химический каталог




Переработка сульфатного и сульфитного щелоков

Автор Б.Д.Богомолов С.А.Сапотницкий

и:

HCS03H

осн,

HCSOjH N

Элемент лигиосунь -фоновой кислоты z р^арилэфирной связью

р-арилэфирные связи лигнина сульфонируются по а-углерод-ному атому без разрыва этой связи, в то время как а-арил-эфирные связи в процессе сульфонирования расщепляются, что приводит к фрагментации лигнина.

Свободная лигносульфоновая кислота относится к сильным кислотам. Величина рН ее водного раствора приближается к 0,7. Особенностью этой кислоты является способность к поликонденсации, доходящей вплоть до образования кислотоне-растворимых смол. Таким образом, если этому процессу подвергнется находящаяся в твердой ткани свободная лигносульфоновая кислота, то вся масса древесины покроется образующимися смолами («черная варка»). Конденсационные процессы особенно интенсифицируются при температуре, превышающей 115 °С. Поэтому при достижении 105—ПО °С дальнейший

204

205

подъем температуры приостанавливают до тех пор, пока запаздывающие катионы не проникнут в древесную ткань и пс свяжут свободную лигносульфоновую кислоту в соль.

Причину запаздывания катионов усматривают в их частичной сорбции наружными слоями щепы, проявляемой в большей мере катионами с повышенным зарядом по сравнению с однозарядными. Возможно и дополняющее объяснение. Известно, что катионы и анионы в водном растворе присутствуют в гид-ратированной форме. Благодаря гидратной оболочке размеры ионов существенно увеличиваются, что затрудняет не только их проникновение в растительную ткань, по и движение в жидкой фазе. Степень гидратации («гидратационное число») анионов ниже, чем катионов, и поэтому они могут первыми оказаться в твердой фазе. Гидратационные числа катионов определяются их зарядом, составляя, по различным источникам, следующие величины: Н+—5, Na+ —5—8, NH4+ — 4,Mg2+ — 13—14, Са2+ — 10. Следовательно, скорость проникновения гидратированных однозарядных катионов, обладающих меньшими размерами, выше, чем гидратированных двухзарядных. Это обстоятельство имеет также прямое отношение к промышленному использованию лигносульфонатов, содержащих различные катионы.

Нейтрализованная лигносульфоновая кислота — лигносуль-фонат—в условиях сульфитной варки практически теряет способность к крайней степени термоконденсации. Поэтому возможно дальнейшее повышение температуры до 130—150 °С — в зависимости от вида целлюлозы.

С-С-конденсат С-С^-конденсат Тноконденсат

В результате перехода значительного количества катионов в твердую фазу и обмена их с ионами водорода, переходящими в жидкую фазу, в варочном растворе возрастает массовое содержание ионов гидроксония, обусловливающих на второй стадии варки гидролитическое растворение лигносульфонатов и легкогидролизуемых гемицеллюлоз. Лигносульфонаты на этой стадии уже в растворе подвергаются как дополнительному сульфонированию, так и дополнительной конденсации, протекающей в положении Q,— Q и Са—С6.

206

В процессе конденсации принимают участие также образующиеся при восстановлении диоксида серы ионы тиосульфата, HS2Oi", связывающие элементарные звенья лигнина поперечной связью в тиосоединения в положении С„ — Са. Содержание таких тиоконденсатов в общей массе лигносульфонатов и их свойства пока еще мало изучены.

Итак, при сульфитной варке сульфонирование лигнина сопровождается его фрагментацией и конденсацией. Это означает, что образующиеся лигносульфонаты представляют собой полидисперсную систему с качественно различным составом фракций.

Протекающие на второй стадии варки реакции гидролиза гемицеллюлоз подчиняются общим закономерностям кислотного гидролиза растительного сырья, рассматриваемого в курсе технологии гидролизных производств. Механизм гидролиза состоит в том, что под действием ионов гидроксония протониру-ются атомы ацетального кислорода, через которые сахарные остатки связываются в полисахаридную цепь. Ослабленные связи разрываются с образованием ионов карбония. Последние, реагируя с водой, образуют конечный продукт и протон.

Сернистая кислота, обладающая гидролитической активностью в 3,5 раза меньшей, чем серная, относится к слабым кислотным катализаторам. Поэтому в условиях сульфитной варки ее действие не распространяется на целлюлозу.

Глубина гидролиза легкогидролизуемых гемицеллюлоз определяется рядом факторов, первым из которых является порода древесины. В составе гемицеллюлоз древесины ели 40 % массы приходится на очень легко гидролизуемые углеводы, в то время как в гемицеллюлозах древесины березы и осины их в 2 раза меньше. Вследствие этого при получении целлюлозы нормального выхода из древесины ели углеводы сульфитного щелока практически нацело представлены моносахаридами. При использовании древесины березы и осины в щелоке такой варки наряду с моносахаридами в небольшом количестве присутствуют олигосахариды. После дополнительного кислотного гидролиза (операция получила название инверсии щелоков) прирост моносахаридов достигает 10 %.

Еще отчетливее различия породного состава проступают по ходу варки. Как видно из рис. 7.2, при растворении 40 % массы древесины прирост мо

страница 79
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142

Скачать книгу "Переработка сульфатного и сульфитного щелоков" (2.54Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
кровать с экспозиции распродажа
наклейки на авто день победы
сертификат qvm62.1
установка компакт 21в2м

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(27.04.2017)