Дисертації (ЕТРП)
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Перегляд Дисертації (ЕТРП) за Автор "Барбаш, Валерій Анатолійович"
Зараз показуємо 1 - 3 з 3
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Підвищення екологічної безпеки виробництва паперу та картону із вторинної сировини(2018) Остапенко, Аліна Анатоліївна; Барбаш, Валерій АнатолійовичДокумент Відкритий доступ Ресурсоощадна технологія одержання наноцелюлози із недеревної рослинної сировини(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Ященко, Ольга Василівна; Барбаш, Валерій АнатолійовичДокумент Відкритий доступ Розробка технологій одержання із недеревної рослинної сировини наноцелюлози та її використання у виробництві паперу і картону(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Якименко, Ольга Сергіївна; Барбаш, Валерій АнатолійовичЯкименко О.С. Розробка технологій одержання із недеревної рослинної сировини наноцелюлози та її використання у виробництві паперу і картону. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 161 «Хімічна технологія та інженерія» – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2025. Концепція циркулярної економіки передбачає замкнутий кругообіг речовин у природі і максимальне збереження сировини в процесах виробництва товарів широкого споживання, до яких відноситься, зокрема, картоннопаперова продукції. У світовій целюлозно-паперовій промисловості основним джерелом для виробництва паперу і картону залишається целюлоза із хвойних і листяних порід деревини. У контексті стійкого розвитку та збереження лісових ресурсів актуальною проблемою для України, як країни з розвинутим сільським господарством, є розробка екологічно безпечних технологій виробництва целюлозовмісних матеріалів із недеревної рослинної сировини (НДРС), яка має низьку вартість у порівнянні з деревиною і щорічно відновлюється. Для досягнення необхідних показників якості паперу і картону у процесі їх виробництва, як правило, додають різні хімічні допоміжні речовини (ХДР) із вичерпних джерел – нафти, газу, вугілля, що призводить до забруднення довкілля. В останні роки в світовій практиці активно розвиваються дослідження, спрямовані на переробку рослинної сировини у целюлозовмісні матеріали з високою доданою вартістю, зокрема у наноцелюлозу (НЦ), що має унікальні властивості: високі значення модулю пружності, висока питома поверхня, оптична прозорість, хімічна реакційна здатність, низький коефіцієнт теплового розширення, здатність до біологічного розкладання і біосумісність, низька легкість і вартість виробництва в порівнянні із синтетичними полімерами. До асортименту багатотоннажної картонно-паперової продукції відносяться такі технічні її види, як: електроізоляційний папір, папір-основа для шпалер, папір для пакування харчових продуктів, картон для плоских шарів гофрокартону, картон тарний вологостійкий, тощо. Для досягнення передбачених стандартами специфічних показників якості такої продукції необхідна наявність розроблених відповідних ресурсозберігаючих технологій їх виробництва, зокрема з використанням наноцелюлози для покращення показників якості паперу і картону та зменшення витрати шкідливих синтетичних ХДР. Тому розробка екологічно безпечних способів одержання із НДРС целюлози і наноцелюлози та використання їх у виробництві паперу і картону є актуальною науково-практичною задачею. Мета дисертаційної роботи полягає в науковому обґрунтуванні розроблення інноваційних технологічних підходів до отримання з вітчизняної недеревної рослинної сировини наноцелюлози та визначення оптимальних її витрат в композиції технічних видів паперу і картону для досягнення їх експлуатаційних характеристик. Для реалізації мети було сформульовано наступні завдання: 1. Удосконалити методику одержання із пожнивних решток кукурудзи, стебел соняшника, очерету, волокон конопель целюлози, придатної для подальшої екстракції з неї наноцелюлози. 2. Визначити вплив технологічних параметрів процесів одержання наноцелюлози методами гідролізу розчинами сульфатної кислоти, окиснення в середовищі 2,2,6,6-тетраметилпіперидин-1-оксилу (ТЕМПО) та глибоких евтектичних розчинників (DES) на показники її якості. 3. Встановити вплив додавання отриманої наноцелюлози у волокнисту композицію і на поверхню зразків паперу і картону на показники їх якості та на зменшення витрат шкідливих хімічних допоміжних речовин. 4. Визначити точки введення наноцелюлози у технологічні потоки виробництва паперу і картону. Об’єкт дослідження – екологічно безпечні процеси перероблення НДРС у целюлозу і наноцелюлозу та використання їх у виробництві масових видів паперу і картону. Предмет дослідження – технологічні параметри процесів одержання з вітчизняної НДРС целюлози і наноцелюлози та рекомендованих їх витрат у процесах виробництва масових видів картонно-паперової продукції. Наукова новизна отриманих результатів: - теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено доцільність комбінування стадій лужної обробки та пероцтового варіння з метою отримання целюлози з пожнивних решток кукурудзи, стебел соняшника, очерету та волокон конопель, придатної для екстракції з неї наноцелюлози; - встановлено зростання показників якості наноцелюлози (щільності, міцності на розрив, прозорості, індексу кристалічності, термічної стабільності) у такій послідовності залежно від середовища її одержання: глибоких евтектичних розчинників – 2,2,6,6-тетраметилпіперидин-1-оксилу – сульфатної кислоти; - встановлено лінійну кореляцію між міцністю на розрив і прозорістю наноцелюлози та щільністю наноцелюлозних плівок. Удосконалено та отримало подальший розвиток: - способи одержання органосольвентної целюлози, визначено оптимальні параметри органосольвентного варіння різних представників НДРС для одержання целюлози з мінімальним залишковим вмістом лігніну та зольності; - способи одержання картонно-паперової продукції широкого споживання з використанням наноцелюлози як зміцнюючого реагенту для заміни традиційних та небезпечних для навколишнього середовища синтетичних хімічних допоміжних речовин. В першому розділі дисертаційної роботи описано сучасний стан із використанням НЦ у виробництві паперу і картону. Виконано порівняльний аналіз характеристик рослинної сировини для одержання целюлози для виготовлення НЦ. Описано характеристики методів отримання різних видів НЦ із рослинної сировини. Охарактеризовано наноцелюлозу як зміцнюючу добавку в композиції паперу та картону. Обґрунтовано вибір напряму досліджень. В другому розділі дисертаційної роботи розглянуто об’єкти, методи та методики досліджень. Наведено характеристики вихідної рослинної сировини. Описано методи одержання органосольвентної целюлози з НДРС, та НЦ як з деревної, так і з недеревної целюлози. Описано методики виготовлення картонно-паперової продукції за використання НЦ та прилади контролю. Описано методи математичної обробки результатів експериментальних даних. Третій розділ присвячено одержанню целюлози і НЦ із досліджених представників вітчизняної НДРС: із пожнивних решток кукурудзи, стебел соняшника та очерету, конопляних волокон методами кислотного гідролізу та окислення в середовищі ТЕМПО, а також НЦ з сульфатної хвойної невибіленої целюлози. Визначено оптимальні значення параметрів відповідних технологічних процесів. Четвертий розділ присвячено розробці технологій використання НЦ із НДРС у композиції паперу і картону, зокрема: паперу для пакування харчових продуктів, паперу-основи для шпалер, електроізоляційного паперу, картону для плоских шарів гофрокартону і тарного макулатурного вологостійкого. Запропоновано технологічні схеми виробництва паперу і картону з використанням наноцелюлози із НДРС в їх волокнистих композиціях. Показано, що економічний ефект від використанням очеретяної НЦ в композиції паперу для пакування харчових продуктів масою 110 г/м2 для виробництва пакетів для фасування бакалійних виробів масою до 5 кг продуктивністю 50 тис. т на рік становитиме до 1,5 млн. грн. на рік.