О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Получение целлюлозы щелочно-окислительно-органосольвентным способом с применением озона : диссертация ... кандидата технических наук : 05.21.03

Год: 2013

Номер работы: 8685

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

3.2.2 Вторая ступень - окислительно-органосольвентная варка

3.2.3 Кинетика варочного процесса

3.2.4 Кинетика расходования озона

3.3 Исследование условий щелочно-окислительно-органосольвентной 74 74 77 80 84 87 97 100 101 делигнификации соломы овса в присутствии озона

3.3.1 Первая ступень - щелочная варка

3.3.2 Вторая ступень - окислительно-органосольвентная варка

3.3.3 Кинетика варочного процесса

3.3.4 Кинетика расходования озона

3.4 Характери

1.1 Окислителыю-органосольвентный способ делигнификации Ужесточение требований к качеству стоков и газовых выбросов промышленных предприятий поставило вопрос о необходимости отказа от технологий, использующих соединения серы и хлора. Это стимулирует поиски путей делигнификации, более безвредных для окружающей среды [1]. Альтернативой являются существующим способам получения целлюлозы органосольвентные, выгодно отличающиеся экологической безопасностью, простотой регенерации реагентов и от

Все реакции, протекающие при делигнификации можно разделить на желательные (приводящие к деструкции и удалению лигнина) и нежелательные (реакции внутримолекулярной конденсации). Реакции, которые ведут к деструкции лигнина при делигнификации пероксикислотами, можно показать схемами их действия на основании работ Гирера [22]. Беря за основу гетеролитический механизм, Гирер полагает, что при этом активные центры лигнина атакуются катионами гидроксония НО+ электрофильными частицами, образуемыми

Молекула озона содержит три атома кислорода (Оз). При нормальных условиях это газообразное вещество с сильным запахом [28]. Основным качеством, определяющим специфику физических и химических свойств озона, является большая избыточная энергия его молекулы: Оз — тз Ог + 24 кккал/моль. > Неоднократно изучалась растворимость озона, главным образом в водных растворах. Обращает на себя внимание аномально низкая растворимость озона в воде, которая в 7 раз ниже, чем в других растворителях [29].

Реакция озона с лигнином протекает, в первую очередь, по двойным связям боковой цепи с образованием карбонильных и пероксидных групп, а далее озон действует на ароматические структуры (рисунок

1.5). Н'с-о-о" -J-R'COH N COOH ОН OMe " Y "ОМе OR OR ОМе OR "-Г "ОМе OR :он О. 2_ Г| | + RC-O-O и ОМс OR ^i^OMe OR Рисунок

1.5 — Реакция озона с лигнином по двойной связи боковой цепи Однако такая последовательность соблюдается только если ароматиче

Основное применение получило использование озона при отбелке волокнистых полуфабрикатов, однако в последнее время проводятся исследования процессов делигнификации растительного сырья в присутствии озона в различных условиях. Так, авторами была проведена делигнификация скорлупы кедровых орехов с использованием озона в среде уксусной кислоты и раствора гидроксида натрия различных концентраций [36]. Установлено, что в присутствии озона наблюдается снижение выхода конечного продукта и увеличение

1.3 Ступенчатая щелочно-сульфитная дслигнификация Распространенным способом ступенчатой варки, при которой первая ступень щелочная, является щелочно-сульфитный способ. Как показано в ряде исследований, комбинированные щелочно-сульфитные варки обеспечивают повышение выхода технической целлюлозы благодаря лучшей сохранности гемицеллюлоз, смещение точки дефибрирования в область значительно более высокого выхода, а также возможность перехода к непрерывной варке [41]. К числу основных факторов

В России на сегодняшний день отходы сельского хозяйства - почти невостребованный ресурс. Например, используется лишь 10 % всего объема соломы (в основном, в животноводстве, в качестве подстилки скоту, как добавка в корма). Между тем, масса накопления отходов производства 26 злаковых и крупяных культур в России за год составляет 80... 100 млн. тонн. [49]. Основные направления переработки недревесного растительного сырья условно можно разделить на 3 группы: 1. Получение энергии прямым сжиганием

К зерновым культурам относятся: пшеница (Triticuma), ячмень {Hordeumvulgare L.), овес {Avenasativa L.), рожь (Secalecereale L.), кукуруза (Zea mays L.), просо (Panicummiliaceum L.), сорго (Sorghum vulgare L.), рис (Oryzasativa L.). Они относятся к семейству мятликовые (Роасеае). Плод зерновых хлебов - зерновка, покрытая семенной и плодовой оболочками, которые срослись с семенем и составляют 5...7% от массы зерновки. У пленчатых хлебов зерновка покрыта еще и цветковой чешуей (рисунок

1.

Недревесные виды сырья состоят из целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина, экстрактивных и минеральных веществ. В сравнении с древесиной содержание целлюлозы в недревесном сырье ниже, но общее содержание углеводов примерно одинаково. Это обусловлено высоким содержанием гемицеллюлоз и пониженным содержанием лигнина. Имеющиеся в литературе сведения о составе растительного сырья отличаются по числовым показателям, это обусловлено различными сортами и условиями недревесного произрастания. Химический

1.1 -Химический состав отходов однолетних растений [54] Компоненты, % Целлюлоза Пентозаны Лигнин Вещества, растворимые:

- в спиртобензольной смеси - в воде Минеральные вещества риса 43,6 11,6 22,3 Солома овса пшеницы 46,2 47,0 26,4 24,0 18,6 18,0 Шелуха риса 38,6 - 31,3 5,1 3,7 13,7 2,3 4,0 3,0 4,6 - 2,0 11,0 16,9 4,2 Рисовая солома и шелуха характеризуются повышенным содержанием минеральных веществ, из которых 80...95 % приходится на долю диоксида кремния. Солома риса содержит б

1.4.3 Способы получения целлюлозы из недревесного растительного сырья Производство целлюлозы из недревесных однолетних растений производится преимущественно щелочными способами варки - натронным и сульфатным. Легкая растворимость лигнина однолетних растений в щелочных варочных растворах позволяет при натронной и сульфатной варках применять меньшие количества щелочи и более низкие температуры по сравнению с древесиной. Выход целлюлозы при сульфатной варке однолетних растений достаточно

В настоящее время весьма актуальны задачи по очистке радиоактивных отходов перерабатывающих комбинатов, а также дезактивации прилегающих к ним зон. В связи с этим требуется разработка и усовершенствование соответствующих сорбирующих материалов и технологий их применения. Сорбирующие производится материалы в пределах должны зоны быть массовыми, и по дешевыми и потребления возможности перерабатываться в компактный остаток, удобный для длительного хранения или захоронения [58]. Источником про

Сорбция (от лат. Sorbeo — поглощаю) - поглощение твердым телом или жидкостью различных веществ (жидкостей либо газов) из окружающей среды. Поглощающее тело называют сорбентом, поглощаемое - сорбатом (сорбтивом). Различают поглощение всем объемом жидкого сорбента (абсорбция — поглощение, сопровождающееся диффузией поглощенного вещества вглубь сорбента с образованием растворов), а также твердого тела или расплава (окклюзия) и поверхностным слоем сорбента (адсорбция). При сорбции паров твердыми

Материалы значительном растительного в происхождения, виде отходов накапливающиеся в количестве различных производств (целлюлозно-бумажная промышленность, сельское хозяйство) представляют большой интерес в качестве сырья для получения сорбентов, которые могут использоваться для решения многих экологических задач: очистки сточных вод, газовых выбросов, грунта и т.д. [63]. Полученные из растительного сырья целлюлозосодержащие материалы проявляют селективность, легко регенерируются и сохраня

Пищевыми волокнами - это комплекс биополимеров растительного сырья, включающий целлюлозу, гемицеллюлозу, пектиновые вещества и лигнин и др. [70]. Пищевые волокна можно разделить на две большие группы: растворимые и нерастворимые. К растворимым пищевым волокнам относят пектин, инулин, камеди, каррагинаны, агароиды и др. Эти волокна используют в качестве загустителей, стабилизаторов, гелеобразователей. К нерастворимым пищевым волокнам относят целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин. Среди

Для исследований использовали шелуху и солому овса. Перед проведением анализа сырье было высушено до воздушно-сухого состояния и очищено от посторонних включений. Для анализа растительного сырья использовали следующие стандартные методики: микроскопическое растительного сырья;

- определение влажности по ГОСТ 16932;

- определение зольности по ГОСТ 18461;

- определение массовой доли экстрактивных веществ, растворимых в органических растворителях по ГОСТ 6841;

- определ

Первую ступень варки проводили в стеклянной термостатируемой колбе с постоянным перемешиванием при следующих условиях: расход гидроксида натрия 0,3...0,5 г/г а.с.с, гидромодуль - 1:10, 60... 100 °С, продолжительность подъема температуры температура 30 мин., продолжительность варки 50...90 мин. По окончании процесса отработанный варочный раствор сливали, а волокнистый остаток сушили на воздухе. 41

2.2.2 Вторая ступень варки Окислительно-органосольвентные варки проводили в стеклянном

Определение концентрации пероксида водорода Определение концентрации пероксида водорода в водном растворе пероксида водорода проводят перманганатометрическим методом [79]. Из анализируемого раствора пероксида водорода пипеткой отбирают 1 мл, переносят в мерную колбу на 100 мл и доводят до метки дистиллированной водой. Из полученного раствора пипеткой отбирают пробу 10 мл и переносят в колбу для титрования, добавляют 1 мл 2 н. раствора H2SO4 и 30 мл дистиллированной воды. Полученную смесь ти

[80] ПУК получают путем смешивания ледяной уксусной кислоты (не менее 96,0 %) с пероксидом водорода (33,0...35,6 %) при температуре 20±5 °С. Соотношение равным уксусной 1,5:1. В кислоты качестве и пероксида водорода используют поддерживается катализатора концентрированную серную кислоту. В реактор, снабженный рубашкой для охлаждения, перемешивающим устройством загружают 96 % уксусную кислоту (1 моль), 96 % серную кислоту и раствор ИОМС и, постепенно, при охлаждении до 20 °С приливают 30 %

2.4 Определение константы скорости реакции разложения пероксидных соединений Скорость концентрации химической реагирующих данных реакции веществ по характеризуется времени. изменением Обработку в единицу экспериментальных кинетике разложения пероксидных соединений в композиции ПУК проводили по уравнению реакции первого порядка: Я = р где т - lс-[ ^ n Ср (

2.7) -I. Кр - константа скорости реакции, с"1; т - продолжительность процесса, с; С 0 - концентрация ПУК с уче

Определение основано на реакции озона с йодистым калием с выделением йода, который с солянокислым диметил-п-фенилендиамином образует окрашенный продукт [81]. Газовую смесь со скоростью 2,4 л/мин аспирировали через поглотительный прибор, содержащий 100 мл 1 % - ного раствора йодистого калия. Пробу из поглотительного прибора вносят в пробирку, прибавляют 0,5 мл 0,02 % - ного раствора солянокислого диметил-п-фенилендиамина. Раствор перемешивают и через 10 мин. фотометрируют при длине волны 490

Стандартные методики:

- микроскопическое исследование волокон целлюлозы растительного сырья;

- определение влажности - ГОСТ 16932;

- определение массовой доли лигнина в технической целлюлозе — ГОСТ 11960;

- определение массовой доли экстрактивных веществ (смол и жиров) в целлюлозе - по ГОСТ 6841;

- определение белизны - ГОСТ 7690;

- определение реверсии белизны [82];

- определение показателей механической прочности целлюлозы: сопротивления разрыву (ра

ИК-спектры регистрировали на ИК-Фурье - спектрометре «Spektrum One» фирмы Perkin Elmer в диапазоне частот 4000...370 см"1 в виде твердых порошков с использованием приставки диффузионного отражения (DRA).

Карбоксиметилирование технической целлюлозы проводили в стеклянной термостатированной колбе при непрерывном перемешивании по следующей методике: навеску в.с.ц. (5

г) при перемешивании смачивают 60 мл этилового спирта концентрацией 94 %, в течение 30 мин. К полученной массе прибавляют раствор насыщенный гидроксида натрия и перемешивают в течение 90 мин. Далее добавляют 6 г монохлоруксусной кислоты. Завершение процесса карбоксиметилирования осуществляют при перемешивании реакционной сме

[83] Определение степени замещения Na-КМЦ по карбоксильным группам Метод основан на осаждении Na-КМЦ в виде медной соли карбоксиметилцеллюлозы сульфатом меди. Для получения медной соли карбоксиметилцеллюлозы 1 г Na-КМЦ помещали в стакан вместимостью 200...400 мл, смачивали 20 мл этилового спирта с массовой долей 94 % и растворяли в 100 мл дистиллированной воды с использованием магнитной мешалки. В полученный раствор Na-КМЦ добавляли серную кислоту до рН 2,2...2,4 (рН-метр). В кислый раствор

3.1.1 Химический состав В качестве объектов исследования использовали шелуху и солому овса урожая 2010 г. Свердловской области. Отбор шелухи овса осуществляли на «Кедровском крупяном заводе» г. Березовский. Шелуху просеивали на сите № 3 для удаления мелких механических включений (песок, камни). Отбор соломы овса производили непосредственно с поля в сухую погоду. Солому сортировали для удаления оставшихся колосьев, листьев и прочих примесей. Отсортированное сырье кондиционировали на воз

Микроскопические исследования показали, что ткани растительного сырья состоят в основном из клеток прозенхимного характера разной длины, имеющих волокнистую структуру (рисунки

3.1,

3.2). Рисунок

3.1 - Анатомические элементы соломы овса (х 200) It W* v У Л? ••••/ $Ш * 8i^^ Ир 9k. i||

§2sSk ft *. • • • Рисунок

3.2 - Анатомические элементы шелухи овса (х 200) Шелуха овса содержит большое количество губковых волокон, которые после варки сохраняют свою пер