Исследование возможности создания искусственной структуры в дисперсиях почв в присутствии водорастворимых полиэлектролитов к-30

Таблица №12
Влияние степени омыления препарата К-30 на структурообразующий эффект в почвенных суспензиях.

Время омыления ОВН с NaOH, minut	Степень омыления, %	Количество водопрочных агрегатов >0,25 мм
		Концентрация продуктов омыления к весу почвы, %
		0,000	0,006	0,015	0,030	0,060	0,150	0,20
-	-	2,82	-	-	-	-	-	-
60	37,2	-	Продукт не растворяется
90	50,4	-	5,24	15,76	41,36	50,35	70,10	74,45
120	53,3	-	6,13	17,82	44,72	54,43	74,89	78,15
150	59,0	-	7,48	19,20	46,50	60,56	82,30	88,76
180	66,0	-	8,15	25,40	50,30	76,30	92,60	96,80
210	69,0	-	7,45	20,80	46,90	60,80	83,70	92,20
240	70,0	-	7,10	19,00	45,30	58,40	80,00	89,60
360	70,7	-	4,16	18,00	40,00	54,00	76,00	82,00

Как видно из таблицы №12 полиэлектролит К-30 полученный в течение 3-х часов, дает максимальное количество ВПА почвы от 2,82 до 96%. Дальнейшее омыление препарата К-30 дает продукты, которые почти не влияют ил даже незначительно ухудшают структуру почвы. В дальнейших исследованиях нами изучался структурообразующая способность препарата К-30 в зависимости от концентрации гидроокиси натрия и это показано в таблице №13.

Таблица №13
Структурообразующая способность препарата К-30 в зависимости от концентрации гидроокиси натрия

Концентрация NaOH, %	Количество водопрочных агрегатов >0,25 мм к весу почвы при концентрации полимера, %
	0,000	0,006	0,015	0,030	0,060	0,150	0,20	рН 1%-ного раствора
2,0	Нерастворимый в виде ОНВ розового цвета								8,0
3,0	Набухшие частицы красного цвета								8,0
4,5	2,82	8,15	25,40	50,30	76,30	92,60	96,80	9,5
5,0	-	8,00	21,60	48,00	62,00	83,50	91,60	10,0
6,0	-	7,40	20,00	45,00	60,35	80,90	84,00	11,0
8,0	-	5,10	18,00	36,00	51,31	71,00	76,00	11,5
10,0	-	3,50	15,30	30,00	46,62	64,00	70,00	12,00
12,0	-	3,00	12,00	22,00	40,39	50,00	62,00	12,5

Как видно из таблицы №13 и рисунка №11, что снижение эффективности структурообразующего действия продуктов омыления ОНВ в 2-3% растворе NaOH водопрочность агрегатов объясняется образованием труднорастворимых и слабо диссоциированных высокомолекулярных соединений. Повышение эффективности структурообразующего действия К-30 с увеличением концентрации связано с тем, что образуется сильно диссоциирующие макромолекулы с карбоксилатными функциональными группами и за счет хемосорбции полиэлектролита образуются водорочные почвенные агрегаты [103].

Рис.11. Структурообразующий эффект очищенный (а), неочищенный (б) полиэлектролитов К-9 в почвенных суспензиях в зависимости от их концентрации

Максимальный прирост количества водопрочных структурированных почвенных частиц достигается при введении 0,15% препарата, а эффективное превращение наблюдается в области 0,06-0,1 %-ой концентрации полиэлектролита К-30 к весу почвы. При этом образованная структура почти не разрушается после небольшого механического действия и увлажнения пресной водой.

Экспериментально показано, что между вязкостью растворов К-30 и степенью оструктуренности почвы наблюдается симбатная зависимость. Это обусловлено тем, что с выпрямлением цепи макромолекул за счет образования сильно диссоциирующих солей в щелочной среде создаются благоприятные условия взаимодействия с почвенными частицами.
Таким образом из вышесказанного можно заключить, что что структурообразующая способность полиэлектролита К-30 в зависимости от времени омыления, концентрации и количества щелочи объясняется, по-видимому, следующим образом:

1. 
   Отходы волокна нитрон до омыления содержат около 90% нитрильных групп. После неполного омыления нитрильные группы полимера переходят сначала в амидные и имидные, а затем в карбоксилатные группы. В начальной стадии в течение 2 часа омыления нитрильные группы начинают переходить в амидные группы, что подтверждается данными ИКС и химическим анализом. Однако этот продукт еще не полностью растворяется в воде в связи с отсутствием гидрофильных полярных функциональных групп и поэтому не обладает структурообразующей способностью. С дальнейшим увеличением времени омыления нитрильные группы (большинство) переходят в амидные и начинают появлятся карбоксилатная группа за счет гидролиза групп в системе начинает выделяться аммиак и структурообразующая способность растет. Такой полимерный препарат обладает наилучшей структурообразующей способностью. Действительно, полученные нами данные подтверждают это положение и согласуются с литературными данными [1, 37].
   

При глубоком омылении отходов нитронных волокон уменьшение количества амидных групп и увеличение карбоксильных групп приводит к ухудшению структурообразующей способности полимера. В образцах, омыленных в экспозиции времени больше 3-х часов сильно меняется соотношение амидных и карбоксильных групп, что можно связать с изменением кислотного числа во времени омыления, поэтому ухудшается эффективное действие препарата К-30.

2. 
   На структурообразующую способность полиэлектролита К-30 также сильно влияет количество едкого натра (табл.№13).
   

При малых количествах едкого натра отходы нитронных волокон омыляются длительное время. При этом в полимере содержатся, кроме нитрильных групп, амидные. Такие полимеры являются коагулянтами или слабыми структурообразователями. Увеличение концентрации едкого натра до 4,0-4,5% улучшают структурообразующую способность полиэлектролита в связи с появлением активных карбоксилатных групп. Водорастворимый полиэлектролит, полученный из отходов нитронных волокон, выше оптимальных доз (4,0-4,5%) обладает наименьшей структурообразующей способностью.
Нами изучено эффективность на типичном сероземе и показано сравнительные данные в таблице №14.