CC BY
25
УДК 674.047:551.588.74
ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ФУРФУРОЛА В ОТРАБОТАННОМ АГЕНТЕ СУШКИ ПОСЛЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ДРЕВЕСИНЫ БУКА И ДУБА Ю. С. Михайлова ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
В процессе сушки из древесины удаляется влага, а вместе с ней и большое количество различных химических соединений, растворенных в ней. В состав экстрагируемых входят и вредные для человека вещества, одним из которых является фурфурол - относящийся к третьему классу опасных веществ.
Количество удаляемых из древесины в процессе сушки веществ зависит от температуры и характера обрабатывающей среды, продолжительности процесса, начальной и конечной влажности древесины и др.
Одним из эффективных способов интенсификации процесса сушки является предварительная термохимическая обработка древесины трудносохнущих пород растворами гигроскопических веществ. Целью такой обработки является существенное повышение влагопроводности древесины [1].
Поэтому представляется целесообразным рассмотреть влияние предварительной термохимической обработки на экстрагирование веществ из древесины бука и дуба, на примере фурфурола [2].
Методика проведения исследований
Экспериментальные исследования были выполнены на древесине бука и дуба,
произрастающего на территории Краснодарского края. Начальную влажность древесины определяли весовым методом в соответствии с ГОСТ 16483.7-71. Начальная влажность древесины дуба и бука составила - 75 % и 55 % соответственно. Затем из свежесрубленной древесины были выпилены пиломатериалы толщиной 32 мм. Потом пиломатериалы были подвергнуты термохимической обработке гигроскопическим раствором хлорида натрия при температуре кипения в течение трех часов. После этого обработанные пиломатериалы были помещены в сушильный шкаф и подвергнуты сушке мягким режимом, применяемым на ЗАО «Рассвет».
Отбор проб отработанного агента сушки проводили через высокотемпературный пробник. Определение концентрации формальдегида и фурфурола в отработанном агенте сушки проводили посредством набора индикаторных трубок «Gastec GV-100S Sampling Kit» и насоса-пробоотборника для индикаторных трубок модели «GASTEC GV-100» фирмы «GASTEC CORPORATION», предназначенные для измерения массовой концентрации вредных веществ в воздушных газовых средах.
Результаты исследований
Количественная оценка содержания фурфурола в отработанном агенте при сушке древесины бука и дуба после термохимической обработки представлена на рис. 1. На рис. 2 представлены результаты замеров концентрации фурфурола в производственных условиях на ЗАО «Рассвет».
Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что предварительная термохимическая обработка оказывает существенное влияние на процесс экстрагирования фурфурола из
древесины бука и дуба. Установлено существенное снижение концентрации веществ в отработанном агенте сушки.
При сушке древесины бука после термохимической обработки на начальном этапе концентрация фурфурола составила около 20 мг/м3. Это в три раза меньше, чем при сушке необработанной древесины (рис. 2). В отличие от необработанной древесины удаление свободной влаги не оказывает влияния на концентрацию фурфурола в отработанном агенте сушки.
Рис. 1. Концентрация фурфурола в отработанном агенте сушки при различной влажности древесины бука и дуба после предварительной термохимической обработки:
1 - древесина бука, 2 - древесина дуба
Необходимо отметить, что на протяжении всего процесса сушки древесины бука и дуба концентрация фурфурола в отработанном агенте существенно превышает максимальные разовые значения предельно допустимой концентрации (ПДК) для рабочей зоны, составляющие 5 мг/м3 согласно ГОСТ 17.2.3.02-78.
При удалении связанной влаги происходит снижение концентрации фурфу-
рола в отработанном агенте сушки. Стоит отметить, что при влажности 7-8 % концентрация фурфурола у обработанной и необработанной древесины составляет 7-8 мг/м3.
Предварительная термохимическая обработка оказывает меньшее влияние на процесс экстрагирования фурфурола при сушке древесины дуба. Так при удалении свободной влаги на начальном этапе отме-
чено незначительное снижение концентрации фурфурола в отработанном агенте сушки. Однако при удалении связанной влаги от 30 % до конечной 7-8 %, концентрация фурфурола в два раза превышает концентрацию при сушке необработанной древесины дуба. Установленное повышение концентрации фурфурола в отработанном агенте сушки, по всей видимости, обусловлено воздействием тепловой обработки на водо- и влагопроводящую структуру древесины дуба.
Анализ кривых, представленных на рис. 1 и 2, показывает, что максимальных значений концентрация фурфурола в отработанном агенте достигает на начальном
этапе сушки. Воздействие повышенной температуры при наличии свободной воды приводит к интенсивному образованию и удалению продуктов распада лигноугле-водного комплекса. По мере снижения текущей влажности высушиваемой древесины отмечено существенное снижение концентрации этих веществ в отработанном агенте сушки.
Наибольшее понижение концентрации фурфурола отмечено при снижении влажности древесины бука менее 30 %. При указанной влажности кривые концентрации фурфурола имеют характерный излом.
Влажность \У, %
Рис. 2. Концентрация фурфурола в отработанном агенте сушки при различной
влажности древесины бука и дуба:
1 - древесина бука, 2 - древесина дуба
Древесина дуба относится к группе кольцесосудистых пород. Древесные породы этой группы, в отличие от рассеяннососудистых пород, имеют в ранней зоне годичного слоя крупные сосуды, образующие наиболее совершенную водопроводящую систему. В результате непродол-
жительной термохимической обработки происходит практически полное разрушение тил в сосудах, что способствует интенсивному вымыванию содержащихся в них экстрактивных веществ уже в процессе термохимической обработки древесины.
Повышение влагопроводности дре-
весины оказывает влияние на форму и количество перемещаемой влаги. Увеличение тока влаги в древесине способствует увеличению доли движения влаги в виде жидкости, что, в свою очередь, дополнительно оказывает влияние на процесс экстрагирования пентозанов с образованием фурфурола.
Таким образом, можно отметить, что предварительная термохимическая обработка оказывает определенное влияние на концентрацию фурфурола в отработанном агенте сушки. В целом можно отметить уменьшение концентрации фурфурола на первом этапе сушки и незначительное повышение на заключительном этапе сушки по сравнению с необработанной древесиной за счет увеличения влагопро-водности древесины.
Выводы
Результаты выполненных исследований позволяют установить степень влияния предварительной термохимической обработки на концентрацию фурфурола в отработанном агенте при сушке древесины бука и дуба. Установлено существенное снижение концентрации фур-
фурола в отработанном агенте сушки на первом этапе сушки (удаление свободной влаги) и незначительное повышение концентрации на заключительном этапе сушки (удаление связанной влаги), по сравнению с необработанной древесиной.
Библиографический список
1. Курьянова Т.К., Платонов А.Д., Аралова О.В., Снегирева Ю.С. Повышение водопроводящей способности древесины дуба после термохимической обработки // Изв. вузов. Лесн. журн. 2009. № 5. С. 7983.
2. Михайлова Ю.С., Платонов А.Д. Исследование воздействия фурфурола и формальдегида на окружающую среду при сушке древесины бука и дуба // Поли-тематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2011. - №06(70). С. 306 -317. - Шифр информрегистра 04201100012 /0210. - Режим доступа: Кй;р://еі. kubagro. ги/ 20Ш06/ра#21.ра£ 0,75 у.п.л.
