авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Влияние условий варки на свойства и белимость лиственной сульфатной целлюлозы

-- [ Страница 3 ] --

Эта закономерность нарушается только при максимальной концентрации активной щелочи 55 г/л и температуре варки 170 С, когда достаточно четко проявляется тенденция к увеличению относительного содержания лигнина к завершению стоянки на конечной температуре.

а б
в г

Рисунок 5 - Влияние продолжительности и температуры варки на изменение содержания остаточного лигнина лиственной сульфатной целлюлозы (обозначения см. на рисунке 1)

Полученные данные (рисунок 5) подтверждают ранее сделанное заключение о целесообразности проведения сульфатной варки лиственной целлюлозы при температуре не выше 160 С и начальной концентрации активной щелочи не менее 52 г/л. Следует также отметить несоответствие характера изменения числа Каппа целлюлозы и содержания в ней остаточного лигнина, что особенно заметно при температуре варки 170 С.

Результаты экспериментов по оценке влияния факторов варки на образование групп гексенуроновых кислот представлены на рисунках 6 и 7.

Содержание групп НехА в лиственной небеленой целлюлозе зависит от условий варки. При конечной температуре варки 155…160 °С повышение начальной концентрации активной щелочи до 52…55 г/л приводит к снижению содержания групп НехА на 40…50 %, при 170 °С – еще на 30 %. Сопоставляя полученные данные, можно сделать вывод о том, что белизна целлюлозы не зависит от содержания групп НехА (таблица 5). Для образцов целлюлозы, полученных при температуре 155…165 С и гидромодуле 3 (таблица 6) характерны те же закономерности в изменении содержания лигнина и групп НехА.

а б
в г

Рисунок 6 - Влияние продолжительности и температуры варки на содержание групп НехА в лиственной сульфатной целлюлозе (обозначения см. на рисунке 1)

а б
в г

Рисунок 7 – Влияние начальной концентрации активной щелочи и температуры варки на содержание групп НехА : а - продолжительность варки 30 мин; б – 60мин; в – 90 мин; г – 120 мин; 1 -155 °С; 1 -160 °С; 3 – 165 °С

Анализ характеристик образцов целлюлозы, представленных в таблице 6, позволяет оценить вклад лигнина и групп НехА в величину числа Каппа. Практически не отмечено нарушений процесса делигнификации, т.е. при снижении числа Каппа уменьшается содержание остаточного лигнина. Процесс делигнификации нарушается, если в ходе варки не снижается содержание остаточного лигнина в целлюлозе, а уменьшение числа Каппа в данном случае, по-видимому, связано со снижением содержания групп НехА.

На основании изложенного можно предположить, что белимость лиственной сульфатной целлюлозы, полученной из смеси осины и березы, в большей степени зависит от содержания структуры остаточного лигнина и его реакционной способности, чем от содержания групп НехА.

Таблица 6 - Влияние параметров варки на характеристики лиственной сульфатной небеленой целлюлозы (ГМ 3)

Условия варки: Число Каппа Содержание в небеленой целлюлозе Белизна, %
Т, С Cнач, г/л , мин
лигнина, % НехА, ммоль/кг ЭВ, % , мл/г
155 53,3 53,3 56,7 56,7 60,0 60,0 60 90 60 90 60 90 24,0 17,4 19,4 17,9 18,5 16,0 2,48 1,22 2,02 1,26 2,01 1,18 43,6 38,3 38,3 37,8 41,6 38,2 1,01 1,04 1,05 1,04 0,85 0,85 1200 1200 1200 1100 1100 1100 86,6 87,1 87,0
160 53,3 53,3 56,7 56,7 60,0 60,0 60 90 60 90 60 90 22,2 15,7 19,0 14,5 18,3 13,8 2,13 1,62 1,70 1,57 1,93 1,32 39,5 24,0 36,5 32,3 28,3 21,0 1,00 0,83 1,05 1,02 0,93 0,92 1100 1200 1100 1000 1100 1000 86,7 87,6 87,5
165 53,3 53,3 56,7 56,7 60,0 60,0 60 90 60 90 60 90 19,2 16,1 18,6 13,6 17,8 12,0 2,20 - 2,32 1,31 2,33 1,3 22,6 23,1 22,1 17,0 18,7 19,7 0,85 0,95 0,87 0,75 0,92 0,84 1050 1100 1070 1000 1100 1030 86,8 86,2 85,9
  1. Влияние основных факторов варки на структуру

остаточного лигнина

В разделе представлены результаты анализа спектров ЯМР остаточных лигнинов, выделенных из целлюлоз, полученных в разных условиях варки и обладающих различной белимостью.

Повышение температуры варки от 160 до 170 °С, приводящее к существенному снижению белимости целлюлозы, оказывает влияние на структуру остаточного лигнина. Возрастает содержание СО групп, в том числе принадлежащих структурам хинонов и -эфиров. Одновременно повышается степень окисленности лигнинов, что выражается в увеличении содержания СООН групп. Можно отметить также некоторый рост содержания конденсированных структур в интервале 162-142 и 142-125 ppm. Аналогичные изменения в структуре остаточных лигнинов наблюдаются у образцов целлюлозы с различной белимостью, полученных при разных начальных концентрациях активной щелочи, а также у образцов с одинаковыми числами Каппа, но полученных при различных режимах варки.

4. Влияние параметров варки и породного состава на характеристики

деформативности и прочности лиственной сульфатной целлюлозы

4.1. Влияние основных параметров варки на показатели механической прочности и деформативности лиственной сульфатной целлюлозы

В данном разделе приведены данные о влиянии условий варки на деформационные и прочностные характеристики целлюлозы. Показатели механической прочности определены для образцов целлюлозы, полученных при продолжительности стоянки на конечной температуре в течение 90 минут. Результаты исследований представлены в таблице 7 и на рисунке 8.

а б
 в Влияние температуры на-29
в

Рисунок 8 - Влияние температуры на зависимости “” для лиственной сульфатной небеленой целлюлозы: а – температура варки 160 °; б – 165; в – 170 °С; 1- концентрация активной щелочи 40 г/л; 2 – 45 г/л; 3 – 50 г/л; 4 – 55 г/л

Данные таблицы 7 свидетельствуют о том, что показателем наиболее чувствительным к изменению условий варки в исследованном диапазоне является вязкость целлюлозы. Она существенно зависит от температуры варки. Условия варки не влияют на деформационные характеристики целлюлозы (рисунок 8).

Таблица 7 - Влияние условий варки на показатели небеленой лиственной целлюлозы

Т, С Cнач, г/л Показатели целлюлозы
число Каппа , мл/г L, м N, ч.д.п. R, мН
160 45 20,3 1000 12000 1100 480
52 16,3 1000 12000 900 430
55 14,6 900 12000 970 460
165 40 16,0 1000 13000 1200 380
45 16,0 900 13500 900 430
52 15,6 950 13500 900 440
55 14,8 800 13500 850 430
170 40 20,3 1100 13500 1000 450
45 18,2 750 13000 940 410
52 14,5 600 12000 750 430
55 13,3 600 11000 700 430

4.2. Влияние породного состава щепы на свойства лиственной сульфатной целлюлозы

Для исследования влияния породного состава лиственной древесины на показатели механической прочности целлюлозы были проведены варки щепы с различным содержанием березы и осины. Температура варок 160 С, концентрация активной щелочи 55 г/л, продолжительность стоянки 60 и 90 мин.

Результаты свидетельствуют о том, что при увеличении доли осиновой щепы изменяются характеристики механической прочности и фундаментальные свойства волокон. Уменьшаются средняя длина волокна, его собственная прочность, межволоконные силы связи и плотность. Целлюлоза из 100 %-ной осиновой древесины обладает более высокой способностью к размолу, более низкими показателями разрывной длины и сопротивления излому. Сопротивление раздиранию мало зависит от породного состава лиственной щепы. Увеличение продолжительности варки приводит к уменьшению влияния породного состава на стандартные показатели механической прочности.

Явный пик наблюдается при добавке осиновой древесины в количестве 50 % для характеристик деформативности. Осиновая целлюлоза обладает недостаточной упругостью и трещиностойкостью. Увеличение продолжительности варки приводит к росту показателей деформативности.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

  1. Определены оптимальные параметры варки, обеспечивающие получение лиственной сульфатной целлюлозы с повышенной белимостью из смеси березовой и осиновой древесины: температура варки 155…160 °С, начальная концентрация активной щелочи не менее 52 г/л при сульфидности белого щелока 20…28 %. Интервал значений числа Каппа 14…22 регулируется продолжительностью варки. Дополнительный прирост белизны при отбелке целлюлозы по схеме Д0–Щ1–Д1–Щ2–Д2 составляет 1,0…1,5 %.
  2. Основным фактором, влияющим на белимость лиственной сульфатной целлюлозы, в интервале значений числа Каппа 14…22, являются изменения в структуре остаточного лигнина, а не в содержании групп НехА. У образцов целлюлозы повышенной белимости в структуре остаточных лигнинов снижается содержание карбонильных групп (в том числе в составе хинонов), а также конденсированных структур типа дибензодиоксинов.

3. Снижение температуры варки от 170 до 160 °С при начальной концентрации активной щелочи не ниже 52 г/л способствует повышению реакционной способности лигнина.

4. Параметры варки, обеспечивающие высокую реакционную способность лигнина и белимость целлюлозы, одновременно приводят к повышению содержания групп НехА. Показано, что снижение содержания групп НехА за счет изменения условий варки нецелесообразно.

5. Снижение числа Каппа при высокой избирательности процесса сульфатной варки лиственной целлюлозы происходит в результате снижения содержания остаточного лигнина. При повышении температуры варки и нарушении избирательности процесса снижение числа Каппа происходит за счет снижения содержания групп НехА.

6. Повышение сульфидности белого щелока более 30 % при постоянной концентрации активной щелочи и прочих равных параметрах варки вызывает снижение белимости целлюлозы вследствие уменьшения концентрации эффективной щелочи, при этом конечная белизна снижается на 2,0…2,5 %.

7. Главным фактором, влияющим на деформационные и прочностные характеристики небеленой лиственной целлюлозы в исследованных условиях, является породный состав (соотношение содержания в щепе березы и осины). Для сохранения высокого уровня этих характеристик добавка осиновой древесины не должна превышать 50 %-го уровня.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

  1. Севастьянова, Ю.В. Влияние кислородно-щелочной обработки на белимость лиственной и хвойной целлюлозы [Текст] / Ю.В. Севастьянова, В.И. Комаров, Г.В. Комарова, Л.А. Миловидова, Т.А. Королева // Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения: материалы Междунар. конф. ИЭПС УрО РАН. – Архангельск: Изд-во “Правда Севера”, 2002. – С. 420 – 424.
  2. Севастьянова, Ю.В. Влияние начального значения рН и температурной обработки Д0 на эффективность делигнификации лиственной сульфатной целлюлозы [Текст] / Ю.В. Севастьянова, В.И. Комаров, Г.В. Комарова, Л.А. Миловидова, Т.А. Королева // Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов: сб. науч. тр. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. – Вып. 8. – С. 152 – 159.
  3. Севастьянова, Ю.В. Повышение эффективности использования пероксида водорода и диоксида хлора при отбелке лиственной сульфатной целлюлозы [Текст] / Ю.В. Севастьянова, В.И. Комаров, Г.В. Комарова, Л.А. Миловидова, Т.А. Королева, М.А. Холмова // Изв. высш. учеб. заведений. “Лесной журнал”. – 2003. – № 2-3. – С. 62 – 67. – ISSN 0536 – 1036.
  4. Севастьянова, Ю.В. Влияние условий сульфатной варки на химический состав и содержание групп гексенуроновой кислоты в лиственной целлюлозе [Текст] / Ю.В. Севастьянова, Л.А. Миловидова, Г.В. Комарова // Информ. сообщения: науч. тр. VIII Междунар. науч. техн. конф. РАР FOR. – Санкт-Петербург: Изд-во АО ВНИИБ, – 2004. – С. 31 – 34.
  5. Севастьянова, Ю.В. Особенности отбелки лиственной сульфатной целлюлозы [Текст] / Ю.В. Севастьянова, Т.А. Королева, Л.А. Миловидова, Г.В. Комарова, В.И. Комаров // Проблемы развития российской целлюлозно-бумажной промышленности: материалы Междунар. конф. М.: Изд-во РАО Бумпром, 2003. – С.65 – 68.
  6. Севастьянова, Ю.В. Влияние условий сульфатной варки на образование групп гексенуроновой кислоты лиственной целлюлозы [Текст] / Ю.В. Севастьянова, Л.А. Миловидова, Т.А. Королева, Г.В. Комарова // Охрана окружающей среды и рациональной использование природных ресурсов: сб. науч. тр. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2004. – вып. 9. – С. 230 – 234.
  7. Миловидова, Л.А. Влияние условий варки на белимость лиственной сульфатной целлюлозы [Текст] / Л.А. Миловидова, Г.В. Комарова, Т.А. Королева, Ю.В. Севастьянова // Целлюлоза. Бумага. Картон. – 2004. – № 9. – С. 64 – 65. – ISSN 0869 – 4923.
  8. Севастьянова, Ю.В. Особенности варки лиственной сульфатной целлюлозы [Текст] / Ю.В. Севастьянова, Т.А. Королева, Л.А. Миловидова, Г.В. Комарова // Целлюлоза. Бумага. Картон. – 2004. – № 9. – С. 80. – ISSN 0869 – 4923.
  9. Севастьянова, Ю.В. Влияние сульфидности белого щелока на выход и свойства лиственной сульфатной целлюлозы [Текст] / Ю.В. Севастьянова, Л.А. Миловидова, Г.В. Комарова, Т.А. Королева // Изв. высш. учеб. заведений. “Лесной журнал”. – 2005. – № 5 – С. 108 – 112. – ISSN 0536 – 1036.
  10. Севастьянова, Ю.В. Особенности делигнификации при варке и отбелке в современных технологических схемах производства сульфатной беленой целлюлозы [Текст] / Л.А. Миловидова, Г.В. Комарова, Ю.В. Севастьянова, Т.А. Королева, Т.Б. Печурина // Физикохимия лигнина: материалы Междунар. конф. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. – С. 114 – 115.
  11. Севастьянова Ю.В. Влияние условий сульфатной варки на содержание остаточного лигнина и групп гексенуроновых кислот в лиственной целлюлозе [Текст] / Ю.В. Севастьянова, Л.А. Миловидова, Г.В. Комарова, Т.А. Королева // Изв. высш. учеб. заведений. “Лесной журнал”. – 2006. – № 3 – С. 103 – 107. – ISSN 0536 – 1036.

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Снач, Скон – начальная и конечная концентрация активной щелочи в белом

щелоке (в ед. Na2O)

Т – конечная температура варки, °С

S – сульфидность белого щелока, %

– продолжительность стоянки на конечной температуре, мин

ГМ – гидромодуль варки

Д0, Д1, Д2 – ступени отбелки диоксидом хлора

Щ1, Щ2 – щелочные ступени отбелки

КF – фактор Каппа

НехА – группы гексенуроновых кислот

ЭВ – экстрактивные вещества, %

– вязкость целлюлозы, мл/г

L – прочность на разрыв и удлинение, м

N – прочность на излом при многократных перегибах, ч.п.д.

R - сопротивление раздиранию, мН

Р – сопротивление продавливанию, кПа

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью и подписями, просим направлять по адресу:

163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, АГТУ, диссертационный совет Д 212. 008. 02.



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.