Получение и свойства пероксидной целлюлозы для химической переработки

• Автор: Колмакова, Ольга Андреевна
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 125 с.

1 Аналитический обзор
1.1 Свойства целлюлозы для химической переработки
1.1.1 Химический состав, структура,
• макромолекулярные свойства
1.1.2 Реакционная способность, способы ее оценки
1.2 Промышленные способы производства растворимой
целлюлозы
1.2.1 Варка целлюлозы
1.2.2 Отбелка и облагораживание целлюлозы
• 1.3 Делигнификация древесины пероксидом водорода
1.3.1 Окислительные методы делигнификации
1.3.2 Делигнификация в среде «Н202-Н20-Са1»
1.4 Резюме, цель и задачи исследования
2 Методы исследования
2.1 Техника варки
2.1.1 Подготовка древесного сырья
• 2.1.2 Приготовление и анализ варочных растворов
2.1.3 Условия пероксидной варки
2.2 Методы и методики анализов целлюлозы
2.2.1 Анализ химического состава, физико-химических
свойств и технологической пригодности
2.2.2 Определение минеральных примесей в целлюлозе
в 2.2.3 Анализ полидисперсности целлюлозы
2.2.4 Определение степени кристалличности целлюлозы
2.2.5 Определение степени поврежденности наружной
оболочки клеточной стенки
2.3 Планирование экспериментов и математическая

обработка результатов
3 Разработка методики определения реакционной способности целлюлозы
4 Пероксидная варка со щелочной экстракцией
4.1 Переменные факторы варки
4.2 Анализ корреляций свойств целлюлозы
• 4.3 Оптимизация условий варки
5 Пероксидная варка с предгидролизом
5.1 Варка ели с предгидролизом
5.2 Варка березы с предгидролизом
6 Холодное щелочное облагораживание целлюлозы
6.1 Технологические факторы облагораживания
• 6.2 Оптимизация процесса
7 Свойства растворимой пероксидной целлюлозы
7.1 Образцы целлюлозы
7.2 Степень разрушения наружной оболочки волокон
7.3 Макромолекулярная неоднородность целлюлозы
7.4 Компоненты золы
7.5 Сводная характеристика
• 7.6 Технико-экономическая, экологическая и социальная
эффективность
7.6.1 Экономический эффект
7.6.2 Экологический эффект
7.6.3 Социальный эффект
Выводы
_ Список использованных источников
Основным способом получения высокооблагороженной древесной целлюлозы в настоящее время является сульфатная варка с водным или кислотным предгидролизом древесины, отбелка и холодное щелочное облагораживание целлюлозы.'
Недостатком этого способа является применение сульфида натрия для делигнификации древесины при сульфатной варке, что приводит к образованию в ходе технологического процесса токсичных и дурнопахнущих веществ (сероводорода, метилмеркаптана, диметилсульфида и др.) и создает экологически .неблагоприятную обстановку в окрестностях предприятия. Кроме того, в ходе сульфатной варки протекают реакции как деградации полисахаридов (рее] ^-процесс), так и их стабилизации (зЬррп^-процесс). Оба эти процесса приводят к накоплению в целлюлозе низкомолекулярных фракций полисахаридов, устойчивых к действию щелочи. В результате не реализуются в полной мере возможности удаления гемицеллюлоз (особенно пентозанов) при последующем щелочном облагораживании целлюлозы.
В СибГТУ разработаны способы получения целлюлозы [1,2], включающие варку измельченного растительного сырья с раствором пероксида водорода в присутствии многокомпонентного катализатора — смеси вольфрамовой кислоты или ее солей, молибденовой кислоты или ее солей и минеральной кислоты (серной или фосфорной). При этом не образуется токсичных и дурнопахнущих побочных продуктов варки, а гемицеллюлозы сохраняют способность удаляться в условиях щелочного облагораживания благодаря отсутствию реакций их стабилизации при варке. Исследования показали, что пероксидным способом делигнификации древесины может быть получена целлюлоза, пригодная для химической переработки («растворимая» целлюлоза).
В предлагаемой диссертации изложены результаты исследования технологических аспектов нового способа получения растворимой
была значительно (на 2...3 порядка) меньше массы всей реакционной смеси, так как в этом случае можно пренебречь влиянием небольшого изменения температуры АТ в измерительной ячейке на скорость реакции и считать условия процесса изотермическими.
Таблица 3.2 - Параметры уравнения (3.12) при условии &2 = const = 0,00266 с~'
Номер образца А кис ' R2 1/т с1 LMaKC) и
1 584 0,0141 0,994 0,00696
2 380 0,0161 0,993 0,00757
3 780 0,0066 0,987 0,00441
4 550 0,0101 0,990 0,00567
5 583 0,0096 0,995 0,00549
6 429 0,0146 0,989 0,00712
7 509 0,0088 0,988 0,00522
8 563 0,0075 0,975 0,00475
9 367 0,0090 0,980 0,00529
10 790 0,0182 0,989 0,00820
Среднее 553,5 0,0115 0,988 0,00607
Дисперсия 2,13-Ю4 1,57* 10-5 - 1,67-10"6
Таким образом, разработанная методика проведения ацетилирования целлюлозы в неадиабатическом микрокалориметре и математической обработки процесса позволяет быстро и точно оценивать реакционную способность микроколичеств целлюлозы к ацетилированию. Удобной характеристикой для сравнения образцов целлюлозы служит величина,