Диссертация (1104716), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Варку проводят по особым режимам с целью усилить деструкцию26гемицеллюлоз, исключить их адсорбцию на целлюлозу и в максимальнойстепени удалить все не целлюлозные компоненты из волокна [43].Сульфитнымспособомцеллюлозудляхимическойпереработкивырабатывают из малосмолистых хвойных и лиственных пород, ее применяютдля получения текстильной нити и волокна, штапеля, шелка целлофана.Характерные для сульфитной варки параметры процесса – кислая среда иповышенная температура, способны обеспечить высокую степень удалениягемицеллюлоз, глубокий и равномерный провар, низкую вязкость целлюлозы[43].Сульфатный способ широко применяется в промышленности длявыработки целлюлозы из любых хвойных и лиственных породдревесины.Особенностью щелочных способов является прочная адсорбция ксилана втечение варки на поверхности целлюлозных волокон, что обеспечиваетповышение выхода и улучшение бумагообразующих свойств волокна, нопрактически исключает возможность использования такой целлюлозы дляхимическойпереработкииз-завысокогосодержаниянецеллюлозныхкомпонентов.
Чтобы ускорить деструкцию гемицеллюлоз и усилить ихрастворение в процессе сульфатной варки, проводят предварительный гидролиздревесины в кислой среде при повышеннойтемпературе. Применениепредгидролиза позволяет получить целлюлозу с пониженным содержаниемгемицеллюлоз и увеличить ее реакционную способность [43].Получаемая после варки целлюлоза содержит в себе много различныхпримесей, в том числе лигнин – соединение, содержащееся в клетках растений.Для удаления примесей лигнина и придания целлюлозе белизны проводится еёотбелка [43]. Процесс отбелки может быть осуществлен обработкой хлором,разрушая тем самым макромолекулы лигнина, обработкой щелочью — длявыведения образовавшихся продуктов разрушения лигнина или перекисьюводорода [43].27Для каждого вида волокнистых полуфабрикатов применяются своитехнологические схемы отбелки.
Основными методиками отбелки являютсяпроцессы в водной среде, газовая отбелка и динамическая отбелка.В первом случае, производится смешение водного раствора реагентов сцеллюлозой в специальных реакторах. Между фазами производится отжимцеллюлозного волокна на барабанных центробежных или вакуумных фильтрах.По этому методу производится отбелка основной массы целлюлозы.Для уменьшения объема сточных вод применяется отбелка целлюлозыгазообразными реагентами [43]. Для этого, сквозь целлюлозную пульпу ссодержанием целлюлозы 30-40% последовательно барботируют газообразныереагенты.
Это позволяет повысить скорость процесса и снизить металлоемкостьпроизводства. При этом ухудшаются условия вымывания продуктов реакций изволокна. Это приемлемо только для целлюлоз, идущих на изготовление бумаги,в которых производят в основном отбелку примесей, а не их удаление [43].Динамическая отбелка производится в реакторах вытеснения принепрерывной фильтрации растворов реагентов через практически неподвижнуюмассу целлюлозы [43].
При этом, смешение различных реагентов можно почтиполностью исключить. За счет интенсификации диффузионных процессов награнице жидкость-твердое, весь процесс отбелки завершается в течение 10-15минут. Так же возникают проблемы с удалением примесей из глубинных слоевволокна. Это не имеет значения для производства бумаги и других волокнистыхматериалов, но неприемлемо для химической переработки волокна в сложныеэфиры целлюлозы [43].1.5.3 Проблема организации лесных запасов РФВоспроизводство и рациональная переработка растительного сырья вообще идревесины в частности, является одной из проблем современной биофизической экологии, био- и химических технологий [15].Наибольшую площадь на территории России занимает лесная зона. Онапротянулась непрерывной широкой полосой от западных границ страны до28побережья Тихого океана.
Основная масса запасов древесины (первое место вмире по этому показателю — от 75 до 82 млрд. м3) [44] сосредоточена в лесахСибири и Дальнего Востока, но более интенсивно эксплуатируются лесаевропейской части России, особенно в бассейне Северной Двины, Печоры,Камы (Европейский Север).В прошлом основные лесоразработки велись в пределах южной частитайги и подзоны смешанных лесов в Центральной и Северо-Западной России,близко расположенных к главным потребителям древесины.
В результателесные ресурсы этих районов сильно истощились. Теперь заготовка древесиныздесь резко сокращена, и ведётся лишь в размерах, не превышающих естественный прирост [44].Однако по уровню их использования наша страна отстает от экономически развитых государств [45]. Много древесины просто не используется,огромны потери при транспортировке леса. Лесозаготовки не компенсируютсясоответствующимилесовосстановительнымиработами,вследствиечегоскладывается критическая экологическая ситуация и осложняется ситуация сзаготовкой древесины. Леса вырубаются вдоль сплавных рек, шоссейных трасси железнодорожных магистралей. Очень серьезная ситуация сложилась вокругозера Байкал.
Лес экспортируется за границу как сырьевой ресурс.Леса — источник древесины и других видов ценного сырья, а такжестабилизирующий компонент биосферы [45]. Они имеют очень большое эстетическое и рекреационное (восстановительное) значение. Для упорядоченияпользования лесами государственного значения и предупреждения истощениядревесных запасов в малолесных районах, леса разделены на три группы.К первой группе относятся леса, выполняющие преимущественно водоохранные, защитные (противоэрозионные), санитарно-гигиенические и оздоровительные (городские леса, леса зеленых зон вокруг городов) функции [46].Ко второй группе относятся леса в районах с высокой плотностью населения и развитой сетью транспортных путей, имеющие защитное и ограниченно29эксплуатационное значение, а также леса с недостаточными лесосырьевымиресурсами, для сохранения защитных функций которых, непрерывности инеистощимости пользования им требуется более строгий режим лесопользования [46].К третьей группе относятся леса многолесных районов, имеющие преимущественно эксплуатационное значение.
В лесах третьей группы ведущееместозанимаетиспользованиецелевыхресурсов(впервуюочередьдревесины). В свете современных вопросов охраны окружающей среды ирационального использования лесных ресурсов большое значение приобретаетосвоение лесов третьей группы, совершенствование лесоэксплуатации ипереработки древесины, дальнейшее повышение продуктивности насаждений,эффективное использование побочных продуктов леса. Создание крупных лесопромышленных комплексов на Северо-Западе и в Восточной Сибири, наДальнем Востоке позволило вовлечь в эксплуатацию крупные лесные массивыс перестойными и спелыми насаждениями, выдвинув задачу перед леснымхозяйством и лесной промышленностью замены старых лесов новыми [46].Большое значение приобретает комплексное использование древесногосырья.
Его основой является производство технологической щепы, котороепозволяет применять древесину, а также отходы лесозаготовок и лесопиления вкачестве исходного сырья для целлюлозно-бумажной промышленности ипроизводства древесных плит [47].Быстро растет и рекреационное значение лесов, расположенных в местахс развитой промышленностью, около больших городов. Рекреационнаяценность лесов порой превосходит стоимость получаемой от них древесины.Таким образом, для максимально полного и экологически безопасногоиспользования природных ресурсов необходимо строительство новейшихпредприятий по глубокой переработке растительного сырья. На сегодняшнийдень существуют сложности в технологии получения древесной целлюлозы дляпромышленной химической переработки и получения эфиров целлюлозы.30Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности производят товарнуюцеллюлозу различных марок и типов, ориентированную исключительно напроизводство бумаги.
Перед промышленностью стоит вопрос замены непредставленного в России хлопка, как традиционного источника пригодной дляхимической переработки целлюлозы, на древесину. Требуется детальноеизучение особенностей целлюлозного волокна с целью оптимизироватьтехнологию переработки целлюлозного сырья.31Глава 2Материалы и методы2.1 Материалы2.1.1 Трифторацетилированные аминоспиртыБыли исследованы растворы ряда хиральных и ахиральных низкомолекулярныхсоединений в наборе растворителей. В качестве растворяемых соединенийиспользовались трифторацетилированные аминоспирты (ТФААС), некоторыеих характеристики приведены в Таблице 2.1.1.
ТФААС и исследуемыерастворы были получены в лаборатории стереохимии ИХФ РАН, зав. лаб.проф.Р.Г. Костяновский.Вработебылииспользованыследующиерастворители: гептан, тетрахлорметан и ацетон. Растворители имели чистоту99.9 %. Поставщик растворителей — фирма Химмед.2.1.2 ЦеллюлозаВ работе была использована целлюлоза:1. Целлюлоза сульфитная вискозная, рулонная бумага (РБ), ОАО«Архангельский ЦБК».2. Целлюлоза хлопковая, UZ Cell, Узбекистан.3. Целлюлоза сульфитная полубеленая хвойная, папка (СХП), ОАО «СясьскийЦБК».4. Целлюлоза сульфитная беленая хвойная, жидкий поток (СХЖ), ОАО«Сясьский ЦБК».5. Целлюлоза сульфатная беленая лиственная ЛС, папка (АЛП), ОАО«Архангельский ЦБК».6.
Целлюлоза льняная (ВЛВ), ПАО «Сокольский ЦБК» г. Вологда.7. Целлюлоза сульфатная беленая лиственная, жидкий поток (АЛЖ) ОАО«Архангельский ЦБК».328. Целлюлоза сульфатная беленая хвойная, жидкий поток (АХЖ), ОАО«Архангельский ЦБК».9. Гель наноцеллюлозы, получаемый с помощью коллоидной мельницы ипредставляющий из себя неседиментирующую взвесь наноцеллюлозы вводе. Образцы приготавливались смешиванием водного раствора NaHSO3либо H3BO3 с наноцеллюлозой (ГНЦ) в пропорции 1:1 по объёму ипоследующим мягким взбалтыванием.Подготовкуволокнистыхполуфабрикатов(древеснаяцеллюлоза,хлопковая целлюлоза) проводили в диспергирующих установках производствафирмы IKA (Германия):– EuroStar 2000 (мешалка с диссольверной насадкой);– IKA MagicLab (диспергатор; тип пары «ротор-статор» — коллоиднаямельница).Концентрация массы при диспергировании составляла от 1 до 3%:– EuroStar 2000 — 150 – 450 об/мин;– IKA MagicLab — 10000 – 18000 об/мин.В зависимости от вида волокнистого полуфабриката варьировали продолжительность процесса и зазор «ротор-статор» в коллоидной мельнице.2.1.3 Холестерин и эргостеролБыли исследованы растворы холестерина (ХЛ) и эргостерола (ЭЛ) с концентрациями 4 мг/мл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
