Визначено квантово-хімічні особливості будови рослинних поліфенолів різних класів та їх вплив на взаємодію з мінеральними дубильними реагентами в ході органічно-мінерального дублення. Встановлено квантово-хімічний механізм процесу цього дублення з використанням рослинних поліфенолів різних класів і дубильних сполук алюмінію. Досліджено навність кооперативного ефекту між силами слабкої взаємодії, які виникають завдяки водневим зв'язкам різних типів, що утворюються під час танідного дублення в значній кількості, та синергетичного ефекту у разі комбінованого дублення від застосування конденсованих танідів та органічних дубильних сполук. Доведено, що значне підвищення температури зварювання шкіри фосфонієвого дублення відбувається в результаті реакції конденсації внаслідок утворення ковалентних зв'язків між атомами вуглецю сполук фосфонію й азотом аміногрупи колагену дерми, а не тільки за рахунок водневих зв'язків.

  Скачати повний текст

Актуальність роботи обумовлена необхідністю розширення асортименту нетканих матеріалів із суміші хімічних волокон на основі промислових волокнистих відходів для виробів різного призначення, зокрема для одержання високоеластичних матеріалів для теплоізоляції об'єктів складної геометричної форми. В дисертаційній роботі вирішене важливе науково-прикладне завдання отримання нетканих матеріалів з регульованими властивостями із суміші хімічних волокон на основі промислових волокнистих відходів. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що вперше запропоновано спосіб переробки відходів хімічних волокон для одержання високоеластичних нетканих матеріалів. Використання природних волокон льону, конопель, бамбуку, бавовни як додаткового компонента у складі нетканих матеріалів на основі ПУ/ПА-6,6 волокон дозволяє отримувати ізоляційні матеріали для автомобільної, будівельної, текстильної, взуттєвої промисловостей. Розроблено методологічний підхід побудови двовимірних векторних моделей нетканих композиційних матеріалів з керованим характером розподілу окремих структурних елементів. Визначено структурні особливості нетканих матеріалів на основі волокнистих відходів комплексних ниток ПУ/ПА-6,6 за різного співвідношення компонентів. Розроблено технологічну схему та визначені параметри одержання голкопробивних нетканих матеріалів на основі волокнистих відходів ПУ/ПА-6,6. Визначені деформаційні характеристики при стисканні та розтягуванні в циклі навантаження-розвантаження для нетканих матеріалів на основі волокнистих відходів ПУ/ПА-6,6, що дає можливість регулювання їх еластичних властивостей в широких межах. Визначено вплив хімічного складу та співвідношення волокнистих компонентів на показник гігроскопічності голкопробивних нетканих матеріалів. Розроблено схему процесу та визначені параметри технологічного режиму виготовлення термоскріплених нетканих матеріалів на основі волокнистих відходів (ПУ/ПА-6,6). Доведено, що додавання у вихідну суміш волокон ПЕТФ дозволяє підвищити відносну міцність нетканих матеріалів (у 12-15 разів) в порівнянні з вихідним зразком (ПУ/ПА-6,6). Запропонована та реалізована методика визначення текстурних характеристик голкопробивних та термоскріплених нетканих матеріалів з використанням різних алгоритмів заснованих на методі аналізу зображень. Встановлено лінійний кореляційний взаємозв'язок між текстурними показниками та фрактальною розмірністю для нетканих волокнистих матеріалів на основі (ПУ/ПА-6,6) з різною кількістю клейових волокон. Встановлено, що використання до 50 мас.% природних волокон льону і конопель дозволяє одержати нетканий матеріал із достатньо низьким коефіцієнтом теплопровідності та меншою поверхневою щільністю, що разом із низькою гігроскопічністю і достатньою міцністю забезпечує можливість використання цих матеріалів для теплоізоляції об'єктів складної геометричної форми.^UThe urgency of the work is due to the need to expand the range of non-woven materials from a mixture of chemical fibers based on industrial fibrous waste for various purposes, in particular to obtain highly elastic materials for thermal insulation of complex geometric shapes. In the dissertation work the important scientific and applied problem of obtaining nonwoven materials with adjustable properties from a mixture of chemical fibers on the basis of industrial fibrous waste is solved. The practical significance of the received results is that for the first time a method of processing chemical fiber waste to obtain of the highly elastic nonwovens has been proposed. The use of natural fibers of flax, hemp, bamboo, cotton as an additional component in the composition of nonwoven materials based on PU/PA-6,6 fibers allows to obtain the insulating materials for the automotive, construction, textile and footwear industries. A methodological approach to the construction of two-dimensional vector models of nonwoven composite materials with a controlled nature of the distribution of individual structural elements has been developed. The structural features of nonwoven materials based on fibrous waste of complex threads PU/PA-6,6 at different ratios of components are determined. The scheme of process is developed and norms of a technological mode of manufacturing of thermobonded nonwoven materials on the basis of fibrous waste (PU/PA-6,6) are defined. It is proved that the addition of PET fibers to the initial mixture allows to increase the relative strength of nonwoven materials (12-15 times) in comparison with the original sample (PU/PA-6,6). A method for determining the textural characteristics of needle-punched and heatbonded nonwovens using various algorithms based on the method of image analysis. A linear correlation between textural parameters and fractal dimension for nonwoven fibrous materials based on (PU/PA-6,6) with different amounts of adhesive fibers has been established. It is established that the use of up to 50 wt.% natural flax and hemp fibers allows to obtain nonwoven material with a sufficiently low thermal conductivity and lower surface density, which together with low hygroscopicity and sufficient strength provides the possibility of using these materials for thermal insulation of complex geometric shapes.

Дисертація присвячена удосконаленню існуючих, створенню нових комплексних екологічно безпечних технологічних процесів переробки колагенвмісних відходів шкіряної і рибопереробної промисловості для отримання біоматеріалів із прогнозованими властивостями, що забезпечує зменшення шкідливих викидів у навколишнє середовище. Визначені пріоритетні напрямки використання відходів та побічних продуктів шкіряної і рибопереробної промисловості для отримання колагенвмісних матеріалів різного призначення. Показані особливості переробки та утилізації колагенвмісних відходів шкіряної і рибопереробної промисловості для одержання похідних колагену. Проведені фізико-хімічні дослідження одержаних колагенвмісних матеріалів за допомогою рідинної колонкової хроматографії, ІЧ-спектроскопії, термогравіметричного і рентгенфлуоресцентного аналізу. Розроблені технологічні процеси комплексної переробки і модифікації колагенвмісних матеріалів для створення біорозкладних плівкових, волокнистих 24 матеріалів методом електроформування чи застосування у сільському господарстві для захисної обробки насіння. Проведена еколого-економічна оцінка технологій утилізації колагенвмісних відходів рибопереробної промисловості. Ключові слова: переробка відходів, еколого-економічна оцінка, колагенові гідролізати, безхромові відходи, гідроліз, шкіряне виробництво, рибопереробне виробництво.^ULivestock by-products not intended for human consumption (processed animal proteins, fats, animal feed, hides and wool) are an important source of income for the processing industry and agriculture. To ensure effective development in this sector, disposal and recycling rules should be established for the products concerned. Special attention should be paid to the processing and utilization of collagen-containing waste from the leather production, food, and fish processing industries. The dissertation is devoted to the improvement of the existing, creation of new complex ecologically safe technological processes of processing of collagen - containing wastes of leather and fish processing industries to obtain biomaterials with predicted properties, which provides reduction of harmful emissions into the environment. To achieve this goal identified priority areas for the use of waste and by-products of the leather and fish processing industry to obtain collagen-containing materials for various purposes; processing and utilization features of collagen-containing wastes of leather and fish processing industry to obtain collagen derivatives; conducted physicochemical studies of the obtained collagen-containing materials using IR spectroscopy, thermogravimetric and X-ray fluorescence analysis; to determine the priority areas of their application established the amino acid composition of the obtained collagen-containing materials by liquid column chromatography; assessed the risk of environmental pollution by decomposition products of collagen-containing waste; developed technological processes of complex processing and modification of collagencontaining materials for creation of biodegradable film, electrospinned fibrous materials for application in agriculture for protective treatment of seeds; conducted an ecological and economic assessment of technologies for the utilization of collagen-containing waste from the fish processing industry. For the first time conducted comprehensive studies of collagen-containing wastes of fish processing industry (Mackerel offals), chrome-free tanned and non-tanned wastes of leather industry and proposed directions for their reuse to obtain products with high added value. Variation of the methods of obtaining protein hydrolysates allows to obtain products with given properties. Depending on the content of amino acids, can be determined the area of the most efficient use of hydrolysates. Consumption of enzyme preparation ZimeSB 1.2% for the acid-enzymatic hydrolysis of non-tanned leather waste, which was carried out at an acid treatment temperature of 70°C for 6 hours, the highest total nitrogen content of 14.77 g/L. Established the principal possibility of using collagen hydrolyzate as a component of a starch-based mixture modified to obtain biocompatible polymeric nonwovens by electroforming. Biocompatible nonwovens made of polyvinyl acetate and polyvinyl alcohol were obtained using a laboratory installation of capillary electroforming of fibers with an electric field voltage of 30 kV. The optimal distance between the electrodes is 10-12 cm. The diameter of the obtained fibers veries from 0.9 to 6.6 μm. The introduction of collagen hydrolyzate from non-tanned waste into the composition of the polymer composition for pre-sowing seed treatment increases its stimulating effect due to an additional source of nitrogen. Conducted the assessment of ecological, economic, and commercial effects from the introduction of technologies for obtaining protein concentrate from food industry collagen-containing waste. Based on the quantitative parameters of the new technology of protein concentrate production, calculated the possible commercial effect of the market sale of the protein mixture, which is obtained as a result of complete processing of fish waste. It is determined that the complete processing of 48.67 thousand tons of low-value fish waste, which is annually generated in the production of fish and fish products of Ukraine, can potentially provide the production of about 33.0 thousand tons of protein mixture, the expected profit is about 363.0 million. UAH The expected commercial effect from the production of protein mixture from low-value fish waste under the above conditions will result in about UAH 244.83 million. Key words: waste processing, ecological and economic assessment, collagen hydrolysates, chromium-free waste, hydrolysis, leather production, fish processing production.

Дисертацію присвячено вирішенню важливого науково-прикладного завдання підвищення сорбційної здатності хемосорбційних композиційних матеріалів на основі відходів поліуретан-поліамідних хімічних волокон для очищення водних розчинів від іонів важких металів через введення в структуру композиційного матеріалу глинистих адсорбентів різних типів. Актуальність роботи обумовлена необхідністю утилізації виробничих відходів хімічних волокон з одного боку, та удосконалення технологій водоочищення з іншого боку, зокрема шляхом створення композиційних матеріалів із сорбційними властивостями на основі відходів поліуретан-поліамідних хімічних волокон, модифікованих глинистими мінералами. Це, в свою чергу, відкриває шлях до створення стійких, ефективних та екологічно безпечних технологій водоочищення для забезпечення населення чистою водою для різних потреб і збереження водних ресурсів.Метою дисертаційної роботи є створення хемосорбційних композиційних матеріалів на основі волокнистих відходів для очищення водних розчинів від іонів важких металів.Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні завдання: аналіз існуючих технологій отримання хемосорбційних композиційних матеріалів на основі волокнистих відходів для очищення водних розчинів від іонів важких металів; дослідження хемосорбційних властивостей поліуретан-поліамідних волокон по відношенню до іонів Cr3+, Fe3+ та визначення ймовірного механізму взаємодії методом ІЧ спектроскопії з метою подальшої модифікації хімічних волокон для поліпшення їх сорбційних властивостей; дослідження глинистих мінералів, як адсорбентів у складі хемосорбційних композиційних матеріалів; порівняльний морфометричний аналіз частинок адсорбентів різних типів і марок для обґрунтованого їх застосування в процесах водоочищення; визначення впливу процесів попередньої механічної і кислотної активації на розмірні характеристики та форму частинок глинопорошків різного типу для подальшого застосування у складі композиційних матеріалів; визначення впливу структурних особливостей нетканих матеріалів, отриманих з волокнистих відходів поліуретан-поліамідних хімічних волокон, як основи для хемосорбційних композиційних матеріалів; розроблення методу скріплення нетканих матеріалів отриманих з відходів поліуретан-поліамідних хімічних волокон, з мінеральними глинами, зокрема шляхом просочення розчинами водорозчинних полімерів; визначення сорбційної здатності волокнистих матеріалів, модифікованими глинистими мінералами, для визначення можливості застосування створених матеріалів при очищенні водних розчинів від іонів важких металів; дослідження впливу типу та концентрації полімерної сполучної речовини та кількості введеного адсорбенту на реологічні характеристики наповнених полімерних дисперсій і фізико-механічні властивості комбінованих волокнистих матеріалів; розроблення алгоритму технологічного процесу створення хемосорбційних композиційних матеріалів на основі відходів хімічних волокон, наповнених глинопорошками. Об’єкт дослідження: процес формування хемосорбційних властивостей композиційних матеріалів на основі відходів хімічних волокон, наповнених глинопорошками, визначення ефективності їх застосування для очищення водних розчинів від іонів важких металів.Предмет дослідження: технологічний процес створення хемосорбційних композиційних матеріалів на основі відходів хімічних волокон, наповнених глинопорошками; неткані матеріали з відходів поліуретан-поліамідних хімічних волокон, як полімерна основа для одержання хемосорбційних композиційних матеріалів; глинопорошки монтморилонітового та палигорськітового типу Черкаського родовища виробництва АТ «Дашуківські бентоніти».^UThe dissertation is devoted to the solution of an important scientific and applied task of increasing the sorption capacity of chemisorption composite materials based on polyurethane-polyamide chemical fiber waste for the purification of aqueous solutions from heavy metal ions through the introduction of clay adsorbents of various types into the structure of the composite material.The ugrency of the work is due to the need to dispose of industrial waste chemical fibers on the one hand, and to improve water purification technologies on the other hand, in particular by creating composite materials with sorption properties based on waste polyurethane-polyamide chemical fibers modified with clay minerals. This, in turn, paves the way for the creation of sustainable, efficient and environmentally safe water purification technologies to provide the population with clean water for various needs and preserve water resources.The aim of the dissertation work is to create chemisorption composite materials based on fibrous waste for the purification of aqueous solutions from heavy metal ions.To achieve the goal, the following tasks were solved: analysis of existing technologies for obtaining chemisorption composite materials based on fibrous waste for cleaning aqueous solutions from heavy metal ions; research of chemisorption properties of polyurethane-polyamide fibers in relation to Cr3+, Fe3+ ions and determination of the probable mechanism of interaction by IR spectroscopy with the aim of further modification of chemical fibers to improve their sorption properties; research of clay minerals as adsorbents in chemisorption composite materials; comparative morphometric analysis of adsorbent particles of different types and brands for their justified use in water purification processes; determining the influence of the processes of preliminary mechanical and acid activation on the dimensional characteristics and shape of clay powder particles of various types for further use in the composition of composite materials; determination of the impact of structural features of non-woven materials obtained from fibrous waste polyurethane-polyamide chemical fibers as a basis for chemisorption composite materials; development of a method of bonding non-woven materials obtained from waste polyurethane-polyamide chemical fibers with mineral clays, in particular by impregnation with solutions of water-soluble polymers; determination of the sorption capacity of fibrous materials modified with clay minerals to determine the possibility of using the created materials in the purification of aqueous solutions from heavy metal ions; study of the influence of the type and concentration of the polymer binder and the amount of introduced adsorbent on the rheological characteristics of filled polymer dispersions and the physical and mechanical properties of combined fibrous materials; development of an algorithm for the technological process of creating chemisorption composite materials based on waste chemical fibers filled with clay powders.The object of the research: the process of forming chemisorption properties of composite materials based on waste chemical fibers filled with clay powders, determining the effectiveness of their use for the purification of aqueous solutions from heavy metal ions.Research subject: technological process of creating chemisorption composite materials based on waste chemical fibers filled with clay powders; non-woven materials from waste polyurethane-polyamide chemical fibers, as a polymer basis for the production of chemisorption composite materials; clay powders of the montmorillonite and palygorskite type from the Cherkasy deposit produced by JSC "Dashukiv Bentonites".