Окислительная деструкция целлюлозы в щелочной среде и разработка целлюлозосохраняющих методов подготовки текстильных материалов

• Автор: Скобелева, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 05.19.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 200 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
АННОТАЦИЯ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНОАНАЛИТИЧ ЕС КИЙ ОБЗОР

1.1. Технологические основы процессов подготовки текстильных материалов в хлопчатобумажном производстве

1.1.1. Химические методы подготовки хлопчатобумажных тканей

и способы их интенсификации

1Л.2. Ферментативные методы облагораживания текстильных

материалов

1.2. Химические превращения целлюлозы иод действием окислителей

1.2.1. Специфика окисления целлюлозы кислородом воздуха

1.2.2. Закономерности и способы регулирования поглощения кислорода воднощелочными растворами
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Характеристика объектов исследования и используемых химических реагентов
2.2. Методика оценки количества поглощенного кислорода растворами по изменению концентрации дигионита натрия
2.3. Определение реологических свойств растворов
2.3.1. Методика определения кинематической вязкости растворов
2.3.2. Пикнометрический метод определения плотности
2.4. Определение содержания растворенного кислорода методом Винклера
2.5. Определение содержания белка в ферментных препаратах
2.6. Методы определения каталитических свойств ферментных препаратов
2.6.1. Определение декстриногенной активности амилолитических препаратов
2.6.2. Определение осахаривающсй активности ферментных препаратов
2.6.3. Количественное определение общей амилолитической активности по методу Бюхнера
2.6.4. Определение пектиндеструктирующей способности ферментных препаратов
2.6.5. Определение пектинэстеразной активности
2.6.6. Определение эндополигалактуроназной активности
2.6.7. Определение экзополигалактуроназной активности
2.6.8. Определение пектинлиазной активности ферментных
препаратов
2.7. Получение мономеров глюкозы при деструкции крахмала
2.8. Метод определения содержания восстанавливающих сахаров
2.9. Определение окислительновосстановительного потенциала редуцирующих систем и среды
2 Технологический режим подготовки хлопчатобумажной ткани
2 Определение содержания бисульфита натрия в растворе
2 Определение качества подготовки хлопчатобумажных тканей
. Определение капиллярности хлопчатобумажных тканей
. Определение содержания крахмала на ткани
. Определение пектиновых веществ кальцийпектатным методом
2 Методы определения степени деструкции текстильных материалов 7
. Определение степени полимеризации целлюлозы
Определение фактора повреждения целлюлозы
Определение разрывных характеристик ткани
Определение удельного содержанияальдегидных групп
Определение удельного содержания карбоксильных групп
Определение удельного содержания кетонных групп
2 Методы математической обработки результатов.испытаний
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Кинетические закономерности поглощения атмосферного кислорода воднощелочными растворами текстильновспомогательных веществ
3.1.1. Разработка методологического подхода к характеристике стадий межфазного переноса газообразного кислорода в ще лочные варочные растворы
3.1.2. Оценка влияния поверхностноактивных веществ на поглощение атмосферного кислорода воднощелочными растворами
3.2. Влияние условий межфазного переноса кислорода на окислительную деструкцию целлюлозных материалов в присутствии текстильных вспомогательных веществ
3.2.1. Анализ влияния технологических факторов щелочной отварки тканей на повреждение хлопковой целлюлозы
3.2.2. Анализ продуктов окислительной деструкции хлопковой целлюлозы при обработке щелочными варочными растворами
3.2.3. Выявление взаимосвязи степени деструкции целлюлозных материалов с параметрами межфазного переноса кислорода
в воднощелочные растворы
3.3. Обоснование биохимического метода антиоксидантной защиты хлопчатобумажных тканей при щелочной отварке
3.3.1. Закономерности проявления восстановительных свойств и антиоксидантного действия растворов глюкозы в присутствии ПАВ
3.3.2. Обоснование состава полиферментной композиции для глубокого расщепления крахмальной шлихты
3.4. Разработка полиферментного препарата и целлюлозосохраняющей биохимической технологии подготовки хлопчатобумажных тканей
3.4.1. Оценка эффективности обесцвечивания лигнина в сорных примесях ткани при ферментативнощелочной обработке
3.4.2. Реализация и оценка эффективности способа комбинированной биорасшлихтовки и целлюлозосохраняющей отварки тканей
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ
1 Технологические требования к ферментному препарату Амилан АДР 2 Заключение государственной санитарноэпидемиологической экспертизы Министерства здравоохранения Украины о безопасности применения препарата Амилан АДР 3 Акт производственных испытаний технологии подготовки хлопчатобумажных тканей с использованием амилолитических ферментных препаратов Амилан ДСР и Амилан АДР
АННОТАЦИЯ
Диссертационная работа посвящена разработке научных основ регулирования хемосорбционных процессов с участием атмосферного кислорода в процессах щелочной отварки тканей из целлюлозных волокон и созданию материало и энергосберегающих технологических процессов подготовки хлопчатобумажных и лыюсодержащих тканей в отделочном производстве.
Разработан методологический подход к оценке влияния традиционно применяемых текстильных вспомогательных веществ на кинетику поглощения атмосферного кислорода воднощелочными растворами в процессах подготовки целлюлозных волокнистых материалов. Выявлены причины и последствия окислительной деструкции хлопковой целлюлозы в ходе щелочных обработок под действием атмосферного кислорода и недостатки антиоксидантной защиты волокна с помощью бисульфита натрия , количество которого по типовой рецептуре не учитывает его окисление атмосферным кислородом на предварительных стадиях приготовления растворов и пропитки ткани, осуществляемых в аэробных условиях. Установлена взаимосвязь между повреждением целлюлозы в условиях щелочной варки волокнистого материала и поглощением кислорода варочными растворами, контактирующими с воздухом на подготовительных стадиях. Для осуществления эффективной подготовки обрабатываемого материала и повышения сохранности целлюлозы разработан специализированный полиферментный препарат Амилан АДР, действие которого направлено на предварительное разрушение полиуглеводных спутников целлюлозы, в частности примесей крахмальной шлихты, и генерацию в структуре волокна редуцирующих агентов, используемых в качестве антиоксидантов для связывания кислорода, поглощаемого щелочными варочными растворами. Апробация экспериментального образца препарата проведена в условиях ООО Фабрика ЗиМа при реализации комбинированного способа расшлихтовки и отварки хлопчатобумажных тканей.
Основная часть диссертационной работы изложена на 5 страницах машинописного текста, содержит рисунок, таблицы и 3 приложения. Список литературы включает 1 источник.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Высокое интенсифицирующее действие спиртов на диффузию гидроксида натрия по мнению исследователей обусловлено их адсорбцией в поверхностных слоях щелочных растворов, а также в вследствие уменьшения сил межмолекулярного взаимодействия за счет встраивания спиртов в гидрагную оболочку гидроксида натрия с образованием сольватногидратных комплексов. Быстрое смачивание и повышенная адсорбция щелочного агента в первые секунды контакта ткани с раствором способствует созданию концентрационного градиента между поверхностью и объемом волокна, что и создает предпосылки к ускорению последующих диффузионных процессов. Группой исследователей, возглавляемой профессором Герасимовым М. Н., доказана возможность интенсификации процесса пропитки суровых хлопчатобумажных тканей за счет их кратковременной обработки в среде насыщенного водяного пара с целью удаления воздуха, защемленного в капиллярнопоровых пространствах текстильного материала. Эффект обеспечивается за счет образования вакуума в порах материала при конденсации пара при погружении ткани в технологический раствор. При этом пропитку можно осуществлять при температуре варочного раствора от С. Вместе с тем удаление воздуха из структуры волокнистого материала при предварительном запаривании позволяет предупредить окислительную деструкцию целлюлозы и исключить из состава варочной жидкости бисульфит натрия. Значения вязкости 0,1ных медноаммиачных растворов волокна в этом случае значительно превосходят уровень образцов ткани, полученных по классический технологии отварки с использованием бисульфита в качестве антиокислительной добавки 1. Эти сведения позволяют усомниться в эффективности ангиоксидаитной защиты целлюлозы бисульфитом натрия в условиях щелочной отварки и подтверждают протекание деполимеризационных процессов в волокне вопреки бытующему мнению, что это возможно лишь в случаях неисправной работы затворов запарного оборудования и попадания воздуха внутрь камеры. Анализ литературных данных показал, что причиной повреждения волокна может являться дефицит бисульфита, возникающий в системе в результате его окисления атмосферным кислородом на подготовительных стадиях пребывания варочного раствора в контакте с воздухом, экспериментальное подтверждение которого включено в задачи настоящего диссертационного исследования. Вместе с тем требует дополнительной проработки непроанализированный авторами вопрос эффективности удаления лигнинсодержащих примесей волокна при исключении из варочного состава сульфирующего агента. Одним из требований предъявляемым к готовым тканям, наряду с капиллярностью, является высокая степень белизны. Для деструкции и удаления окрашенных примесей, находящихся в структуре волокнистого материала в практике текстильного производства используют окислители, действие которых сопряжено с протеканием нежелательной деструкции волокнообразующего полимера. Наиболее щадящие условия для повышения сохранности целлюлозы обеспечивают хлорсодержащие отбеливатели. СЮ, позволяющего эффективно разрушать лигнин в процессе отбелки . По А. Е. Шилову процесс деструкции окрашенных примесей протекает в две стадии. Разрушение окрашенных примесей начинается с образования неустойчивого комплекса I. Однако наряду со многими преимуществами осуществления процессов беления с помощью хлорсодержащих окислителей отрицательными моментами применения хлорита натрия являются его высокая стоимость и пожароопасность. Кроме того, обработка хлорсодержащими отбеливателями предполагает использование оборудования, изготовленного из специальных марок высококачественной нержавеющей стали со специальными легирующими добавками . В настоящее время, с учетом недостатков технологии хлоритного беления, более всех волокнистых материалов отбеливается пероксидом водорода. Основными технологическими преимуществами пероксида водорода является отсутствие побочных продуктов разложения, возможность контроля и регулирования реакции, отсутствие коррозии аппаратуры, нетоксичность, обеспечение высокой и устойчивой белизны при допустимом повреждении волокон. Непосредственно молекулярный пероксид водорода почти не оказывает отбеливающего действия .