Поверхностно-активные вещества и моющие вещества на их основе, применяемые на железнодорожном транспорте

Характеристика поверхностно-активных веществ: определение термина, строение, классификация, области применения. Стабилизация стеарат-ионами жировой частицы в воде. Моющие вещества, растворы и препараты, применяемые для очистки железнодорожного транспорта.

Рубрика Химия
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 07.12.2011
Размер файла 61,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа по теме:

«Поверхностно-активные вещества и моющие вещества на их основе, применяемые на железнодорожном транспорте»

Введение

Подвижной состав в ходе рейсовой эксплуатации подвержен серьезному влиянию естественных внешних загрязнений. На кузов вагона оседают:

пылевые частицы, образующиеся в результате истирания гравия и щебня верхнего балластного слоя;

дорожная пыль;

металлическая пыль от истирания тормозных колодок и колесных пар;

масляно-грязевые отложения, которые появляются в результате сгорания нефтепродуктов при тепловозной тяге.

Под естественным атмосферным воздействием, воздействием воды, кислорода и солнечного излучения эти загрязнения образуют на поверхности лакокрасочного покрытия прочную пленку, для удаления которой не достаточно одного лишь применения горячей воды и традиционных для российской практики моющих средств. Для снятия таких сложных загрязнений применяется специальное оборудование, позволяющее проводить мойку вагонов подвижного состава и всесезонный профилактический уход за кузовными поверхностями с последовательным использованием современных моющих составов на основе кислоты и щелочи. С этими проблемами позволяют справиться современные моечные установки, способные работать в климатических условиях любых регионов страны. При этом они обладают высокой производительностью, обеспечивают надежное качество промывки вагонов подвижного состава, они отвечают всем требованиям экологического контроля и обеспечивают необходимые нормы экономической эффективности. Однако, стоит отметить, что не последнюю роль в работе по очистке лакокрасочного покрытия вагонов подвижного состава играют моющие вещества.

В соответствии с темой работой, нами определена цель: характеристика моющих средств, применяемых для очистки подвижного состава железнодорожного транспорта.

На основании поставленной цели, мы определили следующие задачи:

Дать понятие термину поверхностно-активные вещества (ПАВ)

Охарактеризовать принцип действия моющих веществ

Показать область применения моющих веществ, в том числе ПАВ

Отметить особенность выбора и применяемых средств для очистки подвижного состава железнодорожного транспорта

Показать значение проведения работ по очистке подвижного состава железнодорожного транспорта.

Структура работы: Работа включает введение, основную часть, состоящую из двух глав, заключение и список литературы. Работа выполнена на 18 страницах.

Глава 1. Поверхностно-активные вещества (ПАВ), их строение, значение и область применения

1.1 Характеристика ПАВ: определение термина, строение, классификация

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) - это органические соединения, молекулы которых имеют в строении полярную гидрофильную часть (функциональные группы -OH, -COOH, -O и др.) и углеводородную гидрофобную.

Молекулы ПАВ на пограничной поверхности располагаются так, что гидрофильные группы направлены в воду, а гидрофобные выталкиваются из нее. В результате поверхность воды покрывается частоколом из молекул ПАВ. Такая водная поверхность имеет меньшее поверхностное натяжение, что способствует быстрому и полному смачиванию загрязненных поверхностей. Уменьшая поверхность натяжения воды, мы увеличиваем ее смачивающую способность (рис. 1).

поверхностный активный вещество ион

Рис. 1 - Стабилизация стеарат-ионами (ПАВ) жировой частицы в воде

Покрытая молекулами ПАВ частица отделяется от поверхности ткани и в виде эмульсии или суспензии уходит в раствор.

Основная количественная характеристика ПАВ - поверхностная активность - способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз. Но ПАВ имеет предел растворимости, с достижением которого при добавлении ПАВ в раствор, концентрация на границе раздела фаз остается постоянной, но в то же время происходит самоорганизация молекул ПАВ в объемном растворе. В результате такой агрегации образуются мицеллы. Отличительным признаком мицеллообразования служит помутнение раствора ПАВ. Водные растворы ПАВ, при мицеллообразовании также приобретают голубоватый оттенок (студенистый оттенок) за счет преломления света мицеллами.

Различают следующие типы ПАВ:

1. Анионактивные ПАВ - содержат в молекуле одну или несколько полярных групп и диссоциируют в водном растворе с образованием длинноцепочечных анионов, определяющих их поверхностную активность. Гидрофобная часть молекулы обычно представлена предельными или непредельными алифатическими цепями или алкилароматическими радикалами. В анионактивных ПАВ катион может быть представлен не только металлом, но и органическим основанием. Поверхностная активность начинает проявляться при длине углеводородной гидрофобной цепи и с увеличением длины цепи увеличивается вплоть до полной потери растворимости ПАВ в воде.

2. Катионактивные ПАВ - диссоциирует в водном растворе с образованием поверхностно-активного катиона с длинной гидрофобной цепью и аниона (обычно галогенида, иногда аниона серной или фосфорной кислоты), среди катионактивных ПАВ преобладают азотсодержащие соединения. Катионактивные ПАВ меньше снижают поверхностное натяжение, чем анионактивные, но они химически взаимодействуют с поверхностью адсорбента, напр. с клеточными белками бактерий, обусловливая бактерицидное действие.

3. Амфолитные ПАВ - в зависимости от величины рН они проявляют свойства катионактивных или анионактивных ПАВ. Содержат в молекуле гидрофильный радикал и гидрофобную часть, способную быть акцептором или донором протона в зависимости от рН раствора. В качестве катионной группы обычно служит первичная, вторичная или третичная аммониевая группа, остаток пиридина или имидазолина. Анионными группами являются карбоксильные, сульфонатные, сульфоэфирные или фосфатные группы.

4. Неионогенные ПАВ - высокомолекулярные соединения, не образующие ионов в водном растворе. Их растворимость обусловлена наличием в молекулах гидрофильных эфирных и гидроксильных групп, чаще всего полиэтиленгликолевой цепи. При растворении образуются гидраты вследствие образования водородной связи между кислородными атомами полиэтиленгликолевого остатка и молекулами воды. Вследствие разрыва водородной связи при повышении температуры растворимость неионогенных ПАВ уменьшается, поэтому для них точка помутнения - верхний температурный предел мицеллообразования - является важным показателем. Характерная особенность неионогенных ПАВ - жидкое состояние и малое пенообразование в водных растворах. Неионогенные ПАВ хорошо комбинируются с другими ПАВ и часто включаются в рецептуры моющих средств.

Разнообразие видового состава ПАВ находит свое применение в различных областях промышленности.

1.2 Области применения ПАВ

В течение года в России производится более 1 млн тонн синтетических моющих средств, главным образом - стиральных порошков. Среди них, основное применение находят ПАВ - в качестве активного компонента моющих и чистящих средств (в том числе, применяемых для дезактивации), мыла, для ухода за помещениями, посудой, одеждой, вещами, автомобилями и пр.

Кроме того, ПАВ используют и в косметике - шампуни, где содержание ПАВ может достигать десятков процентов от общего объёма. Также ПАВ используются в небольших количествах в зубной пасте, лосьонах, тониках и других продуктах.

Текстильная промышленность использует ПАВ в основном для снятия статического электричества на волокнах синтетической ткани.

В кожевенной промышленности ПАВ применяется в качестве защиты кожаных изделий от лёгких повреждений и слипания.

ПАВ используются и в лакокрасочной промышленности с целью снижения поверхностного натяжения, что обеспечивает лёгкое проникновение красочного материала в маленькие углубления на обрабатываемой поверхности и их заполнение с вытеснением при этом оттуда другого вещества (например, воды).

Бумажная промышленность использует ПАВ для разделения чернил и варёной целлюлозы при переработке использованной бумаги. Молекулы ПАВ адсорбируются на пигменте чернил. Пигмент становится гидрофобным. Далее воздух пропускается через раствор пигмента и целлюлозы. Пузырьки воздуха адсорбируются на гидрофобной части ПАВ и частички пигмента чернил всплывают на поверхность.

Эмульсии ПАВ используются в металлургии для смазки прокатных станов. Снижают трение. Выдерживают высокие температуры, при которых сгорает масло.

В агрономии и сельском хозяйстве, способность ПАВ образовывать эмульсий применяется для защиты растений. Используются для повышения эффективности транспортировки питательных компонентов к растениям через мембранные стенки.

Пищевая промышленность применяет ПАВ для приготовления мороженого, шоколада, взбитых сливок и соусов для салатов и других блюд.

Нефтедобыча применяет ПАВ для гидрофобизации призабойной зоны пласта (ПЗП) с целью увеличения нефтеотдачи.

Катионные и анионные ПАВ применяют в хирургии в качестве антисептиков. Например, четвертичные аммониевые соединения приблизительно в 300 раз эффективнее фенола по губительному действию в отношении микроорганизмов. Антимикробное действие ПАВ связывают с их влиянием на проницаемость клеточных мембран, а также ингибирующим действием на ферментативные системы микроорганизмов. Неионогенные ПАВ практически не обладают противомикробным действием.

В качестве моющего средства, ПАВ применяются на железнодорожном транспорте, с целью очистки подвижного состава от грязи, образовавшейся во время эксплуатации вагонного состава.

Глава 2. Применение моющих средств на железнодорожном транспорте

2.1 Очистка железнодорожных вагонов

Вагоны поступают в депо сильно загрязненные наслоениями из окружающей среды, покрытые отработанными смазочными маслами, пораженные коррозией и гнилью.

Поэтому с целью более длительной эксплуатации вагонного состава должна проводиться тщательная очистка вагона в неразобранном виде, а затем в процессе разборки и ремонта - очистка его составных частей. Предварительно вагоны должны быть продезинфицированы.

Для очистки вагонов и их составных частей широко применяются специальные установки с использованием моющих растворов и веществ, а также органических растворителей.

Мойка вагонов и их сборочных единиц на вагоноремонтных предприятиях осуществляется, как правило, в специализированных вагономоечных установках и моечных машинах струйного типа, которые размещаются в ангарах или специальных зданиях и в закрытых камерах.

Температуру моющих жидкостей в вагономоечных установках и машинах поддерживают в пределах 70-90 °С. Давление струй моющего раствора 0,5-1,6 МПа, ополаскивающей воды 0,3-0,5 МПа. При мойке чистой водой давление значительно повышается и доходит до 4 МПа.

Гидравлические системы вагономоечных установок и машин предусматривают очистные устройства, восстанавливающие моющие растворы. Эти установки работают в автоматическом цикле. Обрабатываемый вагон помещают под гидрант 24, в который подается моющий раствор. После мойки вагона загрязненный раствор через устройство грубой очистки стекает в сточный резервуар.

Детали обычно обмывают в ваннах путем погружения в моющий раствор с активацией его различными средствами. Если детали обмывают в растворе каустика, то их необходимо ополаскивать проточной водой. Раствор подогревают паром с помощью или посредством змеевиков, через которые пропускается теплоноситель, или теплоэлектронагревателями (ТЭН).

Таким способом моют корпуса автосцепок, пятники, детали буферных устройств, пружины и т. д. Для очистки вагонов и их составных частей от загрязнений, которые не поддаются воздействию жидкой очищающей среды, применяют различные способы механической очистки.

Для очистки подвижного состава применяют различные моющие вещества и ПАВ.

поверхностный активный вещество моющий

2.2 Моющие вещества, растворы и препараты, применяемые для очистки железнодорожного транспорта

При очистке поверхностей и при их подготовке под защитные покрытия (обезжиривание) используют щелочные соединения, кислоты и поверхностно-активные вещества (ПАВ) обычно в составе водных растворов, а также органические растворители.

Из щелочных соединений применяют каустическую соду (едкий натр, каустик), кальцинированную (углекислый натрий, карбонат натрия), силикат натрия (жидкое стекло) и метасиликат натрия, фосфаты (тринатрийфосфат и триполифосфат натрия), а также хозяйственное мыло.

Наиболее распространенными моющими растворами являются водные растворы каустической и кальцинированной соды. Каустик, являющийся сильнодействующей щелочью, применяется в моечных машинах и ваннах.

Жиры (растительные и животные) под воздействием щелочей омыляются и превращаются в растворимые в воде мыло и глицерин. Минеральные масла в щелочных растворах не растворяются. Мелкие частицы их, отрываясь от поверхности, оказываются в растворе во взвешенном состоянии и образуют стабильные водные эмульсии, которые легко смываются водой.

После очистки поверхностей щелочными растворами, особенно каустической содой, их необходимо ополаскивать водой с добавлением нейтрализующей кислоты. Расход воды должен составлять 25-50 л на 1 м2 очищаемой поверхности.

Для очистки поверхностей употребляют органические кислоты (уксусную, щавелевую, лимонную) и неорганические (соляную, серную, ортофосфорную). Водные растворы слабой концентрации используют для макро- и микроочистки, а сильной концентрации служат для удаления накипи и ржавчины.

Слабые растворы кислот, например, 2-4%-ный водный раствор щавелевой кислоты с добавками сульфонала или изолята применяют при наружной мойке пассажирских вагонов. В ополаскивающую воду добавляют щелочные вещества для нейтрализации остатков кислоты.

Из органических растворителей, кроме широко применяемых в лакокрасочном производстве, используют хлорированные углеводороды-трихлорэтан, трихлорэтилен, четыреххлористый углеводород и фторхлорсодержащие растворители - хладон-113 и др. Эти группы растворителей негорючи, но токсичны.

Все органические растворители хорошо растворяют животные жиры и минеральные масла. Наибольшую растворяющую способность имеют хладон-113, трихлорэтилен, ксилол. Для снятия старых лакокрасочных покрытий применяют различные растворители (смывки).

Синтетические поверхностно-сульфанол активные вещества, представляющие собой маслянистые жидкости или пасты (ОП-7, ОП-10, синтанол ДС-10, сульфанол и др.), получили широкое распространение. Они способны адсорбироваться на поверхности раздела фаз (жидкость - твердое тело, жидкость - жидкость, жидкость - газ) и уменьшать их поверхностное натяжение, хорошо смачивать поверхности и проникать в поры загрязнений.

Являясь деэмульгаторами, они способствуют отрыву мелких частиц масляной пленки от поверхности детали, обволакивают их и не позволяют соединиться вновь друг с другом или прилипнуть к поверхности. Однако многие из ПАВ биологически не разлагаются и не поддаются нейтрализации, а поэтому вредны для флоры и фауны. Концентрация их в водоемах выше 0,5 мг/л недопустима.

Почти всем ПАВ присуще обильное пенообразование. Это вызывает затруднения при использовании моечных машин, оборудованных насосами, так как пена затрудняет работу насоса. Приходится применять меньшую концентрацию ПАВ и добавлять пеногасители (например, дизельное топливо).

На основе щелочных смесей и ПАВ имеются различные препараты - синтетические моющие средства (CMC), с помощью которых можно очищать изделия из любых металлов.

Не все требуют обязательного ополаскивания, не вызывают коррозии, нетоксичны и пожаро- и взрывобезопасны. К числу распространенных CMC относятся лабомид-101 и 203, МС-5, -6 и -7, МЛ-51 и -52. Все они представляют смеси в различных пропорциях кальцинированной соды, триполифосфата натрия, метасиликата натрия или жидкого стекла и различных ПАВ (обычно синтанола, сульфанола, алкидсульфата) и употребляются в водных растворах в соответствующей концентрации. CMC часто добавляют к растворам каустической соды. Для очистки используют бесщелочные CMC на основе биологически растворяющихся ПАВ. К таким средствам относятся препараты МЛ-80 и ИМФ-1. Они нетоксичны, пожаро- и взрывобезопасны. Концентрация их в моющих растворах меньше, чем в щелочных CMC.

Щелочные растворы, и особенно кислотные составы, корродирующе действуют на металлы. Поэтому в очищающие среды вводят небольшие добавки химических веществ, способных образовать на поверхности тончайшие оксидные пассивирующие или адсорбирующие защитные пленки. Такие вещества называются ингибиторами (замедлителями) коррозии. Выбор ингибиторов зависит от рода очищаемого металла и компонентов очищающей среды.

Ингибирующее действие оказывают силикаты, фосфаты. Более активную роль играют хроматы двухромовокислый калий (хромпик), нитриты (нитрит натрия), различные органические присадки (уротропин, дифениламин, бензот натрия, полимеры бутиламина, их смеси). При очистке алюминиевых сплавов используют буру - натриевую соль борной кислоты.

Воздействие щелочных и кислотных моющих растворов, а также растворов с использованием CMC значительно повышается при их нагреве. Температура растворов должна находиться в пределах 70-95 °С. При температуре выше 95°С увеличивается парообразование, а ниже 70 °С синтетические моющие средства становятся менее эффективными - резко снижается моющая способность и увеличивается пенообразование.

Заключение

Мойка подвижного состава включает в себя выполнение целого ряда технологических операций: предварительное ополаскивание кузова и крыши для удаления пыли летом и наледи зимой. В зависимости от времени года подогрев или охлаждение кузовных поверхностей с использованием подогретой или холодной воды. Нанесение аэрозольным методом кислотного моющего раствора с выдержкой интервала времени от трех минут и более для воздействия на загрязнения. Механическое разрушение и удаление кузовных загрязнений вращающимися щетками. Дополнительное увлажнение стенок кузова распыленной водой для предотвращения высыхания нанесенного кислотного раствора. Ополаскивание стенок кузова вагона оборотной водой с одновременной обработкой щетками для нейтрализации остатков кислотного раствора. Нанесение аэрозольным методом щелочного моющего раствора с одновременной обработкой вращающимися щетками для удаления жировых загрязнений. Ополаскивание стенок кузова оборотной водой с одновременной обработкой щетками. Промывка кузова вагонов водопроводной водой для удаления остаточных загрязнений. Финишная обработка кузова интенсивным потоком воздуха для удаления капель и подтеков в зимнее время года.

Мойка поездов по указанной технологии в результате вышеперечисленных мер позволяет значительно увеличить долговечность лакокрасочного покрытия, тем самым, сократив расходы на ежегодную окраску подвижного состава; обеспечить высокие стандарты внешнего вида вагонов; существенно снизить воздействие на окружающую среду; обеспечить низкое потребление энергоносителей и расход природных ресурсов; сократить до минимума участие персонала в осуществлении вредных для здоровья технологических операций.

Список литературы

1. Абрамзон А.А., Гаевой Г.М. Поверхностно-активные вещества. - Л.: Химия, 1979. - 376 с.

2. Артеменко А.И., Тикунова И.В. Органическая химия. Пробный учебник для 10-11 классов. М.: Просвещение, 1993. - 192 с.

3. Астафьева Л.С. Экологическая химия: Учеб. пособие - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 224 с.

4. Белов К.А., Авдовский А.А., Бадаев А.С. Организация железнодорожных пассажирских перевозок. - М.: Академия, 2008. - 256 с.

5. Криворудченко В.Ф., Ахмеджанов Р.А. Современные методы технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов подвижного состава железнодорожного транспорта: Учебное пособие для вузов. / Под ред. В.Ф. Криворудченко. - М.: Маршрут, 2005. - 436 с.

6. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 10 класс. - М.: Просвещение, 2000. - 126 с.

7. Суходоев В.С., Логинов С.И., Ефименко Ю.И. Железнодорожные станции и узлы: Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования. / Под ред. Ю.И. Ефименко. - Изд. 2-е, стереотип. - М.: Академия, 2006. - 336 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Полимеризующиеся поверхностно-активные вещества и их применение для создания покрытий. Специфические свойства ПАВ и их использование в качестве эмульгаторов, диспергаторов и для экстремального снижения поверхностного натяжения. Способы полимеризации ПАВ.

    контрольная работа [1,8 M], добавлен 16.09.2009

  • Характеристика поверхностно-активных веществ, особенности их структуры, сущность синтеза олигомеров высшего порядка. Димерные и лабильные ПAB, циклические и ациклические ацетали, эфиры бетаина. Значение и перспективы ПАВ с разрушаемыми связями.

    контрольная работа [987,3 K], добавлен 16.09.2009

  • Химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов). Свойства и важнейшие характеристики, получение, применение. Поверхностно-активные вещества: молекулярное строение и получение, свойства и применение.

    реферат [28,7 K], добавлен 05.02.2008

  • Понятие о синтетическом моющем средстве и процессе. Общее понятие про поверхностно-активные вещества. Основные этапы моющего процесса. Основные этапы производства и механизм действия ПАВ. Характеристика ПАВ, используемых в синтетических моющих средствах.

    презентация [1,3 M], добавлен 23.01.2011

  • Индуцированное полимерами агрегирование поверхностно-активного вещества (ПАВ). Притяжение между полимером и ПАВ: влияние природы обоих компонентов. Аналогия между взаимодействием поверхностно-активного вещества с поверхностно-активными полимерами.

    контрольная работа [1,2 M], добавлен 16.09.2009

  • Распространение в природе поверхностно-активных полимеров. Способы конструирования ПАВ. Полимеры с гидрофильной основной цепью и гидрофобными боковыми цепями. Уникальные свойства высокомолекулярных поверхностно-активных веществ.

    реферат [1,6 M], добавлен 16.09.2009

  • История создания синтетических моющих средств для стирки, их негативное влияние на окружающую среду. Основные этапы моющего процесса. Производство поверхностно-активных веществ, механизм их воздействия на воду. Компоненты и функции стиральных порошков.

    презентация [6,6 M], добавлен 07.05.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.