Исследование диэлектрических свойств комозита. Исследование диэлектрических свойств композита. Исследование диэлектрических свойств композита отходы растениеводства(шелуха семечек)
 Скачать 58.97 Kb.
|
|
УДК 621.31 Исследование диэлектрических свойств композита: отходы растениеводства(шелуха семечек)- монтмориллонит содержащая глина, в ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТОВ С ПОМОЩЬЮ СВЧ ЭНЕРГОПОДВОДА. Кожевников В.Ю., Коваленко О.О. ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Россия, Саратов Разработка технических решений по очистке сточных вод и ликвидации разливов нефти с использованием новых, более дешевых и доступных сорбентов, полученных с помощью СВЧ энергоподвода является важной и весьма актуальной научно-прикладной задачей. Ключевые слова: сточные воды, очистка, электротехнология СВЧ, сорбенты. Investigation of the dielectric properties of the composite: crop waste (seed husk) - montmorillonite containing clay, in the electrical TECHNOLOGY OF obtaining SORBENTS USING a microwave power supply. Kozhevnikoff V., Kovalenko O. Federal State Educational Institution of Higher Professional Education «Saratov state technical University named after Y. A. Gagarin» Russia, Saratov IThe development of technical solutions for wastewater treatment and oil spill response with the use of new, cheaper and more accessible sorbents obtained with the help of microwave energy supply is an important and highly relevant scientific and applied task.. Key words: waste water, purification, microwave electronics, sorbents. С проблемами загрязнения окружающей среды сталкиваются все страны мира, поэтому данная проблема приобретает глобальный характер. Для изменения сложившейся ситуации исследователи всего мира разрабатывают методы очистки воды и почвы от поллютантов различной природы. В ряде работ [1,2]рассмотрен новый энергоэффективный способ получения композиционных сорбентов (КС) из отходов переработки технических и зерновых сельскохозяйственных культур, экранированных монтмориллонит содержащей глиной (МСГ), подвергнутых термической обработке в условиях ограничения доступа воздуха, а также процессы, происходящие при карбонизации растительного сырья. Для производства сорбентов использована дисперсная система, состоящая из минерального и углеродсодержащего сырья. Данная система представляет собой сложный композит, обладающий микро-мезопористой структурой, а поверхность разработанных сорбентов обладает высокой сорбционной активностью. В работе [2] изучена возможность модификации поверхности глинистых минералов с высоким содержанием монтмориллонита в электромагнитном поле сверхвысокой частоты. Целью настоящей работы является исследование диэлектрических свойств композита : отходы растениеводства (шелуха семечек) монтмориллонит содержащая глина, необходимых для построения технологии производства сорбентов под воздействием СВЧ энергии с ограничением доступа воздуха . Измерения диэлектрических характеристик проводились волноводным методом полного заполнения сечения волновода [3]. В этом методе образец исследуемого диэлектрика толщиной  располагается в волноводе вплотную к коротко – замыкающей пластине и без зазоров прилегает по всем стенкам волновода. Второй конец волновода через развязывающий аттенюатор подключен к генератору.Длина волны генератора (или размеры волновода) выбираются таким образом, чтобы в волноводе располагался основной тип колебаний. Решение электродинамической задачи приводит к комплексному трансцендентному уравнению, связывающему характеристики диэлектрического образца с измеряемыми величинами – коэффициентом бегущей волны  (или коэффициентом стоячей волны  ) и положением узла стоячей волны относительно поверхности образца. Это уравнение имеет вид: ; (1)где – коэффициент бегущей волны; – толщина исследуемого образца;  – постоянная распространения в образце;  – фазовый угол, соответствующий расстоянию  : ; (2) – расстояние от поверхности образца до первого узла стоячей волны.Измерения проводились на лабораторной установке. На рис.1 приведена ее блок-схема [3].Мощность СВЧ колебаний генератора ГЧ-80 СВЧ кабелем через волноводно-коаксиальный переход подается в плечо А волноводного моста (двойного волноводного тройника), выполненного на прямоугольном волноводе. В волноводном мосте мощность делится на части, поступающие в плечи С и D. К плечу С болтами крепится специальная короткозамкнутая волноводная секция, в которой помещается образец исследуемого диэлектрика. К плечу D болтами крепится подвижный реактивный короткозамыкатель, а к плечу В – детекторная головка, сигнал с которой регистрируется индикаторным прибором.  Рис1. Блок-схема установки для измерения диэлектрических параметров с помощью волноводного моста: 1 – СВЧ генератор; 2 – волноводно-коаксиальный переход; 3 – соединение волноводов; 4 – аттенюатор; 5 – двойной волноводный тройник; 6 – подвижный реактивный короткозамыкатель; 7 – индикаторный прибор; 8 – детекторная головка; 9 – короткозамкнутая волноводная секция с исследуемым образцом; 10 – электронагреватель Для нагрева образца исследуемого диэлектрика в установке имеется электронагреватель сопротивления косвенного нагрева, позволяющий устанавливать и регистрировать заданную температуру. Исследования проводились для двух вариантов: без нагрева (200С) и с нагревом (1000С). Таблица 1 Результаты эксперимента
Изменение температуры композита привело к тому, что ε’ изменилась в диапазоне от 81.93 до 80.35, ε” от 11.48 до 11.12, а значение тангенса угла диэлектрических потерь не изменилось tgδ= 0.14. Полученные значения ε”,tgδ могут быть использованы для дальнейшего проектирования СВЧ камеры электротехнологической установки. по получению сорбентов. Выводы 1. Получение сорбентов на основе минерального и углеродсодержащего сырья, является актуальным научным направлением на сегодняшний день. Так как решается сразу две проблемы: необходимости переработки отходов растениеводства с целью получения полезного продукта сорбента и предотвращение загрязнения окружающей среды. 2. В качестве сорбционно-активных материалов для очистки воды от загрязнений, как компонент композиционного сорбента, широко используются глинистые сорбенты, в частности на основе минерала монтмориллонита. Литература. 1 Vezentsev, A.I. Composite sorbent based on mineral and vegetative raw materials / H. C. Nguyen, P.V. Sokolovskiy, V.D. Buhanov. // The 7th International Workshop on advanced materials science and nanotechnology (IWAMSN2014), 2014. – P.155 2. http://naukarus.com/issledovanie-vozmozhnosti-modifikatsii-poverhnosti-glin-montmorillonitovyh-mineralov-dlya-isspolzovaniya-v-kachestve-adso 3.Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах: Учеб. для вузов/ А.А. Брандт. – М.: Физматгиз, 1963. – 404 с. |