Учёные ПНИПУ создали простой способ получения целлюлозы из берёзы
29.08.2023
Производство целлюлозы для химической переработки является очень важной отраслью в современном мире. Из данного материала не делают бумагу или картон, а производят более сложные продукты: порох, кино- и фотоплёнки, пластмассы, лаки, краски и другие изделия. Но на сегодняшний день процесс приготовления целлюлозы является довольно сложным и дорогим процессом, а некоторые компоненты дефицитные. Поэтому ведётся поиск более простых методов производства, которые смогут решить существующие проблемы. Учёные Пермского Политеха разработали способ получения целлюлозы для химической переработки из берёзовой древесины, который позволит заменить дефицитные материалы, а также удешевить процесс производства. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Учёными ПНИПУ получен патент Российской Федерации на изобретение способа получения целлюлозы для химической переработки № 2797173.
По словам политехников, традиционно для получения целлюлозы, применяемой для химической переработки, используют древесину ели или пихты. Запасы этих деревьев сильно снижены и постепенно истощаются. Поэтому учёные предлагают заменить их на берёзу, количество которой не уменьшается уже десятилетия. Но из-за замены основного материала изменится и способ производства целлюлозы.
— Режим варки березовой древесины отличается от еловой вследствие высокой плотности березы, из-за этого её необходимо пропитывать более длительное время. Но поскольку лиственная древесина варится легче хвойной, то в данном случае сокращается продолжительность всего процесса. Изобретение позволяет упростить изготовление целлюлозы для химической переработки благодаря усовершенствованию процесса отбелки и облагораживания для получения качественного целевого продукта. В случае реализации предлагаемой технологии предприятия смогут снизить свои затраты на производство продукции и очистку сточных вод, так как разработанный способ ещё и экологичнее существующих, — рассказывает доктор технических наук, профессор кафедры технологии полимерных материалов и порохов Фирдавес Хакимова.
Целлюлозу необходимого качества учёные получали варкой берёзовой щепы в автоклавах (сосуд для нагревания под давлением выше атмосферного при высокой температуре) с сульфитной варочной кислотой по разработанному ранее температурному графику. Выход небелёной целлюлозы после варки из берёзы выше, чем из хвойной древесины. Поскольку лиственные породы отличаются меньшей длиной волокон, то от небелёной берёзовой целлюлозы отделяли очень мелкое волокно в количестве 7-8%. Далее полученная масса подвергалась отбелке и облагораживанию. Предлагаемый метод отбеливания гораздо экономичнее и экологичнее традиционных, поэтому расходуется меньше химикатов, электроэнергии и пара, что позволяет снизить себестоимость продукции. Кроме того, новый оригинальный способ исключает образование хлорорганических компонентов в сточных водах и газовых выбросах отбельного цеха, что снижает затраты на их очистку.
Схема предлагаемого нового способа отбелки следующая: Пк-ЩГ-К-ГО-Г-К. Сначала идёт обработка пероксидом водорода в кислой среде, затем щёлочная обработка, кисловка, горячее облагораживание, отбелка гипохлоритом натрия и снова кисловка. Между всеми ступенями идёт промывка целлюлозы водой. Особенностью технологии является то, что в процессе не используется молекулярный хлор, применяется более простое оборудование и расходуются дешёвые химикаты (гипохлорит натрия).
Разработанный учёными ПНИПУ способ получения целлюлозы для химической переработки позволит снизить затраты предприятий на изготовление и себестоимость продукции. Кроме того, благодаря новому способу исчезает необходимость использовать дефицитные еловые и пихтовые деревья, что даёт возможность сохранить их запасы.
Учёными ПНИПУ получен патент Российской Федерации на изобретение способа получения целлюлозы для химической переработки № 2797173.
По словам политехников, традиционно для получения целлюлозы, применяемой для химической переработки, используют древесину ели или пихты. Запасы этих деревьев сильно снижены и постепенно истощаются. Поэтому учёные предлагают заменить их на берёзу, количество которой не уменьшается уже десятилетия. Но из-за замены основного материала изменится и способ производства целлюлозы.
— Режим варки березовой древесины отличается от еловой вследствие высокой плотности березы, из-за этого её необходимо пропитывать более длительное время. Но поскольку лиственная древесина варится легче хвойной, то в данном случае сокращается продолжительность всего процесса. Изобретение позволяет упростить изготовление целлюлозы для химической переработки благодаря усовершенствованию процесса отбелки и облагораживания для получения качественного целевого продукта. В случае реализации предлагаемой технологии предприятия смогут снизить свои затраты на производство продукции и очистку сточных вод, так как разработанный способ ещё и экологичнее существующих, — рассказывает доктор технических наук, профессор кафедры технологии полимерных материалов и порохов Фирдавес Хакимова.
Целлюлозу необходимого качества учёные получали варкой берёзовой щепы в автоклавах (сосуд для нагревания под давлением выше атмосферного при высокой температуре) с сульфитной варочной кислотой по разработанному ранее температурному графику. Выход небелёной целлюлозы после варки из берёзы выше, чем из хвойной древесины. Поскольку лиственные породы отличаются меньшей длиной волокон, то от небелёной берёзовой целлюлозы отделяли очень мелкое волокно в количестве 7-8%. Далее полученная масса подвергалась отбелке и облагораживанию. Предлагаемый метод отбеливания гораздо экономичнее и экологичнее традиционных, поэтому расходуется меньше химикатов, электроэнергии и пара, что позволяет снизить себестоимость продукции. Кроме того, новый оригинальный способ исключает образование хлорорганических компонентов в сточных водах и газовых выбросах отбельного цеха, что снижает затраты на их очистку.
Схема предлагаемого нового способа отбелки следующая: Пк-ЩГ-К-ГО-Г-К. Сначала идёт обработка пероксидом водорода в кислой среде, затем щёлочная обработка, кисловка, горячее облагораживание, отбелка гипохлоритом натрия и снова кисловка. Между всеми ступенями идёт промывка целлюлозы водой. Особенностью технологии является то, что в процессе не используется молекулярный хлор, применяется более простое оборудование и расходуются дешёвые химикаты (гипохлорит натрия).
Разработанный учёными ПНИПУ способ получения целлюлозы для химической переработки позволит снизить затраты предприятий на изготовление и себестоимость продукции. Кроме того, благодаря новому способу исчезает необходимость использовать дефицитные еловые и пихтовые деревья, что даёт возможность сохранить их запасы.
Марина Осипова © Вечерние ведомости
Читать этот материал в источнике
Читать этот материал в источнике
Два водителя травмировались сегодня на екатеринбургской улице
Четверг, 14 ноября, 21.23
Накануне вечером грузовики столкнулись в Белоярском районе
Четверг, 14 ноября, 20.45
В Курганской области свердловчанина осудили за контрабанду леса
Четверг, 14 ноября, 20.13