СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИЛЫХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЙ ИЗ БЕТОНА ОТ АММИАКА
METHOD OF RESIDENTIAL AND PRODUCTION PREMISES OF CONCRETE BUILDINGS CLEANING OF AMMONIA

Изобретение относится к области строительного производства, в частности к способу санации жилых помещений, направленному на снижение эмиссии аммиака из бетонных конструкций, и может быть использовано для очистки жилых и производственных помещений от аммиака, выделяемого из бетонных стен и перекрытий.
Известен способ очистки бетона от аммиака, основанный на использовании водного раствора органической кислоты и соли, который наносят на поверхность бетонного изделия, а в качестве органической кислоты используют или муравьиную кислоту, или уксусную кислоту, или пропионовую кислоту, а в качестве соли используют соли или натрия, или калия, или кальция азотистой кислоты, причем количество органической кислоты и соли в водном растворе выбирают из расчета один моль кислоты и один моль соли на один моль аммиака, а содержание воды в растворе от 10 до 90% масс. [1].
Недостатком способа является его относительно низкая эффективность, способ основан на протекании реакций нейтрализации
3
2
4
2
NH+HNO→NHNO
и окислении аммиака до азота:
4
2
2
2
NHNO→N+2НO
которая осуществляется при температурах выше 60°C и прекращается при снижении температуры предварительно прогретой поверхности ниже этой величины, кроме того, диффундирование атомов аммиака, образующихся в глубинных слоях конструкции, может продолжаться в течение длительного периода (десятки лет).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ очистки жилых и производственных помещений из бетона от аммиака (прототип), основанный на введении в бетон или в наносимые на него отделочные материалы для наружного нанесения их на поверхность изделий из бетона с помощью механического способа (поролонового валика и др.) раствора окислителей в виде неорганических и органических сильных кислот с прогревом изделия и самого раствора, а также введения абсорбера с целью нейтрализации аммиака при помощи химического способа [2].
Недостатком способа является его относительно низкая эффективность, связанная с тем, что реакции окисления, суммарно протекающие по схеме:
3
2
2
3NaOCl+2NH→3NaCl+N+3HO
могут идти неоднозначно и возможно образование крайне токсичных и летучих соединений, таких как хлорамин и гидразин.
3
2
NaOCl+NH=NaOH+NHCl
2
3
2
4
2
NHCl+NaOH+NH=NH+NaCl+HO
Раствор гипохлорита натрия NaOCl - нестойкое вещество, самостоятельно разлагающееся в достаточно короткие сроки по реакции:
2
2NaOCl→2NaCl+O
Следовательно, оно неспособно длительное время сохранять окислительные свойства для реакции с аммиаком, выделение которого возможно в течение длительного времени (несколько десятков лет), так как вышеприведенные реакции протекают по поверхности изделия, а не по всему объему.
Гипохлорит натрия относится к продуктам, не рекомендуемым для применения в замкнутых объемах в значительных количествах, так как растворы NaOCl могут быть опасны при ингаляционном воздействии из-за возможности выделения токсичного хлора (раздражающий и удушающий эффект). Прямое попадание гипохлорита в глаза, особенно при высоких концентрациях, может вызвать химический ожог и привести к частичной или полной потере зрения.
Кроме того, значительная часть кислоты остается на поверхности бетона после его пропитки, что приведет к ее контакту с бетоном и в итоге к его разрушению. А увеличение объема строительных работ при минусовых температурах в зимний период требует применения противоморозных добавок в бетоны. Такие добавки содержат аммиак в связанном виде, который в процессе эксплуатации жилых и производственных помещений начинает выделяться в воздух этих помещений, что помимо неприятного запаха отрицательно сказывается на здоровье людей, находящихся внутри. Выделение аммиака из бетонных конструкций может продолжаться в течение длительного времени (десятки лет) и является достаточно трудноустранимым явлением. К тому же цементный раствор является высоковязким коллоидным раствором, не способным проникать внутрь перлитовых пор и реагировать с кислотой, а газообразный аммиак легко диффундирует по всему объему изделия, проникая внутрь перлитовой капсулы, вступает в реакцию с изолированными таким образом кислотами.
Аммиак способен образовываться по реакциям гидролиза из соединений содержащих амидо-, амино- и аммонийные группы, входящих в состав модификаторов. Часто такие соединения встречаются в пластификаторах, противоморозных добавках, добавках-ускорителях и комплексных модификаторах.
В качестве таковых обычно используются:
- меламиноформальдегидные смолы в составе пластификаторов и суперпластификаторов;
5
4
3
11
2
- аммонийная форма нитрата кальция (CaNH(NO)·10НO), применяемая для уменьшения времени схватывания и как противоморозная добавка;
2
- амиды карбоновых кислот с общей формулой RCONH используются для аналогичных целей;
2
2
3
2
3
2
2
2
- алифатические моноаминомонокарбоновые кислоты (аминокислоты), например аминоуксусная (гликоколъ) NH-CH-COOH; аминопропионовая (α-аланин) CH-CH(NH)-СООН; аминовалериановая (норвалин) CH-CH-CH-СН(NH)-COOH входят в состав добавок регуляторов твердения бетона;
4
- гидроксид аммония (аммиачная вода) NHOH, модификатор противоморозного действия;
4
3
- нитрат аммония NHNO, модификатор противоморозного действия;
2
2
- карбамид или мочевина CO(NH), модификатор противоморозного действия, а также составляющая комплексных модификаторов, получил наиболее широкое применение в практике строительства.
Таким образом, для устранения приведенных недостатков необходимо устранить кислоты, находящиеся на поверхности адсорбентов, а также максимально изолировать бетон от кислот, находящихся в них.
Задача состоит в том, чтобы с целью повышения адсорбционной емкости внутреннюю поверхность адсорбентов обрабатывать неорганическими или органическими нелетучими сильными кислотами (ортофосфорная кислота либо ее мононатриевая соль, пара-толуолсульфокислота, щавелевая кислота) для связывания аммиака химической связью по реакции нейтрализации:
3
4
NH+HAnion→NHAnion
3
4
2
4
3
6
4
3
где HAnion=НРО, NaHPO, CH-CH-SOH, HOOC-COOH
Тогда приготовленный таким образом абсорбер может быть добавлен в стехиометрическом количестве от расчетного для аммиака либо в избытке, значительно превышающем расчетные количества, в уже готовый отделочный раствор для нанесения на бетонную поверхность или в раствор самого бетона с тщательным его перемешиванием для изготовления из него конструкций.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном способе очистки жилых и производственных помещений зданий из бетона от аммиака, выделяемого из бетона, основанном на введение в бетон или в наносимые на него отделочные материалы для наружного нанесения их на поверхность изделий из бетона с помощью механического способа раствора окислителей в виде неорганических и органических сильных кислот с прогревом изделия и самого раствора, а также введения абсорбера с целью нейтрализации аммиака при помощи химического способа, в качестве абсорбера используют вспученный перлит, который перед введением в бетон и отделочные материалы помещается в раствор нелетучих сильных кислот, тщательно перемешивается, а после удаления излишков раствора кислоты и частичного высушивания гранулы перлита подвергаются механической очистке внешней поверхности от остатков кислоты, затем гранулы помещаются в готовый отделочный раствор для нанесения на бетонную поверхность или в раствор самого бетона для изготовления из него конструкций и тщательно перемешиваются с ними.
Другое отличие состоит в том, что после удаления излишков раствора кислоты и частичного высушивания гранулы перлита помещаются в избыточное количество порошка карбоната кальция и перемешиваются до тех пор, пока не произойдет химическая нейтрализация кислот с одновременным механическим удалением, а затем использованный порошок отсеивается на ситах с целью отделения от него гранул перлита с последующим его введением в массу бетона для изготовления из него изделия либо в массу отделочных растворов.
При этом для очистки поверхности гранул перлита после пропитки кислотами они подвергаются механической очистке внешней поверхности на бесконечной ленте, например, выполненной в виде ленты Мебиуса.
Еще одно отличие состоит в том, что в качестве реагентов для нейтрализации аммиака используются методы адсорбции и хемосорбции (реакция нейтрализации) без участия окислителей и образования побочных продуктов.
При этом прогрев изделий из бетона и нанесенных на него отделочных материалов протекает при комнатных температурах.
Совокупность этих признаков дает технический эффект - глубокая очистка строительных конструкций из бетона или покрытых отделочными материалами от аммиака.
Дополнительный поиск аналогичных технических решений в научно-технической литературе показал, что технического решения с приведенной совокупностью признаков, обеспечивающих получение заданного технического результата, нет, следовательно, данное техническое решение обладает новизной, оно не вытекает из существующего уровня техники, следовательно, имеет изобретательский уровень, а возможность реализации предлагаемой конструкции подчеркивает, что оно промышленно применимо.
Способ очистки жилых и производственных помещений зданий из бетона осуществляется следующим образом.
Для получения вспученного перлита с обработанной кислотами внутренней поверхностью используются два способа.
1. Механический способ
Вспученный перлит помещается в раствор неорганических или органических нелетучих сильных кислот (ортофосфорная кислота либо ее мононатриевая соль, пара-толуолсульфокислота, щавелевая кислота), затем тщательно перемешивается с целью удаления остатков воздуха и полного покрытия внутренней поверхности вспученного перлита кислотой. Далее, после удаления излишков раствора кислоты и частичного высушивания, гранулы перлита подвергаются механической очистке внешней поверхности на бесконечной ленте (например, ленте Мебиуса), при ее движении масса перлита, перемещаясь по поверхности ленты, очищается от кислоты на внешней поверхности.
2. Химический способ
Вспученный перлит требуемой фракции помещается в раствор неорганических или органических нелетучих сильных кислот (ортофосфорная кислота либо ее мононатриевая соль, пара-толуолсульфокислота, щавелевая кислота), тщательно перемешивается с целью удаления остатков воздуха и полного покрытия внутренней поверхности вспученного перлита, после удаления излишков раствора кислоты и частичного высушивания помещается в избыточное количество порошка карбоната кальция и перемешивается до тех пор, пока не произойдет нейтрализация кислот на поверхности с одновременным механическим удалением, использованный порошок отсеивается на ситах такого размера, чтобы вспученный перлит остался на сите, а карбонат кальция прошел сквозь отверстия.
В качестве реагентов для нейтрализации аммиака используются методы адсорбции и хемосорбции (реакция нейтрализации) без участия окислителей и образования побочных продуктов.
Затем обработанные гранулы перлита помещаются в уже готовый отделочный раствор для нанесения на бетонную поверхность или в раствор самого бетона для изготовления из него конструкций и тщательно перемешиваются с ним.
При этом все реакции нейтрализации протекают при комнатной температуре, в отличие от прототипа.
Следует также отметить, что способность модифицированного кислотами вспученного перлита к нейтрализации выделяющегося аммиака не ограничена во времени.
Технический результат заключается в интенсификации процесса санации аммиака, выделяющегося из строительных материалов, и тем самым более глубокой очистке строительных конструкций от загрязняющих веществ.
Источники информации
1. Патент РФ № 2500657, кл. G04В 41/00 от 01.12.2013. Способ очистки бетона от аммиака.
2. Патент РФ № 2496751, кл. G04В 41/00. Способ очистки жилых и производственных помещений из бетона от аммиака.