VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Производство медицинской гигроскопической ваты имеет весьма важную особенность с экологической точки зрения. Это химико-технологическое производство со всеми вытекающими отсюда негативными для экологии последствиями. Технология производства медицинской ваты состоит из сложного комплекса механических, химических и влажно-тепловых обработок, для проведения которых используется большое разнообразие оборудования и химических реагентов. Кроме того, это производство является очень водо- и энергоёмким.

Производство гигроскопической ваты является довольно опасным, его самыми вредными стадиями являются беление и отварка. В процессе варки хлопкового волокна со щелочами происходит очистка целлюлозы от сопровождающих ее примесей. Волокно после варки имеет окраску бурого цвета. Эти вещества обесцвечиваются и переходят в растворимое состояние под действием окислителей и отмываются большим количеством воды в процессе беления.

Все вышеназванные процессы являются продолжительными и при их выполнении используются сильные химические вещества, оказывающие вредное воздействие как на окружающую среду, загрязняя сточные воды, так и на рабочих, которые подвергаются их негативному воздействию на кожные покровы и дыхательные пути.

В процессах отварки и беления используются такие вредные вещества, как натр едкий (гидроксид натрия), кислота серная техническая, перекись водорода, смачиватели, сода кальцинированная техническая, силикат натрия, которые в последствии попадают в сточные воды. В больших количествах при производстве медицинской ваты применяется гидроксид натрия и в главной степени из-за него ухудшаются условия производственной и экологической безопасности в производстве гигроскопической медицинской ваты.

Анализ условий труда на предриятиях, производящих вату , показывает, что к числу опасных и вредных в соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 «ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» относятся следующие производственные факторы: незащищенные подвижные части производственного оборудования; повышенные температура поверхностей оборудования и материалов, паро- и трубопроводов; повышенная температура и влажность воздуха в рабочей зоне; повышенный уровень шума; брызги кислот, едких щелочей, окислителей и их концентрированных растворов, а также других рабочих растворов; брызги горячих растворов; опасный уровень напряжения в электрической цепи.

На рис. 1 представлена схема воздействия основных факторов рассматриваемого производства на окружающую среду.

Рис.1. Воздействие основных факторов производства ваты на окружающую среду

Наибольшую опасность для работающих на производстве представляют химические вещества, используемые в процессе отварки и беления. Интенсификация этих процессов позволит снизить концентрации реагентов для технологических растворов, а, следовательно, и в сточных водах и продолжительность процессов.

Поскольку эти операции относятся к массообменным процессам и проводятся в жидких растворах, то существенной является способность волокна пропитываться этими растворами, что влияет на скорость массопереноса.

На рис.2 представлена характеристика опасных и вредных факторов, имеющих место в процессе отварки.

Рис. 2 Характеристика процесса отварки

Для увеличения скорости массопереноса в процессах химической обработки хлопкового волокна было выбрано ультразвуковое воздействие, а именно оснащение котла для отварки и беления погружными ультразвуковыми излучателями. При использовании ультразвукового поля для интенсификации массообменных процессов возможно существенное снижение материальных и энергетических затрат, вследствие снижения продолжительности технологических процессов, возможного уменьшения концентрации химических реагентов в рабочих растворах и, как следствие, повышение экологической и производственной безопасности.

В результате проведённых в МГУДТ исследований с использованием рекомендаций НТЦ «Техносоник» для осуществления ультразвуковой интенсификации процессов беления и отварки хлопкового волокна на одном аппарате АКДУ 301 предложено использование погружных пьезоэлектрических излучателей, которые устанавливаются на дно котла аппарата.

Установлено, что использование ультразвука для интенсификации процессов отварки и беления позволяет сократить их продолжительность со 120-150 минут до 30-40 минут.

При этом сокращается расход промывной и сточной воды, загрязненность сточной воды, так как можно сократить концентрацию NaOH в рабочем растворе с 9 до 2 г/л и в сточных водах она сокращается с 4 до 1,5 г/л. Снижается время вредного воздействия в рабочей зоне, выбросы вредных паров в окружающую среду. Вследствие сокращения времени процесса снижается расход электроэнергии. Результаты сравнения показателей производственной и экологической безопасности приведены в табл.1.

Таблица 1

Результаты сравнения показателей производственной и экологической безопасности в производстве медицинской ваты при интенсификации процесса отварки

Отварка по технологии	Отварка после интенсификации ультразвуком	Результат от интенсификации
Концентрация NaOH в растворе, г/л		Снижение концентрации в варочном растворе на 78%. Способствует снижению содержания NaOH в сточных водах, снижение экологической и производственной безопасности, экономии реагента.
9	2
Концентрация NaOH в сточных водах, г/л		Снижение концентрации в сточных водах на 62,5%. Сокращается объем сточных вод и степень их загрязнения, следовательно, сокращаются платы за сбросы вредных и опасных веществ в поверхностные воды и уменьшается экономический ущерб
4	1,5
Концентрация Na2СO3 в растворе, г/л		Снижение концентрации в варочном растворе на 100%
1,5	0
Концентрация Na2СO3 в сточных водах, г/л		Снижение концентрации в сточных водах на 100%
1,1	0
Время нахождения в рабочей зоне и воздействия опасных факторов, мин		Снижение продолжительности на 73-75%. Снижается вредное воздействие производственных факторов на работников производственного цеха, уменьшается вероятность травматизма и профессиональных заболеваний.
120-150	30-40

Таким образом, из табл. 1 видно, что ультразвуковое воздействие интенсифицирует процесс, способствуя повышению производственной и экологической безопасности производства. Снижение загрязнённости сточных вод химическими реагентами приводит к снижению платы за сбросы сточных вод, вследствие уменьшения их количества и содержания в них щелочи. установки).

Проведенные расчеты показали, что окупаемость ультразвуковой установки на производстве произойдет через два месяца после ее внедрения в действующее производство медицинской гигроскопической ваты.

Выводы по работе:

1. Рассмотрены основные вопросы производственной и экологической безопасности в производстве медицинской ваты. Проведен анализ производственной и экологической безопасности на конкретном производстве медицинской гигроскопической ваты.

2. На основании анализа свойств волокон, используемых в производстве медицинской гигроскопической ваты, выбран способ интенсификации основных технологических процессов (отварки и беления).

3. Проведена оценка экономической эффективности инженерного решения по повышению экологической и производственной безопасности за счет использования в качестве интенсификатора процесса отварки в процессе получения медицинской гигроскопической ваты ультразвукового воздействия на технологический раствор.

Список литературы:

1. П.Н. Егоров, Г.А. Вайнштейн. Технология ваты. – М.: Гизлегпром, 1955. – 182 с.

2. Соловьев Н.Г. Производство гигроскопической ваты. – М., Гизлегпром, 1933.

3. ГОСТ 12.0.003-74 «ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация»

4. Сажин, Б.С. Процессы сушки и промывки текстильных материалов/ Б.С. Сажин, М.К. Кошелева, М.Б. Сажина. Москва: ФГБОУ ВПО “ МГУДТ”, 2013-301 с.

Код для цитирования: Скопировать