Суда еритін полимерлердің судың топырақтағы сүзілу жылдамдығына әсері

Дамыған елдер өнеркәсібінің және ауыл шаруашылығының түрлі салаларында суда еритін полимерлерді қолдану кең қанат жайып келеді. Алайда елімізде осы жоғары молекулалық қосылыстар толық зерттелінбеген.

Соңғы жылдары суда еритін полимерлерді синтездеудегі жетістіктер ауыл шаруашылығының қажеттілігін қанағаттандырмауда. Сондықтан да еліміздің ауыл шаруашылығын дамыту үшін құрылымтүзгіш, тұрақтандырғыш және экологиялық үйлесімді, экономикалық тұрғыдан тиімді жаңа суда еритін полимерлерді алу технологиясын зерттеу уақыт талабы.

Ылғалдылығы төмен және топырағы құрылымсыз болып келетін Жамбыл облысында топырақтың құнарлылығын арттыру және аймақтың экологиясын жақсарту маңызды мәселелердің бірі. Осыған байланысты қол жетімді шикізаттардан жоғары тиімді және экономикалық тұрғыдан пайдалы суда еритін полимерлерді-түйіршіктегіштерді алу және оларды қолдану аймақ үшін өте қажет.

Сондықтан ауыл шаруашылығында бұрыннан пайдаланып келе жатқан К-4, ПАА суда еритін полимерлерге тоқтала келіп, зертханалық жолмен жоғарыда аталған талаптарды қанағаттандыратын, малейн қышқылын акриламидпен сополимерлеу (МҚАА-3-К) және полиакрилнитрилді гидролиздеудің (ГПАН-К) тиімді тәсілімен экологиялық үйлесімді жаңа полимерлерді алып, олардың судың топырақтағы сүзілу жылдамдығына әсерін зерттедік. Сүзілуді зерттеу топырақтың суспензиясының сандық санатын, оның дисперстік дәрежесінің өзгеруін, яғни әртүрлі ықпалдардың әсерінде бөліктердің пептизациясын немесе агрегациясын (түйіршіктеуін) көрсетеді. Көптеген зерттеушілер (П.В.Вершинин, Н.Я. Солечник, Т.И. Сидорова және К.С.Ахмедов) бұл әдісті табиғи және синтетикалық полимерлердің — жасанды түйіршіктегіштердің әсерінде топырақ суспензиясында түйіршіктелуді зерттеуге пайдаланды. Суда еритін полимерлерге – жасанды түйіршіктегіштерге негізгі талаптардың бірі – суға төзімді құрылымды жақсарту және агрегаттарды ірілетумен қатар, біздің ойымызша топыраққа олардың суландырылуына қатыссыз әсер ету. Осыған байланысты, яғни су суспензиялары жағдайында МҚАА, ГПАН-К, К-4 және ПАА суда еритін полимерлердің белгілі бір уақытта судың әсерінде пайда болатын агрегаттардың суға төзімді қасиетін сақтауға әсерін зерттеу үлкен қызығушылық туғызды. Бұл суғармалы жерлерде тиімді су тәртібін құру үшін маңызы зор. Сүзілуді зерттеу үшін алғашқы және суда еритін полимерлермен өңделген топырақтың 4 граммынан суспензия және 40 мл су дайындалды. Суспензияны белгілі бір уақыт аралығында араластырып, оны бір тәулікке қалдырдық.

Кесте 1 – Қосылған суда еритін полимерлердің массасына қатысты топырақтардың 10% суспензиясының сүзілу жылдамдығының өзгеруі (см³/мин)

Бақылау және МҚАА-3-К, ГПАН-К, К-4 және ПАА суда еритін полимерлерімен өңделген 10% топырақ суспензиясының сүзілу жылдамдығын зерттеу бір тәуліктен кейін, соңғысы Оствальдтың сүзілгіштік аспабында дайындалғаннан кейін жүргізілді. Дайындалған суспензия моностатпен қосылған Бюхнер құйғысына құйылды. Сүзілу стакандағы су 40 см жеткенде анықталынды. Санау сүзіндінің өлшеуірдегі белгілі бір белгіге (таңбаға) жеткен уақытынан, яғни нөлдік белгіден басталды. Белгілер тәжірибелердің барлық нұсқалары үшін бірдей. Тәжірибелер үш қайтара жүргізілді. Белгілі бір уақыт (t) аралығында құрылған топырақ қабаты арқылы өткен сұйық көлеміне (V) есептеулер жүргізілді.

Кестеде МҚАА-3-К, ГПАН-К, К-4 және ПАА суда еритін полимерлермен өңделгенге дейінгі және өңделгеннен кейінгі үш рет анықталынған сүзілу жылдамдығының орташа мәні келтірілген. Бұл мәліметтерден көретініміз, тұзданған топырақтың сор топыраққа қарағанда сүзілу жылдамдығы көп.

Тұзданған топырақта сүзілу жылдамдығының артуы, оның механикалық құрамына байланысты. Тұзданған топырақта физикалық саздың мөлшері сор топыраққа қарағанда (24,8) айтарлықтай кем (17,7%), яғни бұл судың топырақ арқылы сүзілу жылдамдығына әсер ететіні сөзсіз.

Осы кестелердің мәліметтері, сонымен қатар, алғашқы және полимер препараттарымен өңделген топырақтардың сүзілу жылдамдығының айырмашылығын көрсетеді. Ол сүзілу кинетикасын және сүзілген тұнбаның құрылымдық қасиетін өзгертетін, топыраққа енгізілген МҚАА-3-К, ГПАН-К, К-4 және ПАА суда еритін полимерлердің салмағына байланысты өзгереді. Барлық жағдайда суда еритін полимерлермен өңделген топырақтан дайындалған топырақ суспензиясының сүзілу жылдамдығы бақылау нұсқасымен салыстырғанда олардың концентрациясының ұлғаюынан жоғарылады.

Кесте мәліметтерінен тұзданған топырақтан дайындалған топырақ суспензиясының сүзілу жылдамдығы, осы топырақтарды 0,1г/дл мөлшерде К-4, ПАА, ГПАН және МҚАА-3-К суда еритін полимерлерімен өңдегенде тиісінше 11,81; 11,20; 13,00; 15,40 см³/мин дейін ұлғайғанын көреміз.

Суда еритін полимерлердің концентрациясының осы мөлшерінде (0,1г/дл) №1 шұңқырдан алынған топырақ суспензиясының сүзілу жылдамдығы оны К-4 суда еритін полимермен өңдегеннен кейін 10,68 см³/мин дейін ұлғайды, ПАА-пен өңдегенде – 9,86 см³/мин дейін, ГПАН-К суда еритін полимерімен өңдегенде – 12,52 см³/мин, ал МҚАА-3-К полимер препаратымен өңдегенде 14,55 см³/мин дейін ұлғайды. Ал, 0,1г/дл полимер концентрациясында сор топырақта сүзілу жылдамдығының ұлғаюы МҚАА-3-К суда еритін полимерінде басқа суда еритін полимерлерге қарағанда, тиісінше 1,3; 1,4; 1,2 есеге ұлғайған. Ал, осы мөлшерде МҚАА-3-К полимер препаратының қатысуында тұзданған топырақта сүзілу жылдамдығы басқаларға қарағанда 1,4; 1,5; 1,2 есеге үлкен.

Сондықтан, кестеде келтірілген мәліметерден, суда еритін полимерлер тұзданған топырақтан алынған суспензияның сүзілу жылдамдығына сор топыраққа қарағанда күшті әсер ететіндігін байқаймыз. Сонымен қатар осы кестеден байқағандай МҚАА-3-К суда еритін полимердің топырақ суспензиясының сүзілу жылдамдығына әсері ГПАН-К, К-4 және ПАА суда еритін полимерлерімен салыстырғанда күштірек.

Сонымен, тәжірибе жүзінде малейн қышқылын акриламидпен сополимерлеу (МҚАА-3-К) және полиакрилнитрилді гидролиздеудің (ГПАН-К) суда еритін полимер үлгілерінің топырақтың қасиетіне әсерін білу үшін, топырақтың микроагрегаттардың суға төзімділігіне; топырақтың микроагрегаттық құрамына; тұнба көлеміне; суды сіңіруіне; рН көрсеткіштеріне зерттеулер жүргізілді.