Дослідження процесу отримання целюлози з відходів сільського господарства

Abstract

Через дефіцит деревних ресурсів у світі існує проблема сировинного забезпечення целюлозно-паперових виробництв. Нині актуальним для варіння целюлози є використання відходів переробки сільськогосподарських та технічних культур. Однією з найпоширеніших сільськогосподарських культур, що вирощується на зерно, є кукурудза, за виробництвом якої Україна посідає п’яте місце у світі. Стебла кукурудзи є цінною целюлозовмісною сировиною, що може бути використана для виробництва волокнистих напівфабрикатів різного призначення. Метою роботи є дослідження кількісних та якісних характеристик процесу варіння целюлози зі стебел кукурудзи з використанням у якості варильного розчину пероцтової кислоти різної концентрації. Для проведення досліджень використовували сухі подрібнені стебла кукурудзи без листя, які містили 41,6 % целюлози, 17,95 % лігніну, 12,1 % пентозанів, 3,52 % смол, жирів та восків, 23,7 % речовин, що екстрагуються 1 %-им розчином лугу, 11,8 % речовин, що екстрагуються водою та 7,9 % мінеральних речовин. Варіння целюлози проводили в лабораторних умовах розчинами пероцтової кислоти концентрацією 5,6; 7,7 і 9,8 % за температури 90 ºC та гідромодуля 7 : 1 протягом 2, 3 і 4 годин. Одержано волокнисті напівфабрикати з виходом 65,5-22,1 % від маси абсолютно сухої сировини, вмістом залишкового лігніну 17,7-3,2 %, та зольністю 5,3-3 %.

The problem of raw material supply of cellulose and paper production exists because of the shortage of wood resources. Nowadays the use of waste processing agricultural and technical plants is relevant for pulping. Corn, the production of which Ukraine is the fifth largest in the world, is one of the most common agricultural plants. Corn stalks are valuable cellulosic raw materials that can be used for the fibrous semi-finished products production for various purposes. The purpose of the research is to study the quantitative and qualitative characteristics of the pulping process from corn stalks in the peracetic acid solution with various concentrations. The dry ground corn stalks without leaves used for research. This raw material contains 41.6 % cellulose, 17.95 % lignin, 12.1 % pentosans, 3.52 % resins, fats and waxes, 23.7 % substances that extracted with a 1 % alkali solution, 11.8 % substances that extracted with water and 7.9 % minerals. Pulping was carried out in laboratory conditions during 2, 3 and 4 hours by peracetic acid solution with concentration 5.6; 7.7 and 9.8 % at a temperature 90 ºC and a water ratio of 7 : 1. The fibrous semi-finished products were obtained with a yield of 65.5-22.1 % by weight of absolutely dry raw materials, a residual lignin content of 17.7-3.2 %, and an ash content of 5.3-3 %.