Получение соломенной целлюлозы в среде изобутанола

Проблематика. Зменшення витрат деревини та викидів шкідливих речовин у довкілля за рахунок екологічно безпечних способів делігніфікації рослинної сировини. Мета дослідження. Визначення впливу технологічних параметрів процесу одержання органосольвентної солом’яної пшеничної целюлози та дії каталізаторів (антрахінону і гідразину) на процес делігніфікації та основні показники якості целюлози, кінетичні показники. Методика реалізації. Варіння органосольвентної солом’яної целюлози з використанням каталізаторів проводили в стальних автоклавах об’ємом 0,25 дм³, занурених у гліцеринову баню за температури 140–180 °С упродовж 30–150 хв. Результати дослідження. Отримана органосольвентна солом’яна целюлоза з використанням як каталізатора антрахінону і гідразину характеризуються відповідно такими фізико-механічними показниками: розривна довжина – 7900–6900 м; індекс продавлювання – 4,33–4,52 кН/г; опір згину – 128–600 подвійних перегинів. Встановлено, що використання гідразину порівняно з антрахіноном дає змогу отримати целюлозу з меншим вмістом лігніну, золи та пентозанів. Визначено, що процес делігніфікації в системі ізобутанол–КОН–вода–каталізатор описується кінетичним рівнянням другого порядку. Розраховано кінетичні характеристики (константи швидкості та енергії активації) процесу делігніфікації пшеничної соломи і показники вилучення лігніну із рослинної сировини. Висновки. Одержана органосольвентна солом’яна целюлоза придатна для виготовлення масових видів картонно-паперової продукції, а після проведення процесів вибілювання та облагороджування – для подальшої хімічної переробки на різні похідні целюлози.Background. Decreasing of wood consumption and hazardous wastes in environment due to ecologically safe methods of plant raw material delignification. Objective. Identification of technological parameters influence on obtaining of organosolvent straw pulp and impact of catalysts (anthraquinone and hydrazine) on the delignification process, main quality indices of pulp, kinetic characteristics. Methods. Pulping of organosolvent straw pulp with using of catalysts was performed in 0.25 dm³ steel autoclaves placed in glycerol bath heated at temperature 140—180 °C and 30—150 minutes duration. Results. Obtained organosolvent straw pulp with anthraquinone and hydrazine catalysts are characterized by such physical and mechanical properties: breaking length — 7900—6900 m; burst index — 4.33—4.52 kN/g; folding strength — 128—600 double folds. It was established that using of hydrazine catalyst allows obtaining pulp with lesser lignin, ash and pentosans content then with anthraquinone. It was determined that delignification in isobutanol—KOH—water—catalyst system is described by second-order kinetic equation. Kinetic characteristics (reaction rate and energy of activation) of wheat straw delignification and characteristics of lignin removal from plant raw material were calculated. Conclusions. Obtained organosolvent straw pulp is suitable for production of paper and cardboard products and after bleaching and alkali treatment — for further chemical treatment into different cellulose derivatives.Проблематика. Уменьшение расходов древесины и выбросов вредных веществ в окружающую среду экологически безопасными способами делигнификации растительного сырья. Цель исследования. Определение влияния основных технологических параметров процесса получения органосольвентной соломенной пшеничной целлюлозы и действия различных катализаторов (антрахинона и гидразина) на процесс делигнификации и основные показатели качества целлюлозы, кинетические показатели. Методика реализации. Варку органосольвентной соломенной целлюлозы с использованием катализаторов проводили в стальных автоклавах объемом 0,25 дм³, погруженных в глицериновую баню, нагретую до температуры 140–180 °С, на протяжении 30–150 мин. Результаты исследования. Полученная органосольвентнная соломенная целлюлоза с использованием в качестве катализатора антрахинона и гидразина характеризуются соответственно такими физико-механическими показателями: разрывная длина – 7900–6900 м; индекс продавливания – 4,33–4,52 кН/г; сопротивление сгибу – 128–600 двойных перегибов. Установлено, что использование гидразина в сравнении с антрахиноном позволяет получить целлюлозу с меньшим содержанием лигнина, золы и пентозанов. Определено, что процесс делигнификации в системе изобутанол–КОН–вода–катализатор описывается кинетическим уравнением второго порядка. Рассчитаны кинетические характеристики (константы скорости и энергии активации) процесса делигнификации пшеничной соломы и показатели удаления лигнина из растительного сырья. Выводы. Полученная органосольвентная соломенная целлюлоза пригодна для изготовления массовых видов картонно-бумажной продукции, а после проведения процессов отбеливания и облагораживания – для дальнейшей химической переработки в производные целлюлозы