CC BY
58
Химия растительного сырья. 2005. №1. С. 75-77.
УДК 676.1.054.1
ОБРАБОТКА ДРЕВЕСНОЙ КОРЫ БЕЗНОЖЕВЫМ СПОСОБОМ
© А.Г. Шведов, Ю.Д. Алашкевич, Н.С. Решетова , Т.В. Рязанова, Н.Ю. Ким, А.И. Невзоров
Сибирский государственный технологический университет, пр. Мира, 82, Красноярск, 660049 (Россия) E-mail: sibstu@sibstu.kts.ru
Проведены исследования влияния гидродинамического размола на изменение адсорбционных свойств коры, а также выявлен наиболее эффективный режим ее разработки в установке типа «струя - преграда». На основании проведенных экспериментальных исследований можно сделать вывод о целесообразности использования установки типа «струя - преграда» для разработки коры и одубины хвойных пород древесины с целью ее дальнейшего эффективного применения в различных отраслях промышленности.
Работа выполнена при финансовой поддержке Красноярского краевого фонда науки.
Введение
В настоящие время остро стоит вопрос о переработке и утилизации отходов целлюлозно-бумажного производства. Предприятия ЦБП используют в качестве основного сырья окоренную древесину, отходом которой является кора. Древесная кора, составляющая 7-15% объема стволовой древесины, практически не нашла удовлетворительного, универсального применения в народном хозяйстве. Основная масса коры вывозится в отвал (50-60%), некоторая часть сжигается в топках котельных (20-30%), до 10-15% от объема коры используется для получения корокомпостов, в кормлении с/х животных и в производстве экстрактивных веществ (эфирное пихтовое масло, танниды, дубильные вещества и др.) [3].
По своему химическому составу кора хвойных растений является уникальным и практически неисчерпаемым сырьем для получения многих важных для хозяйственной деятельности продуктов. В ней, наряду с полисахаридами и лигнином, содержатся полифенолы, красящие и пектиновые вещества, суберин и др.
Термином «кора» обозначают обычно наружную часть ствола и ветвей (наружную часть коры называют коркой, внутреннюю - лубом). Ткани эти неоднородны как по своему анатомическому строению, так и по химическому составу.
Кора обладает важным свойством, определяющим ее использование - поглощение воды и других жидкостей. Это свойство зависит от ее пористости.
Растительные ткани коры и стволовой древесины представляют сложный химический комплекс, состоящий в основном из органических веществ, различных по составу и структуре.
Значительное содержание в коре экстрактивных веществ и в первую очередь веществ фенольной природы, а также особенности анатомического строения не позволяют перерабатывать кору по традиционным для древесины технологиям.
Существующим способом переработки коры является ее механическое измельчение в дезинтеграторе и последующая экстракция с целью получения дубильных веществ.
В лабораториях кафедр химической технологии древесины и машины и аппараты промышленных технологий СибГТУ разрабатываются технологии переработки коры хвойных пород, отходов окорки ЦБК, позволяющие полностью утилизировать биомассу коры; получать на ее основе целый ряд продуктов: дубитель с заданным уровнем доброкачественности, кормовые добавки, теплоизоляционные материалы и др. [4].
* Автор, с которым следует вести переписку.
Экспериментальная часть
Основной задачей проводимой нами работы является исследование влияния гидродинамического размола на изменение адсорбционных свойств коры, а также выявление наиболее эффективного режима ее разработки в установке типа «струя - преграда».
При проведении экспериментальных исследований различных режимов процесса размола коры рассматривалась водно - волокнистая суспензия с концентрацией 2%: елово- пихтовая кора, при 1 = 20 °С; елово-пихтовая кора при температуре 90 °С; елово-пихтовая кора, предварительно замоченная в воде на 24 ч. при температуре 1 = 20 °С.
Для проведения сравнительного анализа на рисунке представлены результаты исследований размола в установке типа «струя - преграда» одубины (сухой остаток после экстракции в щелочной среде с концентрацией 1%) коры елово-пихтовой, 1 = 20 °С.
Как видно из рисунка, кривые изменения степени помола различных видов сырья в зависимости от продолжительности обработки волокнистой суспензии имеют близкие между собой качественные зависимости. Вместе с тем количественные зависимости прироста степени помола различных видов сырья имеют различные значения.
Так, елово-пихтовая кора при температуре обработки 20 и 90 °С достигает предела своего прироста степени помола 53° ШР соответственно за 550 и 850 с.
Дальнейшая обработка этих видов сырья прироста степени помола не дает. Причем продолжительность обработки елово-пихтовой коры при температуре 90 °С имеет большее значение чем при температуре 20 °С. Это можно объяснить тем, что повышение температуры отрицательно сказывается на разработке суспензии коры елово-пихтовой. Что согласуется с классическими представлениями о процессе размола [2].
Кора, предварительно замоченная в воде на 24 ч при температуре 20 °С и одубина при температуре 20 °С, подвергается обработке несколько менее интенсивно в сравнении с первыми двумя видами сырья, но имеет прирост степени помола до 65 °ШР и 68 °ШР соответственно. Это можно объяснить лучшей степенью гидратации волокон в случае коры и предварительной химической обработкой волокон одубины.
Основным комплексом свойств коры, изменяющимся в результате процесса размола, является комплекс адсорбционных свойств.
Оцениваются адсорбционные свойства с помощью количественного сравнения мезо-, микро- и макропор в структуре разрабатываемого материала. Результаты проведенных экспериментов приведены в таблице.
В результате гидродинамического размола одубины (экстрагированной в однопроцентном растворе щелочи) происходит значительное развитие ее поверхностной структуры (табл.). Проведенные нами эксперименты показали, что сорбционная активность елово-пихтовой коры развивается меньше, чем у одубины. Как видно из таблицы, на изменение адсорбционных свойств елово-пихтовой коры существенное влияние оказывают способ подготовки и температура обработки суспензии коры. Так, повышение температуры размола с 20 до 90 °С при прочих равных условиях увеличивает адсорбционную активность коры по метиленовому голубому со 112 до 150 мг/г. Однако предварительное замачивание коры в воде (24 ч.) позволяет после размола суспензии коры при температуре 20 °С получить одубину с активностью коры по метиленовому голубому 182 мг/г.
75
0
Зависимость степени помола по °ШР от продолжительности обработки. ■ - елово- пихтовая кора при
1 = 20 °С, • - елово-пихтовая кора при 1 = 90 °С,
▲ - кора замоченная в воде на 24 ч при 1 = 20 °С,
♦ - одубина при 1 = 20 °С
0 520 1040 1560 2080 2600
Продолжительность размола,с
Адсорбционная активность коры и одубины после обработки в установке «струя-преграда»
Наименование показателя Наименование обрабатываемого материала
1 2 3 4
Адсорбционная активность по метиленовому голубому, мг/г 112,6 150,9 182,4 301,2
Адсорбционная активность по йоду, % 18,4 20,1 21,7 24,2
Суммарная пористость по воде, см3/г 1.5 1.9 2.1 2,5
1 - кора елово-пихтовая при температуре 20 °С, конечная степень помола 53 °ШР; 2 - кора елово-пихтовая, размол при начальной температуре 90 °С, конечная степень помола 53 °ШР; 3 - кора елово-пихтовая, предварительно замоченная в воде на 24 ч при температуре 20 °С, конечная степень помола 68 °ШР; 4 - одубина коры елово-пихтовой при температуре 20 °С, конечная степень помола 65° ШР.
Выводы
Таким образом, для интенсификации размола коры в гидродинамических аппаратах и улучшения ее поверхностных свойств можно рекомендовать предварительное замачивание коры в воде.
На основании проведенных исследований можно сделать вывод о целесообразности использования установки типа «струя - преграда» для разработки коры и одубины хвойных пород древесины с целью ее дальнейшего эффективного применения в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве и медицине.
Список литературы
1 Васютин В.Г. Интенсификация процесса комбинированного размола целлюлозных суспензий : дис. ... канд. техн. наук. Красноярск, 1987. 160 с.
2 Иванов С.Н. Технология бумаги. 2-е изд., перераб. М., 1970. 96 с.
3 Фляте Д.М. Технология бумаги. М., 1988. 440 с.
4 Рязанова Т.В., Чупрова Н.А., Исаева Е.В. Химия древесины. Красноярск, 1996. 358 с.
5 Невзоров В.Н., Рубчевская Л.П., Репях С.М. Переработка растительного сырья и утилизация отходов: сб. трудов.
Красноярск, 1994. 256 с.
Поступило в редакцию 19 марта 2005 г.
