,674 0,674 0,674 0,674 0,674 0,674 0,674 0,674
Рассчитанный коэфф. Кохрена 0,375 0,266 0,60 0,37 0,44 0,59 0,542 0,37
Степень однородности 0,375<0,674 Однор. Однор. Однор. Однор. Однор. Однор. Однор. Однор.
Аппаратурная погрешность 0 а2< N 0 а2< N 0 а2< N 0 а2< N 0 а2< N 0 а2< N 0 а2< N 21% 100/4,2 *\0,8
1100 с (~ 18 мин), время работы аппарата - около 2-х ч.
Однородность полученных серий измерений оценивалась по критерию Кохрена.
Результаты дисперсионного анализа представлены в табл. 1.
Расчеты показали, что временной аппаратурный дрейф по всем указанным каналам отсутствует. Все серии по каждому каналу однородны и принадлежат к одной и той же совокупности (небольшой дрейф можно отметить в каналах Сг и №, но он находится на пределах критерия Кохрена). Аппаратурная погрешность выявилась только на канале W (21%). Очевидно, следует обратить внимание на стабильность установки пробы.
Результаты изучения экспериментальной зависимости интенсивности рентгеновской флуоресценции от размеров частиц для рентгеновского анализатора «Фокус-2»
Эксперимент выполнен с использованием стружек пяти стандартных образцов сталей с существенно различным элементным составом 95Х18Ш, ЭИ-347Ш, ЭИ415, ШХ-15Ш, 12Х2Н4ВА.
Стандартные образцы сплавов, используемые в конструкции ПС-90А, были предоставлены ОАО «Авиадвигатель». Стружка была изготовлена из стандартных образцов сплавов, входящих в состав деталей, омываемых смазочным маслом. Следует отметить, что стружка получена путем резания стандартных образцов сплавов.
Минимальный размер используемых частиц составил несколько десятков микрометров, максимальный - 500 мкм. При размерах рентгеновского пучка
Таблица 2
Средние значения величин интенсивностей фона в сталях для семи элементов
Аналитическая линия Размер частиц, мкм
20-50 50-80 80-110 110-500
VKa 80 104 207 768
CrKa 28 44 40 200
MnKa 41 71 139 649
NiKa 20 37 42 38
CuKa 32 65 80 49
MoKa 73 105 265 1016
WLa 30 40 74 166
Таблица 3
Величины охол (имп) для различных размеров частиц_
Элемент Размер частиц, мкм
20-50 50-80 80-110 110-500
V 134 84 138 270
Cr 46 66 50 138
Mn 72 72 148 346
Ni 36 102 102 62
Cu 64 88 90 66
Mo 90 102 200 440
W 38 18 76 120
Расчет охол выполнен по формуле
^ хол
n-1
(2)
где Ncp - среднее из числа n параллельных измерений величин N,.
Полученные значения охол (имп) для 7 элементов, найденные по 4-м маркам сталей, приведены в табл. 3.
Оценка концентрационной чувствительности (AN/ AC) для СгКа-линии
Концентрационная чувствительность определялась для области малых содержаний элементов.
Зависимость интенсивности аналитического сигнала от содержания хрома для четырех различных размеров частиц приведена на рис. 1. Из представ-
35000 30000 "с 25000 20000
I-
| 15000 m
о 10000
ленной зависимости следует, что для всех размеров частиц из практически линейной зависимости выпадают точки, соответствующие стали ЭИ-347, имеющей высокое содержание вольфрама (С^ = 9%). Интенсивность рентгеновской флуоресценции хрома для этой стали оказывается существенно заниженной из-за высокой поглощающей способности вольфрама (массовый коэффициент поглощения для СгКа-линии в вольфраме равен 466 см2г-1, тогда как тот же коэффициент в железе равен 114см2г-1). Следовательно, концентрационная чувствительность АМ/АО, кроме стали ЭИ-347, может быть определена по любой из рассмотренных сталей независимо от содержания в них хрома. Возможность такого усреднения следует из данных, приведенных на рис. 2 (величины АМ/АО для стали ЭИ-347 определены отдельно).
ш н
5000
0
Ряд1 Ряд2 Ряд3 Ряд4
0
5
20
10 15
содержание (%)
Рис. 1. Зависимость интенсивности СгКа-линии от содержания хрома при следующих размерах частиц, мкм: ряд 1 - 20-50; ряд 2 - 50-80; ряд 3 - 8-110; ряд 4 - 110-500
Рис. 2. Зависимость интенсивности СгКа-линии в отсутствии стали ЭИ-347 от содержания хрома при следующих размерах частиц, мкм: ряд 1 - 20-50; ряд 2 - 50-80; ряд 3 - 8-110; ряд 4 - 110-500
Значения параметров (А1 / АО (имп/с) при интенсивности А1 за 200 с) приведены в табл. 4.
Поскольку данные для всего диапазона размеров частиц согласуются между собой (кроме стали ЭИ-347), то представляется целесообразным усреднить эти значения. Измеренную же величину для размера 50-80 мкм при содержании 1,45% (12Х2Н4ВА) следует признать выбросом и во внимание не принимать. Усредненные значения концентрационной чувствительности (А1 /АО (имп/с) при интенсивности А1 за 200 с) для четырех сталей и для стали ЭИ3-47 с аномально высоким содержанием вольфрама приведены в
табл. 5.
Из табл. 5 и рис. 1 видно, что влияние вольфрама (сталь ЭИ-347) уменьшается с уменьшением размера частиц. Этот эффект обусловлен уменьшением толщины поглощающего слоя и его отклонением от насыщенного.
Оценка концентрационной чувствительности (АМ/ АС) для МпКа-линии
Зависимость интенсивности МпКа-линии от содержания марганца в сталях для четырех различных размеров частиц приведена на рис. 3.
Таблица4
Зависимость концентрационной чувствительности от размеров частиц
для пяти сталей
Размер частиц, мкм Марка стали / содержание хрома, %
12Х2Н4ВА / 1,45 ШХ15-Ш / 1,47 ЭИ-415 / 3,05 ЭИ-347 / 4,3 95Х18-Ш / 18,0
20-50 94 - 55 80 82
50-80 455 200 170 70 150
80-110 340 340 470 110 410
110-500 1900 1880 1890 490 1610
Таблица 5
Зависимость концентрационной чувствительности (А / АС(имп /с) при интенсивности А за 200 с) в _сталях от размера частиц для СгКа-линии_
Марка стали Размер частиц, мкм
20-50 50-80 80-110 110-500
Сталь ЭИ-347 80 70 110 490
Усреднение по четырем сталям 80 170 410 1800
5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
0,3 0,4 0,5 Содержание [%]
0
—•—Ряд1 —■—Ряд2 —Ряд3 —Ряд4
Рис. 3. Зависимость интенсивности МпКа-линии от содержания марганца в сталях при следующих размерах частиц, мкм: ряд 1 - 20-50; ряд 2 - 50-80; ряд 3 - 80-110; ряд 4 - 110-500
Из рис. 3 следует, что, несмотря на малые содержания марганца, интенсивность его Ка-линии меняется весьма значительно. При этом флуктуации оказываются равнонаправленными для всего диапазона размеров частиц. Поскольку для больших размеров частиц при наибольшем содержании марганца (0,75%) интенсивность оказывается весьма малой, то можно предположить, что измеряемая величина обусловлена не интенсивностью марганца, а наложением СгКв-линии, длина волны которой (ЛСК0=2,085 А0) близка к длине волны МпКа-линии (АМпКа= 2,102 А0). Для проверки этого предположения рационально проследить зависимость интенсивности рентгеновской флуоресценции, измеренной на месте МпКа-линии, от содержания хрома. Такая зависимость представлена на рис.
4.
Из графиков, представленных на рис. 4, следует, что интенсивность флуоресценции на линии МпКа хорошо коррелирует с содержанием в сталях элемента Сг, то есть подтверждается сделанное ранее предположение о наложении СгКр-линии на линию МпКа. Представленная на рис. 4 зависимость также свидетельствует, что при малых (меньше 1,5%) содержаниях хрома рассматриваемая корреляция нарушается и можно ожидать правильного определения искомой величины концентрационной чувствительности марганца. Такими сталями, из числа исследуемых, оказались стали марок ШХ15-Ш, 12Х2Н4ВА и 60С2А. Концентрационные чувствительности для линии МпКа в этих сталях представлены в табл. 6.
содержание хрома [%]
« Ряд1 ■ Ряд2 * Ряд3 —и—Ряд4
Рис. 4. Зависимость интенсивности на линии MnKa от содержания хрома в сталях при следующих размерах частиц, мкм: ряд 1 - 20-50; ряд 2 - 50-80; ряд 3 - 80-110; ряд 4 - 110-500
Таблица 6
Зависимость концентрационной чувствительности (А / АС (имп/с) при интенсивности А за 200 с) _на линии МпКа от размера частиц для трех сталей_
Размер частиц, мкм Содержание марганца (%); (марка стали) AI / АО (среднее по сталям)
0,3 (ШХ15-Ш) 0,45 (12Х2Н4ВА) 0,75 (60С2А)
20-50 100 - 90 95
50-80 150 - 160 155
80-110 330 260 180 255
110-500 1000 1330 920 1080
Таблица 7
Предельные концентрации элементов Спред (%) для различных размеров частиц при экспозиции 200 с
Элемент Размер частиц, мкм
20-50 50-80 80-110 110-500
V 6,7 2,5 1,8 1,1
Cr 1,7 1,2 0,4 0,2
Сг для ЭИ-347 1,7 2,8 1,4 0,8
Mn 2,3 1,4 1,7 1,0
Ni 2,7 4,1 1,8 0,2
Mo 1,2 1,0 1,0 0,5
W 1,5 0,4 1,0 0,5
Таблица 8
Элементы, определяемые в частицах исследованных сталей при экспозиции 200 с _и при использовании 2о-критерия (в диапазоне 20-500 мкм)_
Марка стали Размер частиц, мкм
20-50 50-80 80-110 110-500
60С2А - - Сг ;Mn Cr; Mn
95X18 Cr Cr Cr Cr; Mn
12X2H4BA Cr; Ni; W Cr; Ni; W Cr; Ni; W Cr; Ni; W
ШХ15-Ш Cr Cr Cr Cr
ЭИ-347 СГ; W Cr; W Cr ; W ; V Cr; Ni; W; V; Mo
ЭИ-415 Сг Cr Cr Cr; Ni; W; V; Mo
Аналитические расчеты были выполнены также для элементов V, №, Мо, W, которые в дальнейшем использовались для нахождения предельных содержаний.
Расчет предельных содержаний
При известной погрешности холостого опыта охол и концентрационной чувствительности для малых содержаний элементов (А1/АО) вычисление предельных содержаний выполняется по формуле (1). Результаты вычисления предельных содержаний элементов в некоторых сталях для различных размеров анализируемых частиц представлены в табл. 7.
В табл. 8 представлены элементы, определяемые в частицах различных размеров.
Таким образом, полученные результаты позволяют сделать несколько выводов.
Как и ожидалось, предел обнаружения снижается с увеличением размера частиц (см. табл. 7). Поэтому при больших размерах частиц (от 100 мкм и выше)
становится возможным определение большего числа легирующих элементов (см. табл. 8). Начиная с размеров частиц более 100 мкм, практически во всех сплавах определяется полный набор элементов, входящих в измеряемый сплав.
С помощью анализатора «Фокус-2» более чем на порядок, по сравнению с широкофокусными рентге-нофлуоресцентными анализаторами, снижен предельный размер определяемых частиц.
Основным источником высокой величины предельного содержания является значительная погрешность определения интенсивности холостых измерений (1хол), обусловленная нестабильностью условий проведения эксперимента. Это привело к большой погрешности параллельных измерений, что не могло не сказаться на величине ахол. Поэтому необходима доработка анализатора «Фокус-2» в целях обеспечения высокой воспроизводимости параллельных измерений.
Библиографический список
1. Основы технологии создания газотурбинных двигателей для магистральных самолетов / кол. авт. под общ. ред. А.Г. Братухина, Ю.Е. Решетникова, А.А. Иноземцева. М.: Авиате-хинформ, 1999. 554 с.
2. Методика диагностирования узлов трения, омываемых
маслом, двигателей Д-30КП и Д-30КУ методом рентгено-спектрального анализа. М., 1990.
3. Степанов В.А. Диагностика технического состояния узлов трансмиссии газотурбинных двигателей по параметрам продуктов износа в масле. Рыбинск.: ЦИАМ, 2002. 232 с.
4. Дроков В.Г. Повышение достоверности результатов диагностирования газотурбинных двигателей сцинтилляцион-ным методом с целью снижения рисков возникновения чрезвычайных ситуаций при эксплуатации воздушных судов: автореф. дис. ... д-ра техн. наук ГосНИИГА. М., 2009.
5. Иноземцев А.А., Дроков В.Г., Дроков В.В., Решетников С.И. Состояние и перспективы развития спектральной три-
бодиагностики авиационных газотурбинных двигателей. Элементный состав частиц изнашивания, накапливаемых в системе смазки авиационных газотурбинных двигателей // Контроль. Диагностика. 2011. № 3. С. 25-34. 6. Смагунова А.Н., Карпукова О.М. Методы математической статистики в аналитической химии. Иркутск.: Изд-во ИГУ, 2008. 339 с.
УДК 544.723.2, 546.766
СОРБЦИЯ ИОНОВ ХРОМА (VI) УГЛЕРОДНЫМ СОРБЕНТОМ © О.В. Климова1
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Сорбционный метод очистки с применением сорбента марки АД-05-2 может быть целесообразен для селективного извлечения ионов хрома (VI) из производственных стоков. Изучена сорбционная способность сорбента марки АД-05-2 по отношению к ионам хрома (VI). Исследовано влияние кислотности среды на процесс сорбции. Получены изотермы адсорбции в статических условиях при температуре 298 К и рН=1,25. Исследована кинетика процесса. По уравнению Фрейндлиха рассчитан молярный коэффициент сорбции, он равен 10,83 10-5. Предельное значение сорбции, рассчитанное по уравнению Лэнгмюра, составляет 1,538 ммоль/г. Ил. 5. Табл. 1. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: углеродный сорбент; поглощающая способность; термодинамические параметры; ионы хрома.
SORPTION OF CHROMIUM (VI) IONS BY CARBONIC SORBENT O.V. Klimova
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, Russia,664074.
The sorption method of treatment with the use of the carbonic sorbent of the mark of АД-05-2 can be advisable for selective extraction of chromium (VI) ions from industrial effluents. The paper studies the capacity of the carbonic sorbent of the mark of АД-05-2 to sorb chromium (VI) ions, and examines the influence of medium acidity on the sorption process. The adsorption isotherms in static conditions under the temperature of 298K and pH=1.25 are obtained. The kinetics of the process is studied. The molar coefficient of sorption, calculated according to the Freundlich equation, equals 10,8310-5. The limiting value of sorption, calculated according to the Langmuir equation, is 1,538 mol/g. 5 figures. 1 table. 6 sources.
Key words: carbonic sorbent; absorption capacity; thermodynamic parameters; ions of chromium.
Хром является одним из биогенных элементов, постоянно входящих в состав тканей растений и животных. Однако в чистом виде хром довольно токсичен, он оказывает негативное влияние на здоровье человека [1]. В сточных водах химических, машиностроительных, текстильных, предприятиях кожаного дубления и других производств концентрация хрома превышает предельно допустимую. В связи с этим проблема очистки сточных вод от ионов хрома (VI) является актуальной на сегодняшний день. Известно большое количество методов извлечения цветных металлов из сточных производственных вод. Наиболее используемые методы подразделяются на реа-гентные (химические), биологические, электрохимические, флотационные, сорбционные.
Сущность реагентных методов заключается в переводе растворимых веществ в нерастворимые при добавлении различных реагентов с последующим отделением их в виде осадков [2]. Это наиболее распространенные методы. Однако их недостатками являются значительный расход реагентов; образование
труднорастворимых соединений; невозможность возврата в оборотный цикл очищенной воды из-за повышенного солесодержания, а также затрудненность извлечения из шлама тяжелых металлов для утилизации, что требует дополнительных затрат.
Суть биологических методов состоит в выделении тяжелых цветных металлов из сточных вод гальванопроизводств бактериями. К бактериям, способным трансформировать высокотоксичный шестивалентный хром в малотоксичный хром (III), относятся бактерии родов Pseudomohas, Aeromonas и Esherihia. Они могут спокойно переносить концентрацию ионов Cr6+ выше 200 мг/мл, время очистки составляет от 1 до 3 суток [2]. Однако микроорганизмы не всегда или трудно приспосабливаются к изменению состава сточных вод и повышению концентрации токсичных элементов.
Электрохимические методы являются наиболее прогрессивными [3]. Одним из наиболее перспективных для очистки сточных вод от шестивалентного хрома является метод электрокоагуляции. При электрокоагуляции происходит восстановление хрома (VI)
1Климова Ольга Владилиновна, аспирант, тел.: 89501401973, e-mail: [email protected]. Klimova Olga, Postgraduate, tel.: 89501401973, e-mail: [email protected]
