Низькотемпературна окисна технологія перероблення стебел пшеничної соломи
Вантажиться...
Дата
2022-06-16
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми: Відсутність сировинної бази є основним бар’єром для збільшення обсягів виробництва, розширення асортименту продукції вітчизняної паперової галузі та заміщення імпорту. Вступ України до СОТ дає усі підстави стверджувати, що існують об’єктивні передумови для подальшого розвитку вітчизняної ЦПП та збільшення випуску паперу і картону.
Технології окисно-органосольвентних варінь хвойної та листяної деревини достатньо широко висвітлені в літературі на відміну від одержання волокнистих напівфабрикатів із недеревної рослинної сировини (НДРС), насамперед, пшеничної соломи. Особливого розвитку набули варіння з використанням пероксокарбонових кислот. Ефективними каталізаторами окислення лігніну пероксидом водню є сполуки перехідних металів – хрому, молібдену, вольфромату. Пероксокарбонові кислоти, як і більшість гідропероксидів, хімічно нестабільні, головним чином внаслідок впливу домішок металів змінної валентності. Підвищення стабільності пероксокислот помітно ефективніше при додаванні лимонної кислоти. Тому такі окисно-органосольвентні технології є одним із перспективних напрямків одержання целюлози із недеревної рослинної сировини.
Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота пов’язана з виконанням ініціативної теми «Розробка інноваційних технологій рослинного ресурсозбереження», номер реєстрації 0116U006210, дата реєстрації 11.05.2016, термін дії з 04.2016 по 12.2021.
Мета і задачі дослідження. Мета магістерської дисертаційної роботи полягає у розробці нової екологічно безпечної технології одержання із пшеничної соломи окисно-органосольвентним способом делігніфікації целюлози і комплексне використання відпрацьованих розчинів.
Для досягнення вказаної мети було поставлено наступні задачі:
1. Дослідити вплив основних технологічних параметрів: тривалості і температури варіння та вмісту каталізатора на показники якості солом’яних волокнистих напівфабрикатів.
2. Одержати математичні моделі процесу окисно-органосольвентного варіння пшеничної соломи з використанням методів математичного планування експерименту.
3. Визначити показники вибірковості розчинення лігніну для дослідженого способу делігніфікації стебел пшеничної соломи.
4. Отримати кінетичні характеристики процесу делігніфікації рослинної сировини.
5. Проаналізувати відпрацьовані розчини та запропонувати шляхи їх використання.
Обєкт дослідження – процеси одержання целюлози із пшеничної соломи, вилучення твердого залишку з відпрацьованих щолоків
Предмет дослідження – визначення технологічних параметрів процесу одержання окисно-органосольвентної солом’яної целюлози, параметрів процесів переробки та утилізації відпрацьованих щолоків.
Методи дослідження: Для визначення хімічного складу рослинної сировини, показників якості солом’яної целюлози використовували хімічні, фізико-хімічні та фізико-механічні методи аналізу.
Для одержання математичних залежностей показників якості окисно- органосольвентної солом’яної целюлози від її технологічних параметрів використовували метод повного факторного експерименту, а для пошуку оптимальних значень технологічних параметрів процесу одержання солом’яних
ВНФ – метод багатокритеріальної оптимізації з використанням узагальненої функції бажаності Харінгтона.
Інфро – червоний спектр (ІЧ) окисногоного лігніну реєстрували на спектрофотометрі “Specord M80” (“Carl Zeiss”, Німеччина) в діапазоні 300– 4000 см-1.
Наукова новизна одержаних результатів: вперше показано можливість одержання солом’яних волокнистих напівфабрикатів окисно-органосольвентним способом делігніфікації стебел пшеничної в системі оцтова кислота-вода- пероксид водню-лимонна кислота. Встановлено вплив витрат делігніфікуючих реагентів, тривалості варіння та витрат каталізатору на показники якості одержаних ВНФ. Визначено умови та встановлено залежності між параметрами процесів вилучення з відпрацьованих щолоків окисного лігніну.
Практичне значення одержаних результатів. Розроблена технологія одержання окисно-органосольвентних солом’яної целюлози дозволяє зменшити обсяги використання деревини в ЦПП; енергетичні витрати на підготовку рослинної сировини до варіння, на стадіях варіння і розмелювання ВНФ та зменшити екологічне навантаження на довкілля; частково замінити деревну целюлозу на солом'яні ВНФ в композиції масових видів картонно-паперової продукції.
Результати досліджень впроваджено у навчальний процес при викладанні курсу лекцій «Хімія деревини та синтетичних полімерів», «Технологія целюлози» та «Хімічна переробка недеревної рослинної сировини», при виконанні нових лабораторних робіт з курсу «Методи досліджень процесів одержання та переробки волокнистих напівфабрикатів», магістерських і дипломних робіт студентів спеціальності 161 «Хімічна технологія та інженерія» кафедри екології та технології рослинних полімерів НТУУ «КПІ імені Ігоря сікорського».
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на міжнародних конференціях:
– XХ міжнародна науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених «Ресурсоенергозберігаючі технології та обладнання», Київ, 28-29 квітня 2021 р;
– VI international science conference on basic sciences, arts, business and education, internet technologies and society «Trends snd directions of development of scientific approaches and orospects of integration of internet nechnologies into society”, 23-26 february, 2021, Stockholm, Sweden;
– Proceedings of I international scientific and practical conference «Modern research in world science”, 17-19 april, 2022, Lviv;
– XХІ міжнародна науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених «Ресурсоенергозберігаючі технології та обладнання», Київ, 27-28 квітня 2022 р.
Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано шість наукових праць, з яких 4 тези доповідей на міжнародних конференціях, 1 стаття у фаховому виданні, 1 стаття у міжнародному науковому журналі.
Опис
Ключові слова
солома пшенична, пероцтова кислота, делігніфікація, целюлоза, вихід, залишковий лігнін, каталізатор, рівняння регресії, оптимізація, відпрацьований щолок, wheat straw, peracetic acid, delignification, cellulose, yield, residual lignin, catalyst, regression equation, optimization, spent solution
Бібліографічний опис
Тіницька, Є. Ю. Низькотемпературна окисна технологія перероблення стебел пшеничної соломи : магістерська дис. : 161 Хімічні технології та інженерія / Тіницька Єлизавета Юріївна. - Київ, 2022. - 108 с..