Самостійна робота № 28 Виробничий контроль якості полікапроаміду

Виробництво хімічних ниток та волокон збільшується з кожним роком, і, згідно з прогнозами, у найближчі роки досягне значення 9—12 кг на кожну людину за рік [1]. Ці вироби потребують особливу увагу не тільки тому, що вони необхідні у побуті і техніці, а й тому, що деякі хімічні речовини (які використовуються як сировина або допоміжні матеріали) здатні шкідливо діяти на організм людини, а засоби боротьби з'ясовані недостатньо. До того ж їх виготовляють з нафтохімічної сировини. Нафта відіграє важливу роль у техногенній безпеці усієї планети Земля — її видобуток викликає спустошення пористотріщинного простору твердих порід, порушення кругообігу вуглецю у природі, а також забруднення довкілля під час транспортування і переробки [2, 3].

Метою даної роботи є виявлення шляхів захисту здоров`я людини та збільшення техногенної безпеки виробництва полікапроамідних ниток, які майже 40 років займають лідируюче місце (разом з поліефірними та поліолефіновими) серед усіх хімічних ниток та волокон, що виробляються з нафтохімічної сировини.

Розглядаючи технологічний ланцюжок "нафта —> (циклогексан, бензол, фенол, ацетилен або гексагідробензойна кислота) —> капролактам —> полікапроамідні нитки та волокна" потрібно враховувати ризик розвитку у робітників професійних захворювань внаслідок дії багатьох органічних речовин. Цитофізичні дослідження електрокінетичних властивостей ядер клітин буккального епітелію робітників хімічного виробництва виявили різницю між біологічним і паспортним віком, виснаження захисного механізму працівників [4—6]. Ці данні ми розцінюємо (рисунок) як токсикологічне старіння N = В_б – В^п, де N — токсикологічне старіння, В_б — біологічний вік працівників, В_п — паспортний вік працівників.

Активне старіння виявлено не тільки у робітників (апаратників), а й у інженерно-технічних робітників, що працюють у тому ж середовищі [4—6]. Зрозуміло, що токсикогенний і мутагенний вплив деяких речовин на працівників, наприклад Cr [7], викличе посилення екологічно негативного синергічного ефекту як у часі (на протязі декілька поколінь у ланцюжку батьки —> діти), так і просторі (забруднення довкілля та інтоксикація біоценозів, у тому числі і людини). Так, середній вміст заліза та хрому у Чернігівських річках [8] перевищує гранично-допустиму концентрацію (ГДК) у декілька разів (таблиця).

Виробництво хімічних ниток і волокон характеризується значною кількістю органічних і неорганічних речовин. На кожній технологічній операції використовується або утворюється близько десяти сполук. Наприклад, під час полімеризації — це капролактам,  — амінокапронова кислота, циклічні та лінійні олігомери амінокапронової кислоти, оцтова кислота, полікапроамід, під час переробки ниток використовуються багатокомпонентні замаслювачі, токсичність яких збільшується в залежності від характеру активних груп та будови [9]. Більшості з органічних сполук притаманні мембранопошкоджуючі ефекти та політропний характер проявлення токсичної дії на людину як факторів малої інтенсивності [4—6].

Одним з шляхів мінімізації токсикологічного впливу і старіння людини вважаємо зменшення газоподібних відходів (загазованості) як у виробничих цехах, так і у вигляді викидів у атмосферу. Це завдання можна вирішувати апаратурно-технологічними засобами. Так, на стадії формування полікапроамідних ниток з розплаву нове апаратурне рішення комплект вузлів КУНФ-3 з фільтром ФС-12 (ВАТ "Хімтекстильмаш") дозволяє суттєво зменшити загазованість і уловлювати з повітря 84% капролактаму, що виділяється [10, 11].

Технологічним рішенням зменшення загазованості в цеху може бути обґрунтований вибір неіоногенних поверхнево-активних речовин (НПАР), які використовуються як замаслювачі нитки. Проведені нами дослідження адсорбції у інтервалі 25—55°С поліамідними волокнами неіоногенних поверхнево-активних речовин: С₁₈Н₃₇О — (СН₂СН₂О)₂₀ — СН₂Н₂ОН [марка ОС-20]; СН₃(СН₂)₁₆СОО(СН₂СН₂О)₅СН₂СН₂ОН; [марка СТ-6]; СnН_2n+1О(СН₂СН₂О)_n+1ОН, де n=4, 10, 20; [марка ДС-4, ДС-10, ДС-20];

де n=4, 10, а R₁ і R₂ — алкільні остатки, що вміщують 7—10 атомів вуглецю [марка ОП-4,ОП-10] виявили недостатню стійкість адсорбції і утворення загазованості [12].

Всі НПАР в якості побічного продукту вміщують до 30—50% поліетиленгліколей (ПЕГ) [9]. У порівнянні з іншими ПАР найменшою токсичністю мають НПАР, але проникнення їх в організм людини в якості аерозолю під час підвищення загазованості в цеху є небажаним явищем. Використання НПАВ потребує постійного контролю повітря та медичного нагляду за працівниками цеху [9] та розробку нових замаслювачів, що не створюють загазованості.

Відомо, що в Україні з виробничою діяльністю зв'язано близько 10% випадків розвитку злоякісних новоутворень. До особливо шкідливих речовин відносяться оксиди хрому, нікелю, заліза, фенолу, сірчаного ангідриду [13, 14]. Значна загазованість, токсичні випарування, що вміщюють хром, кислоти, притаманні гальванічному цеху, де здійснюється реновація ниткопровідників. Тому проведені нами дослідження щодо збільшення ресурсу роботи хромованих ниткопровідників з оптимальним мікрорельєфом поверхні і зменшення частоти використання екологічно шкідливих гальванічних розчинів є ще одним апаратурно-технологічним рішенням зниження хімічного навантаження як на працівників, так і довкілля, виявляє значні резерви щодо збільшення техногенної безпеки виробництва [15, 16].

Крім газоподібних викидів або відходів, у виробництві полікапроамідних ниток з капролактаму утворюються рідинні та тверді відходи, які можуть негативно впливати на екологію і здоров'я людини. Зменшення рідинних відходів стало можливим апаратурно-технологічним шляхом на стадії полімеризації, де впроваджено повернення екстракту рідинних відходів у основний процес з використанням установки двоступінчастого поліамідування УСДП-30 та створеної з використанням математичної моделі сушіння установки безперервної екстракції УНЄ-30К та сушіння СНД-30М [17].

Позитивним прикладом переробки твердих відходів виробництва полікапроамідних ниток є переробка (на обладнанні ВАТ "Хімтекстильмаш", Кемеровський ВО "Хімволокно") відходів у вторинний полікапроамід і далі — у геотекстильні матеріали. Ці матеріали з успіхом і значним економічним ефектом використовувались з 1980 р. у будівництві доріг на слабких мерзлих ґрунтах Західного Сибіру для нафтогазових промислів, спорудження магістральних трубопроводів [18]. В більшості інших випадків переробка твердих та рідинних відходів хоча і зменшує кількість смітників або ставків-накопичувачів, але потребує значних витрат енергії, природних ресурсів, сприяє посиленню екологічно негативного синергічного ефекту, інтоксикації біоценозу [19, 20]. Тому актуальним вважаємо поетапне зменшення відходів на протязі всього виробничого процесу.