Делигнификация древесины сосны гидроксидом калия в системе изобутанол-вода

• Автор: Давляшин, Константин Сергеевич
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Древесина сосны как сырье для производства целлюлозы
1.2. Соединения калия и перспективы их применения для получения целлюлозы
1.3. Алифатические спирты и их влияние на процесс делигнификации древесины
1.4. Гидразин и возможности его применения при получении целлюлозы
1.5. Антрахинон - эффективная каталитическая добавка при делигнификации древесины
1.6. Цель и задачи исследования
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Подготовка древесины сосны для анализов и варки
2.2. Методика предварительных обработок древесины сосны щелочными растворами
2.3. Методика проведения калийных и натронных варок щепы древесины сосны
2.4. Методы анализа древесных остатков и целлюлозы
2.5. Характеристика волокон целлюлозы с использованием прибора Файбертестера
2.6. Методика расчёта расхода гидроксида калия на химические реакции с древесиной при пропитке и варке
2.7. Подбор и доработка метода для определения содержания гидразина в водных и отработанных после пропитки и варки древесины растворах
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Научное и экспериментальное обоснование низкотемпературной пропитки древесины сосны раствором гидроксида калия и последующей варки при пониженной температуре
3.2. Сравнительное исследование ступенчатых калийных и натронных варок в водной среде и в среде изобутанол-вода
3.3. Влияние антрахинона и гидразина на делигнификацию древесины сосны ступенчатой калийной варкой в системе изобутанол-вода
3.4. Влияние технологических факторов калийно-гидразинной варки древесины сосны в системе изобутанол-вода на процесс делигнификации и выход целлюлозы
3.5. Исследование процесса делигнификации и растворения углеводов древесины сосны в условиях калийно-гидразинной варки в системе изобутанол-вода
3.6. Характеристика и свойства волокон, выделенных из древесины сосны калийно-гидразинной варкой в системе изобутанол-вода
3.7. Принципиальная технологическая схема получения целлюлозы калийно-гидразинной варкой древесины в системе изобутанол-вода и её научное, техническое, экономическое и экологическое обоснование
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Современная целлюлозно-бумажная промышленность широко использует природные ресурсы. К ним относятся: условно возобновляемое растительное сырьё, главным образом древесина; водные ресурсы - пресная вода; атмосфера - воздух и содержащийся в нём кислород; относительно возобновляемая почва - целлюлозные заводы располагаются на значительных территориях; не возобновляемые минеральные ресурсы - в сульфатном производстве и СаС03.
Рост народонаселения в мире приводит к расширению экстенсивного аграрного производства за счёт площадей, занятых лесами. К концу 20 века на Земле леса занимали более 38 млн. км2 или 28,4% суши [1]. За последнее десятилетие 21 века потери площади лесов составили 940 тыс. км2 (ежегодно около 0,3%).
Одновременно рост народонаселения способствует расширению производства целлюлозы и бумаги (для культуры и образования), что сопровождается возрастающим потреблением природных ресурсов,
усилением антропогенного воздействия на многие природные системы и может привести к их разрушению. В то же время возрастает защитная функция лесов, так как они активно поглощают С02. В связи с этим комплексное и рациональное использование природных ресурсов
приобретает всё более и более важное значение для сохранения биосферы.
Широко применяемый в промышленной практике сульфатный способ производства целлюлозы из растительного сырья- в результате
многочисленных усовершенствований достиг определённых успехов в этом направлении и к настоящему времени практически исчерпал свои
возможности. Однако щелочная делигнификация древесины с целью производства целлюлозы может получить дальнейшее развитие при переходе на другой вид основания - гидроксид калия.

соответствии с патентом [148] при расходе активной щёлочи на сульфатную варку от 7 до 13% (в ед. Na20) к массе древесины (сульфидность варочного щёлока 25%) и добавке гидразина в количестве от 8 до 30% к массе древесины можно получить техническую целлюлозу с высоким выходом при низком содержании лигнина. При введении гидразина примерно в таких же количествах аналогичные результаты были получены при натронных варках [148].
По мнению Д.В: Тищенко и Г.С. Чиркина [149], гидразин вполне отвечает трём основным требованиям, предъявляемым к восстановителям, которые могут применяться при щелочной делигнификации древесины. Он достаточно устойчив в условиях варки; не участвует в реакциях конденсации с лигнином; не тормозит процесс делигнификации вследствие так называемого солевого эффекта.
Присутствие гидразина при щелочных варках благоприятно воздействует на процесс делигнификации древесины и защищает углеводы от реакции отщепления (“peeling”). В работах [150, 151] установлено, что при расходе гидразина 10... 15% от массы древесины целлюлоза имеет устойчивый' выход 51...52% при содержании лигнина 3,5...5,0%, что превышает выход натронной и сульфатной целлюлозы (по углеводам) примерно на 10%. При этом на 1 ч и более сокращается продолжительность варки. Получаемая целлюлоза более светлая и легче белится [152]. Сокращается количество ступеней отбелки, а расход реагентов уменьшается примерно вдвое по сравнению с сульфатной целлюлозой. Замена сульфида натрия на гидразин исключает образование дурно-пахнущих серосодержащих соединений, устраняет коррозию оборудования сернистыми соединениями. Так как гидразин является сильным восстановителем, образование продуктов окисления углеводных компонентов практически не происходит, что создаёт резервы для экономии щёлочи, расходуемой на их нейтрализацию. На процесс делигнификации, как отмечают авторы [150],