Выделение и применение диоксида кремния



Скачать 84.33 Kb.
Дата24.10.2014
Размер84.33 Kb.
ТипДокументы
Выделение и применение диоксида кремния.

Пурецкий А.А., Бутова С.Н., Юрасова И.В.,

В настоящее время остро встает вопрос о тяжелой экологической обстановке, вызванной загрязнением окружающей среды отходами. Ограниченность сырьевых ресурсов и экологические вредные, изменения в природе приводят к необходимости в комплексной разработке и правильной технологии отходов растительного сырья. Все более актуальным становится создание малоотходных и безотходных производств. Ежегодное количество органических отходов по разным отраслям народного хозяйства России составляет более 390 млн.тонн, из которых 100 млн.тонн приходится на растениеводство. Из них в качестве вторичного сырья используют около 90%, в основном в качестве корма для животных животных и для получения биологически активных веществ. Например, отходы образующиеся при производстве риса.

Рис является одним из наиболее ценных пищевых продуктов в мире и занимает по посевной площади второе место после пшеницы, а по валовым сборам даже превосходит её. Но наиболее ценной является рисовая шелуха, она защищает зерна риса от повреждения и составляет 20% веса неотработанного риса. Подвергнутая физико-химической переработке рисовая шелуха может служить ценнейшим сырьем для получения диоксида кремния.

Так же как и в рисовой шелухе, большое количество диоксида кремния содержится в хвоще. Вниманием стоит уделить и таким растения как сельдерей и петрушка. Для нас эти растения являются ценными, благодаря содержанию в них кремния. Значение кремния велико в организме. Он проявляет себя как серьезный биотический фактор в жизнеобеспечении. Кремний участвует в метаболизме более 70 минеральных солей и большинства витаминов. При его недостатке снижается усвояемость кальция, железа, кобальта, марганца, фтора и других веществ и нарушается обмен веществ. Кремний обеспечивает эластичность стенок сосудов в нашем организме.

Но, к сожалению, большинство современных технологий обработки плодов и зерновых направлено на очистку их от пищевых "балластов" - оболочек и кожуры, вместе с которыми удаляется и кремний.

Целью данной работы является исследование возможности выделения диоксида кремния из отходов риса, хвоща, сельдерея, петрушка и применение его в зубных пастах.

Для выполнения цели работа была разбита на 2-а этапа:



  1. Выделения диоксида кремния из отходов риса, хвоща, сельдерея, петрушка;

  2. Применение диоксида кремния в зубных пастах.

На первом этапе были поставлены 2-е задачи:

  1. Изучение физико-химических показателей сырья; 2.

  2. Подбор концентрации и вида экстрагента, для извлечения диоксида кремния из сырья.

Для выполнения первой задачи сырье предварительно измельчили на части размером не менее 2 мм. В сырье были определены основные биохимические показатели. Данные представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Характеристика используемого сырья

Показатели

Биохимические показатели сырья

рисовая шелуха

хвощ

полевой


сельдерей

петрушка

рис нешли- фованный

Содержание сухих веществ, %

92,06

86

32

27

95

Титруемая кислотность, мг/г АСВ

1,37

2,42

0,12

0,42

0,35

Содержание белка, % на АСВ

0,51

0,129

0,091

0,074

0,27

Содержание клетчатки, % на АСВ

65,22

8,342

7,92

9,0

26,19

рН

6,2

6,9

5,12

4,8

5,9

Содержание P2O5, % на АСв

0,87

0,073

0,0625

0,5725

0,0714

Зольность, % на АСВ

20,81

3,9

1,0

1,1

3,705

Содержание углеводов, % на АСВ

4,07

6,23

1,41

2,052

11,837

Общий фосфор, % на АСВ

0,039

0,0328

0,0273

0,2503

0,0312

Содержание диоксида кремния, % на АСВ

15,73

12,2

6,3

4,8

7,6

Как видно из таблицы 1 все сырье содержит достаточные для экстрагирования количества диоксида кремния. Но наибольшее его количество в рисовой шелухе и в хвоще.

Для выбора оптимального экстрагенты использовалась рисовая шелуха, так как содержание диоксида кремния в ней наибольшее.

Для экстракции были использованы вода, спирт, спирт-вода (в соотношении 1:1) и гексан. Вода использовалась водопроводная. При проведении эксперимента использовалось различное количество экстрагента. Экстракцию проводили при комнатной температуре (21°) в течение 1 часа. Данные представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Получение диоксида кремния с использованием различных экстрагентов.

Экстрагент

Соотношение сырья и экстрагента

Количество выделившегося диоксида кремния, %

Вода

1 : 8

1,08

1 : 10

1,07

1 : 12

1,10

1 : 14

1,10

1: 16

1,10

Спирт

1 : 8

0

1 : 10

0

1 : 12

0

1 : 14

0

1: 16

0

Спирт – вода (1:1)

1 : 8

0,06

1 : 10

0,07

1 : 12

0,06

1 : 14

0,05

1: 16

0,06

Гексан

1 : 8

0

1 : 10

0

1 : 12

0

1 : 14

0

1: 16

0

Из полученных данных видно, что наилучшие результаты были получены экстракцией водой. Экстракция спиртом-водой не значительная. Спиртом и гексаном кремнезем не экстрагируются. Поэтому в дальнейшем в качестве экстрагента было решено брать только воду. Оптимальное соотношение экстрагента и сырья 12:1, так как увеличение объема воды не приводит к увеличению диоксида кремня в растворе.

Известно, что при проведении экстракции время немало важный фактор. Поэтому были проведены исследования по подбору оптимального времени экстракции водой диоксида кремния из рисовой шелухи (соотношение экстрагента и сырья 12:1).

По полученным данным был построен график 1.
График 1. График зависимости количества выделившегося кремнезема от времени экстракции.

Из графика видно, что наиболее полное экстрагирование диоксида кремния происходит на 100 сутки.

Результаты, полученные после первого этапа:

-Проведен биохимический анализ сырья и установлено, что наибольшее количество диоксида кремния содержится в рисовой шелухе;

-При экстрагировании диоксида кремния лучшим экстрагентом является вода;

-Определено оптимальное соотношение экстрагента и сырья 12 : 1 и оптимальное время экстракции – 100 суток.

Этап 2. Применение диоксида кремния в производстве зубных паст.

Основное применение диоксида кремния – производство зубных паст. Для определения наиболее оптимальной концентрации были приготовлены 3 образца зубной пасты, рецептуры которых представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Рецептура зубной пасты с добавлением диоксида кремния.



Компоненты

Рецептура пасты на оcнове CaCO3, %

1 рецептура

2 рецептура

3 рецептура

Na КМЦ

2

2

2

Глицерин

20

20

20

Na лаурилсульфат

0,1

0,1

0,1

вода

47,75

43,65

39,55

отдушка

1,0

1,0

1,0

экстракты

1,0

1,0

1,0

сахарин

0,05

0,05

0,05

мел

осажденный



28

32

36

диоксид

кремния


0,1

0,2

0,3

краситель

0,02

0,02

0,02

Зубные пасты были приготовлены в лабораторных условиях по следующие технологии:

1) взвешивании натрий карбоксиметилцеллюлозы и заданным

количеством глицерина, после чего вносят 99% от расчетного количества деминерализованной воды при температуре 20-22°С;

2) перемешивание в течении 40 минут смеси до получении однородной массы;

3) вносится необходимое количество абразива (мел осажденный), тщательно перемешивается по получения однородной суспензии;

4) далее вносят требуемое количество сахарина полезных добавок, диоксид кремния и перемешивается до консистенции зубной пасты;

5) в отдельной емкости растворяют натрийлаурилсульфат с оставшемся количеством деминерализованной воды;

6) полученный раствор совмещают с зубной пастой, перешивая 5-10 минут;

7) вносят перемешивая зубную пасту отдушку и краситель, которые дозируются при комнатной температуре.

Характеристика зубной пасты.



Показатели

Значения

Внешний вид

Однородная масса, без примесей. Удерживается на поверхности зубной щетки.

Цвет

Белый, светло-голубой

Запах

Запах мяты

Вкус

Приятный, с ароматом мяты

рН

6,2

Стабильность

Паста стабильная при t 20-40°С

Массовая доля тяжелый металлов, %

0,0016

Микробиологический показатель: мезофильных аэробны и факультативных- анаэробных микроорганизмов.

отсутствуют

По полученным эмульсиям был сделан вывод, что зубная паста с концентрацией диоксида кремния 0,2 % имеет лучшие реологические свойства, по сравнению с другими образцами.

Похожие:

Выделение и применение диоксида кремния iconТерапевтическая эффективность механохимически синтезированных композиций антибиотиков и наноструктурированного диоксида кремния при экспериментальном сепсисе у мышей cba
Ключевые слова: сепсис, наноструктурированные частицы диоксида кремния, механическое измельчение, антибиотики
Выделение и применение диоксида кремния iconУчебно-методический комплекс "Фотоактивные композитные твердотельные наноматериалы. Синтез, свойства, применение" Лабораторная работа
Фотостимулированное выделение электроположительных металлов из водных растворов на частицах нанокомпозита оксида титана(IV) и оксида...
Выделение и применение диоксида кремния iconМетодические указания по ускоренному определению кристаллического диоксида кремния в угольной и природной пыли
Токсичность: вызывает фиброз легких ("силикоз"), увеличивает склонность к заболеванию
Выделение и применение диоксида кремния iconМетодические указания по фотометрическому определению аморфного диоксида кремния в производственной пыли
Раздражает слизистые оболочки дыхательных путей. При отложении пылевых частиц в органах
Выделение и применение диоксида кремния iconФизико-химические характеристики материалов на основе диоксида кремния и особенности адсорбции альбумина на их поверхностях 02. 00. 04 физическая химия
Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте химии растворов ран
Выделение и применение диоксида кремния iconНпп «Биоэксор» i-я Международная научно-практическая конференция и научно-техническая выставка-форум
Разработки технологии получения осажденного диоксида кремния и карбонатно-силикатного кека из отходов фосфорной промышленности
Выделение и применение диоксида кремния iconМолекулярнодинамическое моделирование свойств диоксида урана
Сложность описания процессов переноса в оксидном топливе ядерных реакторов и прогнозирование его свойств в процессе эксплуатации...
Выделение и применение диоксида кремния iconИндивидуальные двухкомпонентные газоанализаторы дега назначение
Газоанализаторы дега предназначены для контроля содержания метана (СН4), оксида углерода (CO), диоксида азота (NO2), сероводорода...
Выделение и применение диоксида кремния iconИ тонких монокристаллических слоев кремния, германия, полупроводников
Основы технологии связывания (сращивания) протонированных пластин кремния с гидрофильными подложками при получении структур кремний...
Выделение и применение диоксида кремния icon«Кремний и его соединения»
Цель: Рассмотреть формы существования кремния как химического элемента: атомы, простые вещества и важнейшие соединения. Сравнить...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org