БАРБАШ В. А.

Сортировать по умолчанию названию
  • ХІМІЧНИЙ СКЛАД НОВИХ ПРЕДСТАВНИКІВ НЕДЕРЕВНОЇ РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ

    Целюлозно-паперову продукцію різних видів широко використовують у промисловості і побуті, що сприяє постійному розвитку світової целюлозно-паперової промисловості. Швидкі темпи зростання попиту на різні види целюлозно-паперової, а також дефіцит рослинної сировини, з якої вони виготовляються, зумовлюють необхідність використання нових джерел рослинної сировини, які мають здатність швидко відновлюватись. Для країн, що не мають великих вільних запасів деревини, альтернативною сировиною для виробництва ВНФ можуть бути стебла сільськогосподарських рослин та інших представників недеревної рослинної сировини. Основними перевагами недеревнох волокон є те, що їх переробка у волокнисту масу є більш економічною, можлива в невеликих об'ємах і за досить простими технологіями. Метою даної роботи було дослідження хімічного складу нових рослин, що тільки починають культивуватися в Україні, та у світовій практиці виробництва волокнистих напівфабрикатів не використовувалися. Для досліджнь використовували такі рослини як сильфій пронизанолистий та свербіга східна та елевсіна, які були надані співробітниками Національного ботанічного саду ім. М.М. Гришка В таблиці наведено дані про хімічний склад запропонованих рослин, які розглядаються як альтернатива найбільш поширеним породам деревини, для одержання волокнистих напівфабрикатів для виробництва картонно-паперової продукції.

    Переглянути
  • ОДЕРЖАННЯ ПШЕНИЧНОЇ ЦЕЛЮЛОЗИ РОЗЧИНАМИ ЕТИЛЕНГЛІКОЛЬ-НСІ

    Покращення умов життя населення потребує збільшення випуску товарів широкого споживання, зокрема паперу і картону, для виробництва яких використовуються волокнистих напівфабрикатів (ВНФ). Сульфатний і сульфітний способи одержання ВНФ, як найбільш розповсюджені способи делігніфікації рослинної сировини, залишають целюлозо-паперову промисловість одним із головних забруднювачем довкілля. Більш екологічно чистими способом отримання ВНФ є, так звані, органосольвентні методи варіння. Таке варіння передбачає використання органічних розчинів, що виконують функції як хімічного реагенту, так і середовища в якому відбувається процес делігніфікації рослинної сировини. Введення органічного розчинника до складу варильного розчину змінює його діелектричну проникність та в’язкість, впливає на процес сольватації продуктів делігніфікації, зменшує енергію активації та збільшує швидкість процесу делігніфікації рослинної сировини [1]. Відсутність вільних запасів деревини в Україні вимагає від науковців здійснювати пошук альтернативних джерел сировини для отримання ВНФ та розробляти нові екологічно більш чисті технології їх отримання. До перспективних джерел рослинної сировини відносяться різні представники недеревної рослинної сировини, зокрема солома злакових культур (пшенична, житня, рисова солома) і стебла технічних рослин (коноплі, кенаф, льон, бавовник, кукурудза, соняшник) та ін. Пшенична солома викликає значний інтерес, оскільки за даними Міністерства аграрної політики, щорічний потенціал невикористаної соломи в Україні становить порядку 20 млн. т. [2]. Відомі роботи варіння целюлози з хвойної та листяної деревини, а також міскантусу [3] з використанням етиленгліколю. В даній роботі було проведено варіння пшеничної соломи з використанням в якості варильного розчину етиленгліколю та соляної кислоти.Варіння проводили в діапазоні температур від 150 до 1700 С, тривалість варіння – від 15 до 90 хвилин, гідромодуль варіння 6:1. Соляна кислота в варильному розчині використовується як каталізатор процесу делігніфікації. Витрати НСІ становили 0, 2, 4 і 6 % від абсолютно сухої сировини. Отримані ВНФ мали наступні показники якості: вихід 40 – 50%, вміст залишкового лігніну 5 – 7%, зольність 2,8 – 5,5 %, пентозани 0,6 –1,2 %, що свідчить про можливість їх використання у волокнистій композиції картонно- паперової продукції. Також було встановлено, що за відсутності каталізатора в варильному розчині делігніфікація не відбувається.

    Переглянути
  • НОВІ ТЕХНОЛОГІЇ В ЦЕЛЮЛОЗНО-ПАПЕРОВІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ

    У наш час практично у всіх сферах промисловості і побуті широко використовується целюлозно-паперова продукція, що зумовлює сталий розвиток світової целюлозно-паперової промисловості (ЦПП). В даний час целюлозу одержують різними способами делігніфікації з деревини та недеревної рослинної сировини і шляхи її застосування дуже різноманітні. Целюлозу в комплексі з іншими волокнистими матеріалами (деревна маса і макулатура) використовують для виробництва паперу і картону. Після певної хімічної обробки (вибілювання та облагородження) целюлози на її основі виготовляють найрізноманітніші вироби - целофан, пластичні матеріали, віскозне та ацетатне волокна [1]. Крім того, в останні роки виникає потреба в більш міцному і жорсткому матеріалі одержаному, на основі целюлози. З літературних джерел відомо [1], що такі властивості має наноцелюлоза. Наноцеллюлоза має схожість зі звичайною целюлозою, але перевершує її за своїми універсальними якостями. Вона складається з набору нанорозмірних волокон целюлози з досить високим відношенням довжини до ширини. Ширина такого волокна коливається в межах від 5 до 20 нм, а поздовжній розмір - від 10 нм до декількох мікрон [1]. Відомо [1, 2], що наноцелюлозу отримують з хвойних і листяних порід деревини, руйнуванням волокон целюлози до нанофібрил, які приблизно в тисячу разів менші, ніж самі волокна, внаслідок чого отримують тривимірну сітку нерозгалужених довгих ниток молекул целюлози, які утримуються за допомогою водневих зв'язків. Водневі зв'язки між молекулами целюлози є достатньо міцними, щоб надати міцність і жорсткість нанокристалам целюлози. З цих нанофібрил формуються секції, в яких молекули впорядковані, а целюлозні ланцюжки розташовані паралельно один одному. У деяких з цих областей з'являються поодинокі нанофібрили, відокремлені аморфною областю. Такі індивідуальні нанокристали легко видаляються шляхом розчинення аморфних областей за допомогою сильних кислот [3]. Наноцелюлоза знаходиться в центрі промислового і наукового інтересу та розглядається як новий біоматеріал. Потенційні сфери застосування варіюють від створення нових видів комерційно корисних матеріалів та використання в медицині до використання в харчовій і фармацевтичній промисловості. Тому питання одержання наноцелюлози, як з деревної целюлози, так і з однорічних рослин і відходів сільського господарства, є важливою науково- технічною задачею для целюлозно-паперової галузі.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ХЕЛАТУЮЧОЇ ОБРОБКИ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИБІЛЮВАННЯ ЦЕЛЮЛОЗИ ПЕРОКСИДОМ ВОДНЮ

    Однією із проблем сучасної целюлозно-паперової промисловості залишається розробка екологічно чистих технологій вибілювання целюлози, оскільки, як відомо, використання для вибілювання целюлози молекулярного хлору супроводжується утворенням високотоксичних хлорорганічних сполук: хлорфенолів, діоксинів, фуранів [1]. Загальною тенденцією розвитку технологій вибілювання целюлози є розробка методів вибілювання без використання молекулярного хлору або повністю без хлормістких реагентів. Із літературних джерел відомо, що ефективну делігніфікацію невибілених волокнистих напівфабрикатів на перших стадіях вибілювання забезпечує пероксид водню [2, 3]. Слід також відмітити, що ефективність вибілюючої дії пероксиду водню значно підвищується при використанні хелатуючих реагентів (комплексоутворювачів), що зв'язують катіони перехідних металів (в основному Fe3+, Mn2+, Cu2+) і тим самим, зменшують вміст мінеральних речовин у целюлозі. Тому у роботі досліджено вплив попередньої дії хелатуючого реагенту на вміст мінеральних речовин та якість вибілювання целюлози, одержаної натронним способом делігніфікації волокон льону. В якості хелатуючого реагенту використовували трилон Б, який суттєво підвищує ефективність пероксидного вибілювання у порівнянні з іншими хелатуючими реагентами, що було встановлено у попередніх дослідженнях [4]. У роботі використано лляну целюлозу після натронного варіння з наступними показниками якості: вміст залишкового лігніну – 1,54 %, вміст золи – 0,46 %, вміст сульфатної золи 0,57 % від маси абсолютно сухої сировини (а.с.с.). Хелатуючу обробку трилоном Б проводили за температури 50 оС, концентрації целюлозної маси 4 % впродовж 1 год за витрат трилону Б від 0,2 до 20 % від а.с.с. за рН =3. Пероксидне вибілювання проводили у дві стадії: з витратою пероксиду водню 5 % на першій стадії від маси а.с.с. та різною витратою пероксиду водню на другій стадії, за температури 85 0С, концентрації целюлозної маси 10 % з додаванням в масу для необхідного створення рН гідроксиду натрію з витратою 2 % від маси а.с.с. впродовж години. Результати досліджень наведено у таблиці. Як видно із даних таблиці, збільшення витрат трилону Б на стадії хелатування лляної целюлози призводить до закономірного зменшення вмісту сульфатної золи і мінеральних речовин у лляній целюлозі.

    Переглянути
  • МІКРОСКОПІЧНА БУДОВА РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ

    Целюлозно–паперова промисловість є важливою галуззю народного господарства, що задовольняє потреби населення у картонно-паперовій продукції і сировині для інших галузей промисловості. Для виробництва паперу та картону використовують целюлозу, яку одержують різними способами варіння деревини та недеревної рослинної сировини. Для розуміння процесів, що проходять під час варіння целюлози необхідно знати анатомо–морфологічну будову рослин. Метою даної роботи було дослідження мікроскопічної будови таких відносно нових для целюлозо-паперової промисловості рослин, які розглядаються вченими в якості альтернативної сировини для виробництва целюлози, як: міскантус, елевсіна, свербіга, сорго багаторічне і соняшник. Препарати рослинної сировини для мікроскопічного дослідження готувались наступним чином: стебла сировини спочатку подрібнювали до розмірів 30 – 70 мм і кип’ятили упродовж 10 – 30 хвилин у 1,0 %-му розчині гідроксиду натрію. Потім волокнисту масу промивали дистильованою водою і розміщували на предметному склі. Для мікроскопічних досліджень використовували мікроскоп марки М- 10, який призначений для дослідження прозорих об’єктів у світлі, що проходить, та дозволяє вивчати об’єкти при різних збільшеннях у межах від 56- до 600-кратного. З метою полегшення процесу розпізнавання анатомічних елементів рослинної сировини волокнисту суспензію на предметному склі обробляли різними розчинами, зокрема хлорцинкйодом (реактив Херцберга). Розчин хлорцинкйоду готували відповідно до ГОСТ 7500-85. Діагностичні ознаки клітин вивчених представників недеревної рослинної сировини наведено у таблиці.

    Переглянути
  • ВИКОРИСТАННЯ ВОЛОКНИСТИХ НАПІВФАБРИКАТІВ ІЗ СОЛОМИ СОРГО БАГАТОРІЧНОГО У ВИРОБНИЦТВІ ПАПЕРУ

    Для виробництва паперу і картону в якості основної сировини використовуються волокнисті напівфабрикати (ВНФ) із деревини та недеревної рослинної сировини [1]. Одним із представників недеревної рослинної сировини є сорго багаторічне, яке характеризується високою щорічною продуктивністю зеленої маси. Мета роботи — одержання ВНФ із сорго багаторічного нейтрально- сульфітним способом делігніфікації та використання у композиції паперу. Для проведення лабораторних варінь стебла сорго багаторічного відділялися від листя і подрібнювалися до розмірів 15-20 мм. Дослідами встановлено, що вміст лігніну в сировині становить 17,5 % від маси абсолютно-сухої сировини. Нейтрально-сульфітні варіння соломи сорго багаторічного проводили в кислотостійких автоклавах в гліцериновій бані за співвідношення у варильному розчині Na2SO3:Na2СO3 - 5:1. Вміст загального SO2 складав 27 г/дм3 - С, тривалість - 60 хв. За досліджених умов варіння, ВНФ мав наступні характеристики: вихід - 59,84 %, вміст залишкового лігніну - 2,49 % від маси абсолютно-сухої сировини, міцність на розрив - 9774 м, міцність на злам при багатократних перегинах - 485 ч.п.п., опір продавлювання - 488 кПа, опір роздиранню - 540 мН. Одержаний нейтрально-сульфітний ВНФ із сорго багаторічного було використано для отримання лабораторних відливок паперу для гофрування в композиції з макулатурою марки МС-5Б-3. Зразки паперу виготовлялися масою 125 г/м2 не проклеєними різного композиційного складу з попереднім розмелюванням волокнистої маси до ступеня млива 35 2 0ШР. Результати досліджень показали, що використання нейтрально- сульфітної целюлози із сорго багаторічного в композиції з макулатурою марки МС-5Б-3 в кількості 75 % від маси абс. сухої сировини дозволяє одержати папір для гофрування марки Б1, а в кількості 50 % – марки Б2, який відповідає усім вимогам ГОСТ 7377-85. Нейтрально-сульфітну целюлозу, одержану ступеневим варінням з концентрацією 30 г/дм3 , тривалістю 60 хв при температурі 120 оС і 30 хв при температурі 180 оС з виходом 62,75 % і вмістом залишкового лігніну - 2,49 % вибілювали без використання шкідливих хлорвмісних сполук за схемою Q-П-К: де Q – обробка недеревної целюлози трилоном Б; П – пероксидне вибілювання з витратами Н2О2 3 % від маси абс.сух. сировини; К- кислотування. Після вибілювання білість целюлози склала 84 %. Практичну придатність одержаної вибіленої целюлози випробувано у виробництві офсетного паперу. Зразки паперу виготовлялися масою 70 г/м2 з розмеленої маси до ступеня млива 35 2 0ШР з різним співвідношенням у композиції сульфатної хвойної целюлози і целюлози із сорго багаторічного. Встановлено, що використання в композиції офсетного паперу 30 % вибіленої нейтрально-сульфітної целюлози дозволяє одержати лабораторні зразки офсетного паперу №2 марки А згідно ГОСТ 9094-89. Проведені дослідження показали, що ВНФ, одержані нейтрально- сульфітним способом делігніфікації з соломи маловивченої рослини – сорго багаторічного можуть бути використані у виробництві паперу для гофрування та офсетного паперу.

    Переглянути
  • ХІМІЧНИЙ СКЛАД ПРЕДСТАВНИКІВ РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ

    Картонно-паперова продукція широко використовується у побуті та промисловості. Головним сировинним джерелом у світовій целюлозно- паперовій промисловості залишається волокнисті напівфабрикати (ВНФ) із деревини. Для країн, з не великими деревини, альтернативою для виробництва ВНФ можуть бути стебла недеревної рослинної сировини (НДРС). НДРС мають деякі відмінності у хімічному складі у порівнянні з деревиною і тому потребують вивчення вмісту основних компонентів їх складу. Метою роботи було дослідження хімічного складу нових для целюлозно-паперової промисловості представників НДРС для визначення можливості їх використання для одержання ВНФ для виробництва паперу і картону. До їх числа відносяться наведені в таблиці представники НДРС. В таблиці наведено хімічний склад досліджених рослин і для порівняння - представників хвойної (ялина) та листяної (береза) деревини. Як видно із даних таблиці, представники НДРС характеризуються значно більшим, ніж у деревині, вмістом речовин які екстрагуються лугом. При екстракції рослинної сировини 1 % розчином лугу в розчин переходять не тільки екстрактивні речовини (крохмаль, пектини, барвники, таніди), але також частина геміцелюлоз та низькомолекулярна фракція целюлози. Такі результати свідчать про те, що проведення процесів одержання ВНФ у лужному середовищі буде призводити до меншого їх виходу, ніж із деревини. Головні хімічні реакції, що відбуваються у технологічних процесах одержання ВНФ, направлені на вилучення лігніну із рослинної сировини. За вмістом лігніну дослідженні представники НДРС мають меншу кількість (за виключенням рижію посівного), аніж хвойна і листяна деревина, а значить будуть потребувати менших витрат хімікатів на процес їх делігніфікації. Відносно великий вміст в цих НДРС основного для целюлозо-паперового виробництва компоненту – целюлози свідчить про можливість їх використання в якості альтернативної сировини для целюлозо-паперової галузі. Разом з тим, порівнюючи хімічний склад наведених в таблиці рослин, можна зробити висновок про меншу придатність для виробництва ВНФ таких досліджених представників НДРС, як: канатник, рижій посівний та сильфій суцільнолистий.

    Переглянути
  • КИСЛОТНИЙ ГІДРОЛІЗ ВОЛОКОН БАВОВНИ

    Підйом рівня життя населення вимагає зростання обсягів випуску товарів широкого вжитку, зокрема целюлозовмісної продукції. Целюлоза є найпоширенішим відновлюваним рослинним органічним полімером на Землі. Щорічний її кругообіг становить 230 млрд.т, з яких 170 млрд.т целюлози утворюється на суші. Целюлоза є головним структурним полісахаридом клітинних стінок рослинних клітин, а продукція з неї знаходить широке застосування у багатьох галузях промисловості та побуті. Для виробництва целюлози використовується, в основному, деревина, обсяги переробки якої не можуть забезпечити зростаючі потреби виробництва. Для таких країн, які не мають великих запасів вільної деревини, зокрема України, перспективним є використання для виробництва целюлозовмісної продукції недеревної рослинної сировини. Потенційні ресурси недеревної рослинної сировини постійно поновлюються і становлять більше 1 млрд. т. на рік [1]. Серед недеревної рослинної сировини найбільше застосування отримали стебла злакових і технічних культур. До останніх відносяться зокрема бавовна, яка має високий вміст целюлози (до 100 %) і низькій вміст нецелюлозних компонентів (лігніну, екстрактивних і мінеральних речовин), що дозволяє використовувати волокна бавовни для подальшої переробки у товари хімічної і фармацевтичної промисловостей, а також у медицині. До препаратів целюлози, які використовуються у медицині, висуваються жорсткі вимоги до її хімічної чистоти, зокрема целюлоза повинна містити мінімальні кількості нецелюлозних компонентів. Тому в роботі для зменшення вмісту лігніну, екстрактивних і мінеральних речовин у волокнах бавовни досліджувався кислотний гідроліз [2]. Як вихідну сировину використали медичну вату виробництва ПП «БФ «Леон-Фарм» зі 100% бавовни у вигляді спресованих рулончиків. Перед використанням вату подрібнили на шматочки розміром не більше 5х5 мм. Кислотний гідроліз волокон бавовни проводили із застосуванням соляної кислоти з концентрацією 3, 5, і 7% на водяній бані за гідромодулем 5:1 при підтримці постійної температури 85±5°С. Після витримки необхідного часу (від 30 до 90 хвилин) оброблена сировина переноситься на воронку Бюхнера і за допомогою колби Бюнзена відмивається до нейтрального середовища підігрітою дистильованою водою. Після промивання промита целюлоза висушувалась на повітрі впродовж декількох діб і визначалися основні показники якості отриманого продукту, результати яких наведено у таблиці. Як видно із наведених даних, із збільшенням тривалості обробки та використанням кислоти більшої концентрації поглиблюється процес гідролізу целюлозних волокон, що призводить до розриву l-4 глікозидних зв'язків у елементарних ланках ангідро-β-D-глюкопіранози макромолекул целюлози, а це, в свою чергу, зменшує ступінь полімеризації (молекулярну масу) целюлози, покращує процес виведення залишків целюлози і мінеральних речовин у розчин. При цьому вихід целюлози і вміст ά- целюлози закономірно зменшуються (на 15-25 % і 1,3-8,2 %, відповідно, від значень у вихідній сировині). Більш суттєві зміни відбуваються із вмістом залишкового лігніну – його вміст зменшується майже на 55% відносно початого значення в бавовні, а зольність продукту після гідролізу зменшується на половину відносно вмісту мінеральних речовин у бавовні. Таким чином, кислотний гідроліз дозволяє суттєво покращувати хімічний склад бавовни і може бути рекомендований для підприємств хімічної промисловості.

    Переглянути
  • ОДЕРЖАННЯ ЛЛЯНОЇ ЦЕЛЮЛОЗИ ПЕРОЦТОВИМ СПОСОБОМ ДЕЛІГНІФІКАЦІЇ

    У світовій целюлозно-паперовій промисловості спостерігається тенденція зростання частки недеревної рослинної сировини у загальному обсязі рослинної сировини, що переробляється на целюлозу та інші види волокнистих напівфабрикатів. До представників недеревної рослинної сировини, які отримали найбільше поширення в галузі, відносяться стебла злакових і технічних культур. До останніх належать, зокрема лляні волокна, за виробництвом яких Україна входить до провідних країн світу [1, 2]. Найбільш розповсюджені у світовій практиці сульфатний і сульфітний способи варіння целюлози забруднюють довкілля шкідливими викидами. Тому в роботі досліджено процес делігніфікації волокон льону у середовищі оцтова кислота – пероксид водню - вода із використанням різних каталізаторів. Для цього використовували попередньо подрібнені волокна льону довжиною до 10 ±5 мм, які мали наступний хімічний склад: вміст целюлози – 67,0 %, лігніну – 10,4 %, смол, жирів, восків – 4,3 %, пентозанів – 11,3 %, золи – 2,0 %. Варіння целюлози в лабораторних умовах проводилось у термостійких скляних колбах ємністю 0,5 дм3 , з’єднаних із зворотними холодильниками. Приготування варильного розчину проводилось змішуванням розчинів оцтової кислоти і попередньо охолодженого до 0—2 °С 30 %-го пероксиду водню та його відстоюванням впродовж двох - чотирьох діб для досягнення необхідної концентрації пероцтової кислоти (близько 8,0 %) . Делігніфікація волокон льону проводилась за температури – 98 0С, гідромодуля 15:1 і тривалості від 60 до 180 хв. Варіанти варіння і показники якості лляної целюлози наведено в таблиці. Як видно із даних таблиці, використання сполук металів перемінної валентності (вольфраму і молібдену) та сірчаної кислоти як каталізатора прискорює процес делігніфікації волокон льону, що підтверджується меншим вмістом залишкового лігніну і мінеральних речовин у порівнянні з аналогічним варінням без каталізатору. За даними експериментальних досліджень кращі результати отримано під час проведення пероцтового варіння волокон льону впродовж 180 хв. за варіантами 3 та 4. Однак використання сірчаної кислоти як каталізатору призводить до пожовтіння лляних ВНФ і тому варіння рекомендується проводити за варіантом 3 з 2% молібдату натрію від абсолютно сухої сировини (а.с.с.).

    Переглянути
  • КИСЛОТНИЙ ГІДРОЛІЗ ВОЛОКОН БАВОВНИ

    Підйом рівня життя населення вимагає зростання обсягів випуску товарів широкого вжитку, зокрема целюлозовмісної продукції. Целюлоза є найпоширенішим відновлюваним рослинним органічним полімером на Землі. Щорічний її кругообіг становить 230 млрд.т, з яких 170 млрд.т целюлози утворюється на суші. Целюлоза є головним структурним полісахаридом клітинних стінок рослинних клітин, а продукція з неї знаходить широке застосування у багатьох галузях промисловості та побуті. Для виробництва целюлози використовується, в основному, деревина, обсяги переробки якої не можуть забезпечити зростаючі потреби виробництва. Для таких країн, які не мають великих запасів вільної деревини, зокрема України, перспективним є використання для виробництва целюлозовмісної продукції недеревної рослинної сировини. Потенційні ресурси недеревної рослинної сировини постійно поновлюються і становлять більше 1 млрд. т. на рік [1]. Серед недеревної рослинної сировини найбільше застосування отримали стебла злакових і технічних культур. До останніх відносяться зокрема бавовна, яка має високий вміст целюлози (до 100 %) і низькій вміст нецелюлозних компонентів (лігніну, екстрактивних і мінеральних речовин), що дозволяє використовувати волокна бавовни для подальшої переробки у товари хімічної і фармацевтичної промисловостей, а також у медицині. До препаратів целюлози, які використовуються у медицині, висуваються жорсткі вимоги до її хімічної чистоти, зокрема целюлоза повинна містити мінімальні кількості нецелюлозних компонентів. Тому в роботі для зменшення вмісту лігніну, екстрактивних і мінеральних речовин у волокнах бавовни досліджувався кислотний гідроліз [2]. Як вихідну сировину використали медичну вату виробництва ПП «БФ «Леон-Фарм» зі 100% бавовни у вигляді спресованих рулончиків. Перед використанням вату подрібнили на шматочки розміром не більше 5х5 мм. Кислотний гідроліз волокон бавовни проводили із застосуванням соляної кислоти з концентрацією 3, 5, і 7% на водяній бані за гідромодулем 5:1 при підтримці постійної температури 85±5°С. Після витримки необхідного часу (від 30 до 90 хвилин) оброблена сировина переноситься на воронку Бюхнера і за допомогою колби Бюнзена відмивається до нейтрального середовища підігрітою дистильованою водою. Після промивання промита целюлоза висушувалась на повітрі впродовж декількох діб і визначалися основні показники якості отриманого продукту, результати яких наведено у таблиці. Як видно із наведених даних, із збільшенням тривалості обробки та використанням кислоти більшої концентрації поглиблюється процес гідролізу целюлозних волокон, що призводить до розриву l-4 глікозидних зв'язків у елементарних ланках ангідро-β-D-глюкопіранози макромолекул целюлози, а це, в свою чергу, зменшує ступінь полімеризації (молекулярну масу) целюлози, покращує процес виведення залишків целюлози і мінеральних речовин у розчин. При цьому вихід целюлози і вміст ά- целюлози закономірно зменшуються (на 15-25 % і 1,3-8,2 %, відповідно, від значень у вихідній сировині). Більш суттєві зміни відбуваються із вмістом залишкового лігніну – його вміст зменшується майже на 55% відносно початого значення в бавовні, а зольність продукту після гідролізу зменшується на половину відносно вмісту мінеральних речовин у бавовні. Таким чином, кислотний гідроліз дозволяє суттєво покращувати хімічний склад бавовни і може бути рекомендований для підприємств хімічної промисловості.

    Переглянути
  • ОДЕРЖАННЯ ЛЛЯНОЇ ЦЕЛЮЛОЗИ ПЕРОЦТОВИМ СПОСОБОМ ДЕЛІГНІФІКАЦІЇ

    У світовій целюлозно-паперовій промисловості спостерігається тенденція зростання частки недеревної рослинної сировини у загальному обсязі рослинної сировини, що переробляється на целюлозу та інші види волокнистих напівфабрикатів. До представників недеревної рослинної сировини, які отримали найбільше поширення в галузі, відносяться стебла злакових і технічних культур. До останніх належать, зокрема лляні волокна, за виробництвом яких Україна входить до провідних країн світу [1, 2]. Найбільш розповсюджені у світовій практиці сульфатний і сульфітний способи варіння целюлози забруднюють довкілля шкідливими викидами. Тому в роботі досліджено процес делігніфікації волокон льону у середовищі оцтова кислота – пероксид водню - вода із використанням різних каталізаторів. Для цього використовували попередньо подрібнені волокна льону довжиною до 10 ±5 мм, які мали наступний хімічний склад: вміст целюлози – 67,0 %, лігніну – 10,4 %, смол, жирів, восків – 4,3 %, пентозанів – 11,3 %, золи – 2,0 %. Варіння целюлози в лабораторних умовах проводилось у термостійких скляних колбах ємністю 0,5 дм3 , з’єднаних із зворотними холодильниками. Приготування варильного розчину проводилось змішуванням розчинів оцтової кислоти і попередньо охолодженого до 0—2 °С 30 %-го пероксиду водню та його відстоюванням впродовж двох - чотирьох діб для досягнення необхідної концентрації пероцтової кислоти (близько 8,0 %) . Делігніфікація волокон льону проводилась за температури – 98 0С, гідромодуля 15:1 і тривалості від 60 до 180 хв. Варіанти варіння і показники якості лляної целюлози наведено в таблиці. Як видно із даних таблиці, використання сполук металів перемінної валентності (вольфраму і молібдену) та сірчаної кислоти як каталізатора прискорює процес делігніфікації волокон льону, що підтверджується меншим вмістом залишкового лігніну і мінеральних речовин у порівнянні з аналогічним варінням без каталізатору. За даними експериментальних досліджень кращі результати отримано під час проведення пероцтового варіння волокон льону впродовж 180 хв. за варіантами 3 та 4. Однак використання сірчаної кислоти як каталізатору призводить до пожовтіння лляних ВНФ і тому варіння рекомендується проводити за варіантом 3 з 2% молібдату натрію від абсолютно сухої сировини (а.с.с.).

    Переглянути
  • ВПЛИВ АКРИЛОВОГО ПОКРИТТЯ НА ПРОЗОРІСТЬ НАНОЦЕЛЮЛОЗНИХ ПЛІВОК

    Останнім часом активно розробляються матеріали з розмірами частинок не більше 100 нм (наноматеріали), які проявляють особливі оптичні, механічні, магнітні, реологічні та інші властивості [1]. До числа наноматеріалів відносяться широкий спектр продуктів, серед яких одне з лідируючих місць займає наноцеллюлоза. Наноцеллюлоза дозволяє замінити матеріали, які погано або зовсім не розкладаються природним шляхом, і може використовуватися при розробці гнучких основ органічних світлодіодів, гнучких екранів телефонів і телевізорів, застосуванні її в електроніці, медицині, харчовій, фармацевтичній, паперовій промисловостях. Наприклад, оптично прозорі плівки із наноцелюлози мають низький коефіцієнт термічного розширення, високі значення модуля Юнга і міцності на розрив [2]. Метою дослідження було вивчення впливу акрилового покриття на прозорість наноцелюлозних плівок із сульфатної целюлози та оцінка їх якісних показників. Для отримання оптично прозорих плівок було проведено обробку Архангельської сульфатної целюлози за описаною раніше методикою [3]. Прозорість отриманих зразків становила 42 – 69 % в залежності від товщини плівок, яка змінювалась від 20 до 60 мкм. Акрилову смолу марки «Джила» (Gla. UV gel) наносили тонким шаром, висушували під дією ультрафіолету та закріплювали спеціальним розчином. Прозорість вимірювали на спектрофотометрі 4802 (UNICO). Нанесення додаткового акрилового покриття на наноцелюлозні плівки призводить до суттєвого збільшення товщини плівки (на 200 – 300%). За рахунок цього зростає розривне зусилля в 2 рази, яке потрібно прикласти для руйнування зразка, але зменшується значення модуля міцності на розрив та модуля Юнга майже у 2 рази. При цьому прозорість зразків наноцелюлозних плівок з високим початковим значенням прозорості у видимій області спектру збільшується на 0,5 – 1,0 %. В приграничній ультрафіолетовій області (380 нм) прозорість плівок з акриловим покриттям зменшується в 2 – 3 рази, а потім різко зростає за довжини хвилі близько 400 нм (прозорість плівок після нанесення покриття різко зростають саме в цій точці). За довжини хвилі 750 нм спостерігається максимум прозорості зразків у видимій області, яка збільшується на 1,5 – 2,0 % у порівнянні з необробленими смолою зразками. Для зразка з вихідною прозорістю 42,0 % з довжиною хвилі 600 нм, нанесення смоли позитивно впливає на показник світлопропускання і прозорість збільшується до 57,1%. Отримані результати свідчать про те, що обробка зразків наноцелюлозних плівок акриловою смолою дозволяє підвищити прозорість плівок з низькою початковою прозорістю, але зменшує їх фізико-механічні показники.

    Переглянути
  • ОДЕРЖАННЯ ОКСИЦЕЛЮЛОЗИ ІЗ БАВОВНИ З ВИКОРИСТАННЯМ ПЕРОКСИДУ ВОДНЮ

    Одним з перспективних напрямів використання целюлози є хімічна її переробка для одержання похідних целюлози, що мають спеціальні особливі властивості [1]. До числа модифікованих целюлоз відноситься оксицелюлоза, яка має медичне застосування як протипухлинний, кровоспинний, ранозагоювальний препарат [2]. Оксицелюлоза утворюється за рахунок введення в молекулу целюлози нових карбоксильних груп шляхом окиснення гідроксильних груп у шостого атому вуглецю елементарної ланки целюлози. В залежності від виду окисника і технологічних параметрів окиснення отримують оксицелюлозу із різним вмістом карбоксильних груп і, відповідно, різними властивостями. У роботі досліджено процес окиснення целюлози розчинами пероксиду водню і вплив параметрів окиснення на показники одержаної оксицелюлози. Як вихідну сировину використали медичну вату виробництва ПП БФ «Леон Фарм». Перед використанням бавовну подрібнили на шматочки розміром не більше 5х5 мм. Для окиснення целюлози застосовували розчини пероксиду водню різної концентрації - від 5 до 25 %. Гідромодуль для проведення окиснення становив 10:1. Окиснення проводили за температури від 20°С до 80°С впродовж 60хв. Одержаний продукт промивали на воронці Бюнзена підігрітою дистильованою водою за допомогою колби Бюнзена до нейтрального середовища та сушили на повітрі. Значення показників одержаного продукту наведено у таблиці.Як видно з наведених даних, вихід оксицелюлози знижується зі збільшенням концентрації пероксиду водню. Для отримання оксицелюлози з підвищеними значеннями вмісту карбоксильних груп процес окиснення пероксидом водню бавовняної целюлози рекомендується проводити за підвищеної температури, наприклад, за температури 80° С та концентрації пероксиду водню 25% впродовж 60 хв. Проведення процесу окиснення пероксидом водню бавовняної целюлози за таких умов дозволяє отримати оксицелюлозу із вмістом карбоксильних груп до 0,7 %.

    Переглянути
  • ОДЕРЖАННЯ ОКСИЦЕЛЮЛОЗИ ІЗ БАВОВНЯНИХ ВОЛОКОН З ВИКОРИСТАННЯМ ОКСОНУ

    Целюлоза є найбільш розповсюдженим і відновлюваним біополімером на планеті [1]. Розробка методів синтезу похідних целюлози, що характеризуються бактерицидними властивостями, дозволяє створювати нові види целюлозних матеріалів, які можуть ефективно використовуватися у різних галузях промисловості, побуті, медицині [2]. За рахунок окиснення гідроксильних груп елементарних ланок целюлози одержують так звану оксицелюлозу, яка характеризується бактерицидними властивостями. В залежності від виду окисника і технологічних параметрів окиснення отримують оксицелюлозу із різним вмістом карбоксильних груп і, відповідно, різними антимікробними властивостями. У роботі досліджено процес окиснення целюлози із бавовняних волокон розчинами Оксону (2KHSO5 *KHSO4 *K2SO4), активним компонентом якого є калієва сіль кислоти Каро - моноперсульфат калію KHSO5. Оскільки Оксон є слабким окисником [3], то для інтенсифікації процесу окиснення бавовняних волокон запропоновано додаткове барботування кисню повітря через досліджений розчин целюлози. Для цього застосовували установку, яка складається із компресору, круглодонної колби, водяної бані та з’єднувальних гумових і скляних трубок. Перед використанням бавовняні волокна механічно подрібнили до розмірів довжиної не більше 5 мм і зберігали в ексикаторі для забезпечення постійної вологості. Окиснення волокон бавовни проводилося з витратами окисника від 100 до 300 % від абсолютно-сухої целюлози за температури 20 і 40 °С та тривалості від 1 до 5 годин. Залежність вмісту карбоксильних груп оксицелюлози від тривалості процесу окиснення наведено на рис. 1. унок 1 – Залежність вмісту СООН груп від тривалості окиснення за різних температур та витрат концентрацій окисника : 1 – Оксон 100%, 20°С; 2 – Оксон 100%, 40 °С; 3 – Оксон 200%, 30 °С, 4 – 300%, 20°С; 5 – Оксон 300%,40°С. Як видно з наведених даних, вміст карбоксильних груп збільшується за збільшення тривалості процесу окиснення. При цьому для отримання оксицелюлози з підвищеними значеннями вмісту карбоксильних груп процес окиснення целюлози Оксоном рекомендується проводити за підвищеної температури і тривалості. Проведення процесу окиснення Оксоном бавовняної целюлози за таких умов дозволяє отримати оксицелюлозу із вмістом карбоксильних груп до 1,54 %.

    Переглянути
  • ОДЕРЖАННЯ ПШЕНИЧНОЇ ЦЕЛЮЛОЗИ ДЛЯ ХІМІЧНОЇ ПЕРЕРОБКИ

    Основною сировиною для отримання целюлози різного призначення є хвойна та листяна деревина. Оскільки її запаси і приріст не забезпечують зростаючі потреби у виробництві картонно-паперової і хімічної продукції, існує потреба в альтернативних джерелах сировини, до яких відносяться однорічні рослини, зокрема, стебла злакових культур [1]. Метою даної роботи є одержання екологічно більш чистим способом солом’яної целюлози для подальшої її хімічної переробки. Для цього проводили варіння целюлози пероцтовим способом з використанням розчинів льодяної оцтової кислоти і пероксиду водню у співвідношенні 70 : 30 за температури 95 ºС і гідромодуля 10:1. Для зменшення вмісту екстрактивних речовин проведена попередня лужна обробка подрібнених стебел соломи пшениці 5 % розчином NaOH. Результати дослідження впливу тривалості пероцтового варіння на показники якості пшеничної целюлози наведено нижче. Таким чином, проведенням лужної обробки і пероцтового варіння отримана солом’яна целюлоза, яку можна використовувати для подальшої хімічної переробки.

    Переглянути
  • ТЕХНОЛОГІЯ ОТРИМАННЯ МІКРОКРИСТАЛІЧНОЇ ЦЕЛЮЛОЗИ ІЗ ВОЛОКОН КОНОПЕЛЬ

    Мікрокристалічна целюлоза (МКЦ) є продуктом хімічної деструкції целюлози, який має високий ступінь чистоти та високий вміст упорядкованої частини целюлози з кристалографічною орієнтацією макромолекул. МКЦ характеризується хімічною стійкістю, нерозчинністю у воді та в органічних розчинниках, відсутністю смаку, запаху та забарвлення, що дозволяє використовувати її в якості наповнювача, стабілізатора та емульгатора в харчовій, косметичній і фармацевтичній промисловості [1]. Україна відноситься до аграрних країн, де щорічно вирощують мільйони тон сільськогосподарських рослин, у процесі переробки яких утворюється велика кількість целюлозовмісних відходів, що є альтернативними джерелами сировини для одержання целюлози. Недеревна рослинна сировина, зокрема волокна конопель, характеризується значно підвищеним, порівняно з деревною, вмістом золи, що зумовлює необхідність проведення додаткових стадій обробки для зниження зольності МКЦ до рівня вимог стандартів [2, 3]. Тому метою дослідження є розробка технології отримання МКЦ із волокон конопель та оцінка її відповідності вітчизняним і міжнародним стандартам. Для досягнення необхідних показників якості МКЦ вихідну сировину обробляли за запропонованою технологією. Волокна конопель перед дослідженням очищали від костриці та подрібнювали до однорідних частин довжиною 3…5 мм. Для зниження вмісту мінеральних речовин попередню екстракцію подрібнених волокон конопель проводили розчинами КOH різної концентрації протягом 30…210 хв. за температури 95 °С та гідромодуля 10:1. Після цього з метою зменшення вмісту лігніну та мінеральних речовин провели процес варіння целюлози розчином мурашиної кислоти (85 %) та розчином Н2О2 (30 %) у співвідношенні 50:50 за гідромодуля 10:1 та температури 100 °С впродовж 60…210 хв. Наступною стадією був процес хелатування отриманої в результаті варіння целюлози розчином трилону Б з витратою 10 % від а.с.в. за температури 50 °С, рН = 3 протягом 30 хв. Для зниження ступеня полімеризації МКЦ провели гідроліз целюлози розчином CH2CООН та розчином Н2О2 у співвідношенні 50:50 протягом 90, 120 та 150 хв. за гідромодуля 10:1 та температури 100 °С.Отримані результати свідчать про те, що за показниками якості одержані зразки відповідають вимогам МКЦ за ступенем полімеризації та зольністю технічних умов [2], але потребують проведення додаткових обробок для зменшення вмісту мінеральних речовин для досягнення вимог міжнародних стандартів [3].

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ОТРИМАННЯ НАНОЦЕЛЮЛОЗНИХ ПЛІВОК

    Наноматеріали із целюлози викликають значний інтерес завдяки унікальним механічним властивостям і низькому коефіцієнту термічного розширення [1]. Біонанокомпозити є більш економічно безпечними і мають низьку вартість, що свідчить про їх великий потенціал для заміни традиційних нафтохімічних матеріалів [2]. Наноцелюлоза знаходить широке застосування у технологічних процесах виробництва гнучких органічних світлодіодних дисплеїв, комірок сонячних батарей, в електроніці, медицині, фармацевтичній, паперовій промисловостях [3]. В роботі досліджена можливість отримання наноцелюлозних плівок гідролізом хвойної вибіленої сульфатної целюлозирозчинами сульфатної кислотирізної концентрації 30 – 65 %, температури (15 – 45 0С), тривалості (30 – 60 хв.) за різних значень гідромодуля (12:1 та 44:1). Прогідролізовану наноцелюлозну суспензію центрифугували тричі і направляли на стадію діалізу для досягнення нейтрального рН. Потім розчин наноцелюлози обробляли ультразвуком впродовж 30 хв. Отримували плівки висушуванням наноцелюлозної суспензії в чашках Петрі. В результаті проведених досліджень встановлено, що проведення кислотної обробки за високого ГМ (44:1)призводить до повного розчинення целюлози, що не дозволяє отримати наноцелюлозні плівки. В той же час, гідроліз хвойної вибіленої сульфатної целюлози розчином 65 % сульфатної кислоти за ГМ 12:1 отримані плівки, фізико-механічні показники яких наведено в табл. 1. Для отримання математичних залежностей фізико-механічні показники наноцелюлозних плівок (yі) від технологічних факторів процесу гідролізу (хі) побудовано план повного факторного експерименту типу 23 . В результаті статистичної математичної обробки в середовищі MathCAD одержано наступні адекватні рівняння регресії: В результаті проведення оптимізації отриманих рівнянь регресії визначено оптимальні значення технологічних параметрів процесу отримання наноцелюлози із хвойної вибіленої сульфатної целюлози. Таким значеннями є: концентрація сульфатної кислоти 65 %, гідромодуль 12:1, температура 45 0С, тривалість гідролізу 60 хв. і 30 хв. ультразвукової обробки.

    Переглянути
  • ХІМІЧНИЙ СКЛАД НОВИХ ПРЕДСТАВНИКІВ НЕДЕРЕВНОЇ РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ

    Целюлозно-паперову продукцію різних видів широко використовують у промисловості і побуті, що сприяє постійному розвитку світової целюлозно-паперової промисловості. Швидкі темпи зростання попиту на різні види целюлозно-паперової, а також дефіцит рослинної сировини, з якої вони виготовляються, зумовлюють необхідність використання нових джерел рослинної сировини, які мають здатність швидко відновлюватись. Для країн, що не мають великих вільних запасів деревини, альтернативною сировиною для виробництва ВНФ можуть бути стебла сільськогосподарських рослин та інших представників недеревної рослинної сировини. Основними перевагами недеревнох волокон є те, що їх переробка у волокнисту масу є більш економічною, можлива в невеликих об'ємах і за досить простими технологіями. Метою даної роботи було дослідження хімічного складу нових рослин, що тільки починають культивуватися в Україні, та у світовій практиці виробництва волокнистих напівфабрикатів не використовувалися. Для досліджнь використовували такі рослини як сильфій пронизанолистий та свербіга східна та елевсіна, які були надані співробітниками Національного ботанічного саду ім. М.М. Гришка В таблиці наведено дані про хімічний склад запропонованих рослин, які розглядаються як альтернатива найбільш поширеним породам деревини, для одержання волокнистих напівфабрикатів для виробництва картонно-паперової продукції. Хімічний склад недеревної рослинної сировини, % Сировина Целю- лоза Лігнін Розчинність у Смоли, жири, воски Пенто- зани Золь- ність воді NaOH Ялина 46,1 28,5 7,3 18,3 2,9 10,7 0,2 Береза 41,0 21,0 2,2 11,2 1,8 28,0 0,5 Елевсіна 31,2 22,4 37,8 55,1 1,2 19,3 2,1 Сильфій пронизано- листий 27,2 23,8 23,4 43,8 1,3 21,1 4,1 Свербіга 36,4 20,5 25,4 35,7 1,4 19,9 4,8

    Переглянути
  • Одержання волокнистого напівфабрикату окисною делігніфікацією короткого лляного волокна

    Досліджено одержання волокнистих напівфабрикатів із короткого лляного волокна пероксидним варильним розчином у кислому середовищі. Вивчено вплив на властивості волокнистого напівфабрикату концентрації пероксиду водню у варильному розчині й витрати сірчаної кислоти. Установлено позитивний ефект від використання змішаного каталізатора на вихід волокнистого напівфабрикату і вміст в ньому лігніну під час окисної делігніфікації короткого лляного волокна.

    Переглянути
  • Використання регенерованого розчинника для одержання волокнистих напівфабрикатів

    Досліджено хімічний склад відпрацьованих чорних лугів після органосольвентної делігніфікації сіди багаторічної. Проведено регенерацію органічного розчинника дистиляцією з відпрацьованих розчинів. Досліджено вплив використання регенерованого розчинника на якість волокнистих напівфабрикатів, одержаних органосольвентною делігніфікацією сіди багаторічної. Визначено оптимальну витрату регенерованого розчинника для варіння.

    The chemical composition of waste liquors after organosolvent delignification of sida perennial was studied. The recovery of solvent from waste liquor by distillation was carried out. Its influence on quality of pulp obtained after organosolvent delignification of sida perennial was researched. The optimum consumption of recovered solvent was determined.

    Переглянути
  • Модифікований asae-спосіб делігніфікації пшеничної соломи

    Досліджено вплив технологічних параметрів модифікованого лужно-сульфітно-спиртового способу делігніфікації на якість органосольвентних солом’яних волокнистих напівфабрикатів. Визначено показники вибірковості розчинення лігніну. Розраховано кінетичні характеристики процесу варіння рослинної сировини. Показано придатність одержаних напівфабрикатів для виробництва тарного картону й писального паперу.

    The effect of basic technological parameters of modified alkaline-sulfite-alcohol delignification on quality of straw pulps was explored. The indexes of lignin dissolution selectivity were determined. The kinetic parameters were calculated. The availabilities of organic-solvent straw pulp to produce cardboard and writing papers were shown.

    Переглянути
  • Одержання волокнистих напівфабрикатів із нових рослин

    Досліджено вплив технологічних параметрів одержання целюлози із мальви мелюки й сіди багаторічної нейтрально-сульфітним і лужно-сульфітно-спиртовим способами делігніфікації. Визначено фізико-механічні показники одержаних волокнистих напівфабрикатів. Розраховано кінетичні характеристики (константи швидкості та енергії активації) делігніфікації.

    It was considered an impact of gravitation compaction of the granulated material on contact electrical resistance in the graphitation kiln heat-generating cell. It is clarified the billets geometrical shape creates non-uniform compaction of the coke charge and thus arises an electrical contact resistance uneven distribution in the granulated layer.

    Переглянути
  • Одержання мікрокристалічної целюлози із короткого лляного волокна

    Доведено можливість делігніфікації короткого лляного волокна варильними розчинами пероксиду водню й пероцтової кислоти з використанням каталізаторів. Досліджено гідроліз лляної целюлози для виробництва мікрокристалічної целюлози. Вивчено вплив на її властивості параметрів гідролізу.

    The possibility of short flax fiber delignification by digestion liquor of hydrogen peroxide and peracetic acid with the application of catalysts was shown. The hydrolyze process of flax cellulose for the microcrystalline cellulose production was investigated. The influence of the parameters of hydrolyze process on microcrystalline cellulose properties was studied.

    Переглянути
  • Використання лляної целюлози для виробництва колоксиліну й нітроцелюлозного лаку

    Досліджено вплив складу нітруючої суміші, температури й часу на нітрування вибіленої лляної целюлози. Показана можливість використання натронної вибіленої лляної целюлози для виробництва лакового колоксиліну й нітроалкідного лаку типу НЦ-218.

    he influence of nitration mixes content, temperatures and durations on nitration process of bleached linen cellulose is investigated. Possibility of soda bleached linen cellulose application for varnish of colloxylin and the nitroalkide varnish manufacture is shown.

    Переглянути