Разработка путей крупнотоннажного использования арабиногалактана - продукта глубокой переработки древесины лиственницы

• Автор: Кузнецов, Антон Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 196 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1 Литературный обзор

1.1 Лиственница - основная порода древесины в лесосырьевой базе

Российской Федерации

1.2 Арабиногалактан

1.2.1 Строение и свойства арабиногалактана

1.2.2 Методы извлечения арабиногалактана из древесины лиственницы

1.2.3 Методы очистки водных экстрактов арабиногалактана от

сопутствующих примесей

1.2.4 Области использования арабиногалактана
2 Теоретический анализ выбора направления работы и постановка
задачи исследования
3 Методическая часть
3.1 Объекты исследования
3.2 Методы исследования свойств арабиногалактана
3.2.1 Метод измерения дзета-потенциала
3.2.2 Метод измерения катионной потребности
3.3 Методы получения и испытания образцов бумаги для оценки
возможности использования арабиногалактана при подготовке бумажной массы в химии мокрой части
3.4 Методы получения и испытания образцов бумаги с поверхностной
проклейкой
3.5 Методы оценки возможности использования арабиногалактана в
химической и нефте-газовой промышленностях
3.6 Методы оценки возможности использования арабиногалактана в
цементных растворных и бетонных смесях
3.6.1 Методика исследования влияния арабиногалактана на подвижность
цементных растворных смесей
3.6.2 Методика исследования влияния арабиногалактана на
удобоукладываемость бетонных смесей
3.6.3 Методика исследования влияния арабиногалактана на сроки
схватывания вяжущего
3.6.4 Методика оценки влияния добавки арабиногалактана на динамику
набора прочности строительным раствором
3.6.5 Методика оценки влияния добавки арабиногалактана на водонепроницаемость и динамику набора прочности бетона
3.6.6 Методика оценки динамики набора прочности бетоном в присутствии добавок арабиногалактана и лигносульфоната технического при твердении в нормальных условиях и после тепловлажностной обработки
3.7 Методы оценки возможности использования арабиногалактана в
сельском хозяйстве
3.7.1 Выращивание высших съедобных грибов с применением
арабиногалактана
3.7.2 Культивирование гифомицетов
3.7.3 Выращивание бактерий на агаризованных средах и в глубинной
культуре
4 Экспериментальная часть
4.1 Исследование свойств экстракта древесины лиственницы
4.1.1 Исследование водных концентрированных экстрактов древесины
лиственницы методом Фурье ИК-спектроскопии
4.1.2 УФ-спектроскопия арабиногалактана-экстракта
4.1.3 Исследование структурной организации арабиногалактана-экстракта
4.1.4 Исследование кислотности, электропроводности и катионной
потребности арабиногалактана-экстракта
4.1.5 Микробиологические исследования растворов арабиногалактана
4.1.6 Исследование реологических свойств арабиногалактана
4.1.7 Определение энергии активации вязкого течения растворов
арабиногалактана
4.1.8 Влияние температуры на фазовые переходы в водном экстракте
древесины лиственницы
4.1.9 Исследование влияния pH среды на коллоидную устойчивость
арабиногалактана-экстракта
4.2 Разработка методов модификации арабиногалактана технического
4.2.1 Химическая модификация
4.2.1.1 Катионизация арабиногалактана
4.2.2 Композиционная модификация
4.3 Исследование возможности использования арабиногалактана в
химии мокрой части при производстве бумаги и картона
4.4 Исследование возможности использования катионного арабиногалактана для увеличения прочности в сухом состоянии
бумаги и картона

4.5 Исследование возможности использования арабиногалактана для поверхностной проклейки тароупаковочных видов бумаги и картона
4.6 Анализ возможных путей многотоннажного использования арабиногалактана в нефте- и газодобывающей промышленности
4.6.1 Исследование возможности использования арабиногалактана как компонента технологических жидкостей для бурения нефтяных и газовых скважин
4.7 Исследование возможности многотоннажного использования арабиногалактана в цементных растворных и бетонных смесях
4.7.1 Исследование влияния арабиногалактана на подвижность, удобоукладываемость и сроки схватывания цементных растворных и бетонных смесей
4.7.2 Оценка влияния арабиногалактана на динамику твердения,
прочность и водонепроницаемость составов на цементной основе
4.7.3 Влияние добавки арабиногалактана на динамику набора прочности и водонепроницаемость бетона
4.7.4 Оценка динамики набора прочности бетоном в присутствии добавок арабиногалактана и лигносульфоната технического при твердении в нормальных условиях
4.7.5 Оценка динамики набора прочности бетоном, модифицированным тепловлажностной обработкой, в присутствии добавок лигносульфоната технического и арабиногалактана
4.7.6 Оценка динамики набора прочности бетоном за счёт использования арабиногалактана, модифицированного путём введения в бетонную смесь добавок-ускорителей набора прочности
4.8 Анализ возможных путей многотоннажного использования арабиногалактана в качестве компонента питательной среды (субстрата) в биотехнологии
4.8.1 Исследования по применению арабиногалактана для культивирования высших грибов
4.8.2 Культивирование высших грибов с использованием арабиногалактана, модифицированного дубовыми, сосновыми и осиновыми опилками
4.8.3 Использование арабиногалактана в производстве питательных сред
для выращивания микробиологических средств защиты растений
4.8.4 Выращивание гифомицетов на агаризованных средах с добавкой арабиногалактана
4.8.5 Культивирование фитопатогенных гифомицетов на жидких питательных средах

- АГ из производственной камеди, высаженный спиртом и высушенный в вакууме.
Концентрация растворов АГ, используемых для поверхностной обработки бумаги, колебалась в пределах 6,7...7,0 г/100 мл. Плотность этих растворов составляла 1,0255... 1,0265 г/см3, кинематическая вязкость колебалась от 1,209 до 1,373 сантистокса, pH растворов - от 4,86 до 6,65.
Обработка бумаги • для гофрирования производилась при комнатной температуре на лабораторном клеильном прессе.
Опыты показали, что применение для поверхностной обработки бумаги образцов АГ различного вида во всех случаях способствует повышению сопротивления продавливанию и жёсткости бумаги - по разрушению кольца и по сопротивлению плоскостному сжатию. Наибольший прирост физикомеханических показателей наблюдался при обработке отливок бумаги, приготовленных из не проклеенной канифольным клеем массы, раствором неочищенного АГ, полученного из водного предгидролизата. В этом случае сопротивление продавливанию возросло на 23 %, жёсткость по разрушению кольца - на 32 %, а сопротивление плоскостному сжатию - на 28 % по сравнению с механическими показателями бумаги, не подвергнутой поверхностной обработке. [148]
В работе [149] исследовалась возможность использования арабиногалактана в качестве добавки к целлюлозе с целью улучшения механических показателей бумаги. Однако в качестве полуфабриката использовали сульфитную белёную целлюлозу, которая в настоящее время практически не используется при производстве бумаги и картона.
В результате патентного и информационного поиска по тематике диссертационной работы удалось выявить ряд патентов на изобретения и технические решения за последние 40 лет по комплексной переработке древесины лиственницы с предварительным извлечением арабиногалактана, а также способы применения АГ в лесопромышленном комплексе и других отраслях народного хозяйства. Анализ и обобщение технических решений производился по патентам,