LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Розробка технологій одержання лляної целюлози для хімічної переробки

дифузійній області.

Як відомо, до лімітуючих за швидкістю стадій при дифузійному процесі під час лужного варіння деревини відноситься дифузія активного лугу до волокон та дифузія продуктів розпаду лігніну до варильного щолоку. У випадку делігніфікації лляних відходів дифузія активного лугу до волокон не може бути лімітуючою стадією, оскільки лляне волокно має менш щільну структуру, ніж деревина, і легше просочується розчином лугу. Крім того, більшість лігніну у волокні льону зосереджена у первинній стінці волокна. Тому лімітуючою стадією при ізотермічному варінні лляної целюлози є стадія виведення продуктів розпаду лігніну до варильного щолоку.

Розрахунки кінетичних параметрів натронної делігніфікації лляних відходів (табл.1 та 2) показали, що цей процес характеризується вищими значеннями констант швидкості делігніфікації та нижчою енергією активації, ніж процес делігніфікації деревини, для якого значення енергії активації знаходиться в межах 70...150 кДж/моль.

Для кращого видалення геміцелюлоз з рослинної сировини і, відповідно, підвищення вмісту a-целюлози перед натронним варінням проводили кислотний передгідроліз розчинами сірчаної кислоти з витратами кислоти 0,25; 0,5 та 0,75% від маси абс. сух. сировини та водний передгідроліз – дистильованою водою.

Внаслідок проведених досліджень встановлено, що проведення передгідролізу перед натронним варінням забезпечує підвищення вмісту a-целюлози та сприяє кращому видаленню з целюлози мінеральних речовин і, таким чином, зниженню зольності передгідролізної целюлози у порівнянні з натронною. в той же час, підвищення значень технологічних параметрів кислотного передгідролізу (тривалості, температури та витрат кислоти) призводять до зростання вмісту залишкового лігніну в целюлозі. При водному передгідролізі лляних відходів підвищення температури до 1700С і вище при тривалості більше 120 хвилин призводять, окрім зростання вмісту лігніну, ще й до підвищеної гідролітичної деструкції целюлози (зменшення виходу целюлози).

обробка експериментальних даних з використанням математичного апарату повного факторного експерименту дозволила розрахувати рівняння регресії, які адекватно описують процеси одержання натронної лляної целюлози, натронних целюлоз з попереднім кислотним та водним гідролізом.

Після проведення багатокритеріальної оптимізації з використанням функції бажаності Харінгтона визначені оптимальні параметри проведення натронної, натронної з попереднім водним та кислотним гідролізом делігніфікації лляних відходів.

поряд з натронним та сульфатним способами делігніфікації для одержання волокнистих напівфабрикатів застосовують лужні моносульфітні способи, які придатні для варіння будь-якої рослинної сировини. Але дані про використання цих способів для варіння лляної целюлози, призначеної для хімічної переробки, в літературі відсутні. Тому в роботі були досліджені процеси одержання целюлози із лляних відходів для хімічної переробки нейтрально-сульфітним та моносульфітним способами делігніфікації.

одержані результати досліджень показали, що в нейтрально-сульфітній лляній целюлозі, одержаній при концентраціях SO2 у варильному щолокові 20; 30 та 40 г/дм3, рН 9,4 та температурах 160, 170 та 180 0С вміст a-целюлози не перевищує 90%. Підвищення вмісту лугу в моносульфітному розчині прискорює варіння і покращує якісні показники целюлози. Моносульфітна лляна целюлоза, одержана варінням протягом 120...240 хвилин при температурі 180 0С і рН= 12,9 (вміст SO2 у варильному щолокові 40 г/дм3), має необхідний вміст a-целюлози - 93,5...92,5%, але досить високий вміст залишкового лігніну 5,3...4,3% (при варінні з антрахіноном 4,5...3,9%). Підвищення рН середовища до 13,3 дозволяє одержати целюлозу з вмістом a-целюлози 95,6...93,5% і лігніну 4,8..3,3%, а при варінні з антрахіноном відповідно 94,8...93,1% та 3,2...2,1%.

Також встановлено позитивний вплив добавки антрахінону при нейтрально-сульфітному і, особливо, моносульфітному варінні.

наведені показники відпрацьованих щолоків після варіння – рН середовища, вміст активного лугу, вміст сухих речовин та зольність сухого залишку.

У четвертомурозділіпредставлені результатививчення процесів вибілювання та нітрування лляних целюлоз та дослідження молекулярної однорідності лляної целюлози.

Проведені дослідження показали, що після варіння лляна натронна целюлоза має білість близько 20% (22% моносульфітна) і без вибілювання не може бути використана для подальшої хімічної переробки.

Як реагенти, які можуть використовуватися на початкових ступенях вибілювання лляної целюлози, вибрані діоксид хлору, пероксид водню та хлорна вода.

Дослідженнями встановлено, що вибілювання натронної лляної целюлози пероксидом водню та діоксидом хлору за незначних витрат (відповідно 3 та 0,5 % від маси абс. сух. целюлози) є більш ефективним, ніж вибілювання хлорною водою з подальшою лужною обробкою, оскільки сприяють кращому видаленню лігніну при збереженні вмісту a-целюлози, а також підвищенню білості целюлози майже вдвічі по відношенню до невибіленої. Це пояснюється більшою вибірковістю діоксиду хлору та пероксиду водню у порівнянні з хлорною водою при дії на лігнін. Але встановлено, що хороші результати при вибілюванні лляної целюлози можна одержати і при використанні хлору з витратами 3...4% акт. хлору від маси абс. сух. целюлози з наступним лугуванням.

Для добілювання целюлози використовували розчини гіпохлориту натрію, пероксиду водню та діоксиду хлору.

Вперше в роботі були досліджені різні схеми вибілювання натронної лляної целюлози: з використанням і без використання молекулярного хлору та безхлорні (табл.3).

Проведені вибілювання лляної целюлози за схемами Х – Л – Г – К та Х – Л – П – К показали, що заміна гіпохлориту натрію на пероксид водню при добілюванні целюлози підвищує білість целюлози, зменшує хімічні втрати при вибілюванні та сприяє збереженню високого вмісту a-целюлози.

При вибілюванні лляних целюлоз без використання молекулярного хлору найкращу якість целюлози дає вибілювання за схемою П1 – д1 – п2 – д2 –к. однак, з

Таблиця 3

Результати вибілювання натронної лляної целюлози





Показник

целюлози

Схема вибілювання


Х – Л – Г – К

Х – Л – П – К


П1 – Д1 – К

П1 – Д1 – Д2 – К

П1 – Д1 – П2 – К

П1 – Д1 – П2 – Д2 – К

Q - П

Q – П1 – П2 - К

Q1 – П1 – Q2 – П2 - К

Вихід целюлози,% від невибіленої

Лігнін,%

α-целюлоза,%

Вязкість, мПа∙с

Середній