Хлопок это целлюлоза

ВВЕДЕНИЕ

В процессе получения целлюлозы по бисульфитно-аммиачному методу измельченную древесину вываривают с бисульфитом аммония. Удаление отработанных аммиачно-бисульфитных растворов представляет серьезную проблему вследствие загрязнения воды и атмосферы при сбрасывании стоков в водоемы. В связи с этим возникает необходимость в создании метода обработки таких растворов, позволяющего устранить загрязнение окружающей среды, и выделять по крайней мере некоторые из ценных химических реагентов для повторного использования при приготовлении свежих аммиачно-бисульфитных варочных растворов.

ПРОИЗВОДСТВО ХЛОПКОВОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Хлопковая целлюлоза отличается высокой чистотой и хорошей смачиваемостью кислотной смесью. Древесная целлюлоза содержит много примесей (смола, лигнин и др.) н требует специальной очистки: отбелки облагораживания. При этерификации древесной целлюлозы применяются более активные смеси (с повышенным содержанием HNO3 н пониженным содержанием НаО).

1. Прозенхимные клетки. Длина этих клеток (в пределах 0,5.. .8 мм) во много раз больше поперечных размеров, что характерно для волокон; они ориентированы вдоль ствола и придают древесине волокнистое строение. Эти клетки быстро отмирают и в древесине они в основной массе мертвые. Таким образом, древесное волокно — это мертвая прозенхимная клетка; целлюлозное волокно (волокно технической древесной целлюлозы) — та же клетка после удаления экстрактивных веществ, лигнина, гемицеллюлоз. Целлюлозные волокна могут содержать большую или меньшую долю примесей — нецеллюлозных компонентов.

В процессе варки целлюлозы и полуцеллюлозы древесная ткань подвергается химическому и физическому воздействию. В результате делигнификации и частичного удаления гемицеллюлоз она распадается на отдельные древесные волокна с превращением последних в целлюлозные волокна. При этом ультраструктура клеточной стенки существенно изменяется. Учитывая распределение слоев клеточной стенки по массе, необходимо подчеркнуть, что основное количество лигнина присутствует во вторичной стенке. Следовательно, для достижения достаточной степени делигнификации требуется удалить лигнин из всех слоев клеточной стенки. Удаление лигнина из срединной пластинки приводит к ее разрушению и разъединению волокон, а удаление из вторичной стенки — к ослаблению связей между фибриллами. Фибриллярная структура клеточной стенки позволяет делить, волокна на продольные элементы и связывать их между собой. На этом основан процесс производства бумаги. В результате делигнификации целлюлозные волокна становятся гибкими и эластичными. При последующем размоле целлюлозной массы при подготовке к формованию бумаги происходит фибриллирование клеточных стенок — расщепление их на фибриллы и последних на более тонкие элементы. На процесс фибриллмрования определяющее влияние оказывает ультраструктура клеточной стенки. По сравнению с хлопковым волокном волокна древесной целлюлозы фибриллируются значительно легче. При формовании бумаги в процессе удаления воды возникают прочные межволоконные связи за счет трения, механического зацепления фибрилл, а также возникновения межмолекулярных сил взаимодействия, в том числе прочных водородных связей между макромолекулами на поверхностях фибриллированных элементов, и образуется бумажный лист.

Высокомолекулярный характер целлюлозы доказан вискозиметрическим определением ее степени полимеризации, а также методами ультрацентрифугирования и осмометрии. Макромолекулы чистой целлюлозы состоят исключительно из звеньев D-глюкозы, поскольку в гидролизатах такой целлюлозы хроматографическим анализом не обнаружили других са-харов. В природной целлюлозе все гликозидные связи между звеньями считаются равноценными. Однако некоторые исследователи допускают существование в цепях древесной целлюлозы «слабых» связей между звеньями, появление которых обусловлено частичным окислением глю-козных звеньев с образованием карбонильных групп, ослабляющих обычные р-гликозидные связи по отношению к гидролизу. Повышенное содержание карбоксильных и карбонильных групп наблюдается в технических древесных целлюлозах, особенно беленых. Возможно, что ослабляющее влияние оказывают и конформационные превращения в звеньях p-D-глю-копиранозы.

По результатам рентгенографического анализа у выделенной из природных источников целлюлозы СК в среднем составляет 65…75%, причем у древесной целлюлозы она меньше, чем у хлопковой. Доля аморфной части равна соответственно 35…25%. У гидратцеллюлозы, полученной мерсеризацией целлюлозы или регенерированием из растворов целлюлозы (см. главу 19), СК меньше и составляет 50…30%, причем меньше у регенерированной целлюлозы и больше у мерсеризованной. Однако другие данные, полученные главным образом на основании химических методов исследования, показывают, что доля аморфной части в природной целлюлозе значительно меньше — всего лишь 5… 10%. Необходимо отметить, что эти

Маккарти с сотрудниками фракционировали лигносуль-фонат кальция из сброженного отработанного сульфитного щелока, полученного при варке 85% западной тсуги и 15% белой пихты. Для этого раствор 2,32 г кальциевой соли в 12 мл воды прибавляли к взвеси 12,5 г высокоочищенной размолотой древесной целлюлозы в 345 мл этанола.

Поскольку окисление лигнина двуокисью хлора играет важную роль при получении холоцеллюлозы, а также при отбеливании древесной целлюлозы, реакция лигнина с этим реагентом уже давно изучалась многими учеными.

Гетерогенный процесс получения метилцеллюлозы с применением хлористого метила проводят следующим образом. Вначале получают щелочную целлюлозу из хлопковой или древесной целлюлозы. Затем следует процесс метилирования в автоклаве, использовать регенеративную систему улавливания хлора, простейшая из которых основана на водной абсорбции. Абсорбция хлора водой имеет важное значение и в производстве некоторых видов древесной целлюлозы.

Одним из главных способов химической переработки древесины есть получение древесного, целлюлозного материала (древесной целлюлозы) по сульфитному, сульфатному и натронному способу.

Производство древесного целлюлозного материала для получения ацетатов, несмотря на более жесткие требования к этому материалу включает те же стадии технологического процесса, какие существуют для производства вискозной целлюлозы. Условия проведения отдельных стадий отличаются от получения вискозного целлюлозного материала.

Для производства древесного целлюлозного материала для синтеза ацетатов исходную древесину перерабатывают с использованием следующих операций: 1) окорка древесного баланса, 2) получение древесной щепы 3×4 см, 3) варка щепы с кислыми, щелочными, нейтральными варочными растворами, 4) сортировка целлюлозного материала, 5) отбелка и облагораживание целлюлозного материала, б) сортировка и сушка целлюлозного материала.

Для производства древесного целлюлозного материала для ацетилирования используют лиственную (тополь, осина и др.) и хвойную (сосна, ель, лиственница) балансовую древесину высокого качества. Для производства ацетатного древесного целлюлозного материала производится также специальное выращивание пород деревьев. Древесину для производства ацетатной целлюлозы окоряют в барабанных или ножевых корообдирках. С баланса удаляется кора и луб, которые при варке не провариваются и в дальнейшем засоряют готовый целлюлозный материал. Окоренный баланс рубят в многоножевых рубильных машинах, при этом большое внимание уделяется однородности шипы по фракционному составу. Наличие крупной и мелкой щепы не позволяет при последующей варке получить равномерно проваренную однородную целлюлозную массу Подготовленную древесную щепу подвергают химической обработке варочным раствором при повышенных температурах и давлении. В настоящее время имеется очень большое разнообразие режимов варки древесины. Наряду с наиболее распространенными способами варки; сульфитным и сульфатным, широко применяются комбинированные, многоступенчатые способы варки целлюлозы.

В последние годы в связи с огромной актуальностью вопроса защиты природной среды за счет максимального использования оборотных вод, резкого сокращения количества сбрасываемых сточных вод и снижения их токсичности одним из перспективных способов производства древесного целлюлозного материала является способ, не связанный с использованием хлора и серы содержащих соединений становится азотнокислый процесс варки древесины, основанный на обработке растительного сырья разбавленной азотной кислотой с последующим растворением продуктов взаимодействия в щелочной среде (36). При обработке древесины слабой азотной кислотой происходит нитрование и окисление лигнина, сопровождающееся его деструкцией и растворением на стадии щелочной экстракции. Основными технологическими преимуществами азотнокислой варки являются: быстрота, умеренная температура и отсутствие повышенного давления. Низкая температура варки и щелочной экстракции (80-100°С) способствует уменьшению расхода энергетики. Проведение варки при атмосферном давлении позволяет упростить варочное оборудование. Самое главное и существенное преимущество азотнокислой варки заключается в легкости осуществления замкнутости схемы водооборота, проведения варочною процесса и парогазовой фазе. Все это существенно может снизить загрязнение окружающей среды промышленными стоками по сравнению с существующими технологическими процессами производства сульфитной и сульфатной целлюлозы. Мягкие условия обработки и избирательное действие азотной кислоты по отношению к компонентам древесины позволяют получить менее деструктированную целлюлозу по сравнению с целлюлозой, получаемой сульфитным, сульфатным и кислородно-щелочным способом варки. Полученный целлюлозный материал отличается малым содержанием остаточного лигнина, смол и жиров. Высокая степень полимеризации древесного целлюлозного материала свидетельствует о незначительной деструкции целлюлозы в процессе варки. Ввиду низкого содержания остаточного лигнина, получаемая целлюлоза легко отбеливается при малом расходе отбеливающих реагентов и достигается устойчивая и высокая белизна. Азотно-кислая варка, помимо целлюлозы, позволяет получить ряд ценных побочных продуктов, которые могут быть подвергнуты биохимической переработке с получением кормовых дрожжей. Отработанный щелок может быть использован в качестве эффективного удобрения.

Расход азотной кислоты на варку определяется исходным видом древесины, назначением древесного целлюлозного материала и особенностями технологии. Варка древесины лиственных пород требует по сравнению с хвойной древесиной меньшего расхода азотной кислоты из-за низкого содержания лигнина лиственной древесины по отношению к азотной кислоте. Около 30-45% израсходованного количества азотной кислоты может быть регенерировано и возвращено на варку окислением образующихся в процессе варки окислов азота и абсорбцией их водой. Кроме азотной кислоты могут использоваться различные добавки для ускорения процесса и т.д.

Низкое содержание остаточного лигнина в небеленной азотнокислой целлюлозе позволяет проводить отбелку целлюлозы с меньшим расходом отбеливающих реагентов, чем при других способах получения древесного целлюлозного материала для химической переработки в ацетаты

Сопоставление показателей качества образцов азотнокислой и сульфитной целлюлозы из древесины осины, отбеленных до одинаковой вязкости и белизны показывает, что в азотнокислой целлюлозе выше содержание а-целлюлозы и ниже содержание р-целлюлозы. Для азотнокислого древесного целлюлозного материала из древесины осины характерно более высокое содержание пентозанов и ксилана. Азотнокислая целлюлоза из осины меньше содержит смол.

Характеристика беленого облагороженного древесного целлюлозного материала для ацетилирования.

Очищенная небеленая целлюлоза содержит еще значительное количество лигнина, гемицеллюлоз, смолы поэтому необходим процесс доочисгкн целлюлозного материала от других компонентов. Для этого проводится отбелка древесного целлюлозного материала, при которой протекают процессы дальнейшей денитрификации и облагораживания продукта. Лигнин можно удалить, проводя его окисление или переводя его в хлорлигнин. Образующиеся продукты распада лигнина растворяются в слабощелочных варочных растворах или в воде.

Интересным способом получения древесного целлюлозного, материала для ацетилирования есть способ одной из финляндских фирм (41), который основан на применении трехступенчатой варки. По этому способу древесную щепу, полученную из сосны, лиственницы или осины варят в три стадии: предварительное сульфонирование, основная варка и гидролиз, щелочная варка. Варка проводится и биметаллических котлах с непрямым обогревом, рассчитанных на давление не менее 10 кгс/см2. Котлы снабжены эффективной циркуляцией для варочного раствора. При загрузке щепы применяют паровые уплотнители, которые позволяют проводить пропарку щепы. После подачи жидкости давление в котле поднимают до 9-10 кгс/см: и проводят пропитку щепы. Варка проводится с раствором бисульфита натрия с концентрацией в пересчете на содержание окиси натрия в растворе от 1,4 до 2,3% при рН ~ 3,5-6,5 Пропитка начинается при температуре 80-90°С, а в процессе пропитки, которая длится 2-3 часа, температура повышается до 110-130°С. По окончании пропитки из котла удаляется горячая избыточная жидкость, а затем вводится горячая вода. Одновременно с этим проводится инжекция жидкой двуокиси серы в количестве 7-10% от веса древесины. Температура повышается до 145-155° в течение 1-2 часов. Продолжительность стоянки на конечной температуре определяется значением вязкости получаемого целлюлозного материала. Контроль за ходом варки проводится по цвету варочного раствора.15.2.3.3. Приготовление сульфитных варочных растворов

Процесс получения варочного раствора складывается из трех стадий: получение сернистого ангидрида; получение сырой кислоты; получение варочного раствора.

Компания «Навимакс» изначально специализировалась на поставках хлопкового линта из стран Средней Азии в Россию, страны СНГ и Китай.

За годы успешной работы наша команда накопила богатейший опыт экспортно-импортных поставок, расширила их географию и ассортимент. В 2015 году мы вышли на европейский рынок, зарекомендовав себя надежным поставщиком, ответственно выполняющим свои обязательства.

Широкий диапазон продуктов, предлагаемых нами на рынке, включает хлопковый линт, отбеленный хлопковый полуфабрикат, рыхлую и листовую хлопковую целлюлозу, техническую нитроцеллюлозу, натрий-карбоксиметилцеллюлозу и фенопласты.

Мы являемся эксклюзивным дилером крупнейших заводов-изготовителей хлопковой целлюлозы в Узбекистане и ключевым партнером ведущих предприятий России, стран СНГ и Европы — производителей натрий-карбоксиметилцеллюлозы, нитроцеллюлозы и пороха, высокопрочных фенопластов, специальных видов бумаги по поставкам хлопковой целлюлозы и сопутствующей химической продукции.

Используемые в процессе производства современные технологии, высококачественное сырье, соблюдение всех экологических требований и норм, позволяют нам изготавливать продукт в соответствии с современными международными стандартами, а гибкость производства дает возможность производить продукцию в соответствии с индивидуальными требованиями Заказчиков.

Наша первоочередная задача – удовлетворение потребностей каждого Заказчика, точное выполнение сроков и объемов поставок.

Основными принципами нашей работы являются оперативность, ответственность, высокий профессионализм и индивидуальный подход.

По вопросу закупок хлопковой целлюлозы, просим обращаться по телефонам: +7 (499) 905-26-77,

+7 (499) 905-30-11, по электронной почте sales@cotpulp.com или заполнить форму обратной связи на нашем сайте.

Хлопковая целлюлоза

Волокна хлопчатника содержат большое количество целлюлозы в чистом виде. Характер и синтез химического состава природной целлюлозы хорошо изучен на примере хлопкового волокна. С ростом хлопкового волокна непрерывно растет содержание в нем целлюлозы, а содержание других компонентов, таких как жиры, водорастворимые вещества, золы и воск, понижается.

В хлопковом волокне наблюдается большое количество пектиновых веществ, которое постепенно убывает по мере роста растения. Одновременно с возрастанием содержания целлюлозы, волокно меняет свои механические, физические и химические свойства. Например, увеличивается прочность и понижается растворимость в щелочи.

Отличие хлопковой и сульфатной целлюлозы

Если сравнивать беленую сульфатную и хлопковую целлюлозу, то волокна первой плоские и прямые, в то время как волокна хлопковой имеют форму скрученной ленты и более сформированную кристаллическую структуру. В сульфатной целлюлозе содержится 91,9% α-целлюлозы и примерно 15% гемицеллюлоз. Содержание гемицеллюлоз в хлопковом волокне очень мало, а процент α-целлюлозы достигает 98,6%.

Высокий процент α-целлюлозы, малое количество лигнина и очень большая степень белизны показывают, что такие целлюлозные материалы прекрасно подходят как для производства бумаги, так и модифицированных химических целлюлоз. Среди модификаций можно назвать мерсеризованную целлюлозу, микрокристаллическую и другие. Степень чистоты хлопковой целлюлозы очень высокая, а содержание гемицеллюлоз практически нулевое.

Преимущества хлопковой целлюлозы

  • в составе почти нет гемицеллюлоз и веществ из карбоксильных групп, что обеспечивает прочность на длительный срок;
  • по сравнению с видами древесной целлюлозы, хлопковая более устойчива к процессу старения из-за большой степени полимеризации;
  • древесная целлюлоза дает коллоксилина значительно меньше, чем хлопковая, поэтому именно ей отдают предпочтение при производстве линолеума;
  • хлопковая целлюлоза прекрасно смачивается кислотной смесью и имеет очень высокую чистоту.

Целлюлоза (клетчатка) – растительный полисахарид, являющийся самым распространенным органическим веществом на Земле.

1. Физические свойства

Это вещество белого цвета, без вкуса и запаха, нерастворимое в воде, имеющее волокнистое строение. Растворяется в аммиачном растворе гидроксида меди (II) – реактиве Швейцера.

Видео-опыт «Растворение целлюлозы в аммиачном растворе гидроксида меди (II)»

2. Нахождение в природе

Этот биополимер обладает большой механической прочностью и выполняет роль опорного материала растений, образуя стенку растительных клеток. В большом количестве целлюлоза содержится в тканях древесины (40-55%), в волокнах льна (60-85%) и хлопка (95-98%). Основная составная часть оболочки растительных клеток. Образуется в растениях в процессе фотосинтеза.

Древесина состоит на 50% из целлюлозы, а хлопок и лён, конопля практически чистая целлюлоза.

Хитин (аналог целлюлозы) – основной компонент наружного скелета членистоногих и других беспозвоночных, а также в составе клеточных стенок грибов и бактерий.

3. Строение

Состоит из остатков β — глюкозы

4. Получение

Получают из древесины

5. Применение

Целлюлоза используется в производстве бумаги, искусственных волокон, пленок, пластмасс, лакокрасочных материалов, бездымного пороха, взрывчатки, твердого ракетного топлива, для получения гидролизного спирта и др.

· Получение ацетатного шёлка – искусственное волокно, оргстекла, негорючей плёнки из ацетилцеллюлозы.

· Получение бездымного пороха из триацетилцеллюлозы (пироксилин).

· Получение коллодия (плотная плёнка для медицины) и целлулоида (изготовление киноленты, игрушек) из диацетилцеллюлозы.

· Изготовление нитей, канатов, бумаги.

· Получение глюкозы, этилового спирта (для получения каучука)

К важнейшим производным целлюлозы относятся:
— метилцеллюлоза (простые метиловые эфиры целлюлозы) общей формулы

n (х = 1, 2 или 3);

— ацетилцеллюлоза (триацетат целлюлозы) – сложный эфир целлюлозы и уксусной кислоты

n

— нитроцеллюлоза (нитраты целлюлозы) – сложные азотнокислые эфиры целлюлозы:

n (х = 1, 2 или 3).

6. Химические свойства

Гидролиз

(C6H10O5)n + nH2O t,H2SO4 → nC6H12O6

глюкоза

Гидролиз протекает ступенчато:

(C6H10O5)n → (C6H10O5)m → xC12H22O11 → n C6H12O6 (Примечание, m<n)

крахмал декстрины мальтоза глюкоза

Видео-опыт «Кислотный гидролиз целлюлозы»

Реакции этерификации

Целлюлоза – многоатомный спирт, на элементную ячейку полимера приходятся три гидроксильных группы. В связи с этим, для целлюлозы характерны реакции этерификации (образование сложных эфиров). Наибольшее практическое значение имеют реакции с азотной кислотой и уксусным ангидридом. Целлюлоза не дает реакции «серебряного зеркала».

1. Нитрование:

(C6H7O2(OH)3)n + 3nHNO3 H2SO4(конц.)→ (C6H7O2(ONO2)3)n + 3nH2O

пироксилин

Видео-опыт «Получение и свойстванитроцеллюлозы»


целлюлоза

+3n HNO3

H2SO4→


тринитрат целлюлозы

+ 3n H2О

Полностью этерифицированная клетчатка известна под названием пироксилин, который после соответствующей обработки превращается в бездымный порох. В зависимости от условий нитрования можно получить динитрат целлюлозы, который в технике называется коллоксилином. Он так же используется при изготовлении пороха и твердых ракетных топлив. Кроме того, на основе коллоксилина изготавливают целлулоид.

2. Взаимодействие с уксусной кислотой:

(C6H7O2(OH)3)n + 3nCH3COOH H2SO4(конц.)→ (C6H7O2(OCOCH3)3)n + 3nH2O

При взаимодействии целлюлозы с уксусным ангидридом в присутствии уксусной и серной кислот образуется триацетилцеллюлоза.

+3n


триацетилцеллюлоза

+3n СH3СOOН

Триацетилцеллюлоза (или ацетилцеллюлоза) является ценным продуктом для изготовления негорючей кинопленки и ацетатного шелка. Для этого ацетилцеллюлозу растворяют в смеси дихлорметана и этанола и этот раствор продавливают через фильеры в поток теплого воздуха.

А сама фильера схематично выглядит так:

1 — прядильный раствор,
2 — фильера,
3 — волокна.

Растворитель испаряется и струйки раствора превращаются в тончайшие нити ацетатного шелка.

Говоря о применении целлюлозы, нельзя не сказать о том, что большое количество целлюлозы расходуется для изготовления различной бумаги. Бумага – это тонкий слой волокон клетчатки, проклеенный и спрессованный на специальной бумагоделательной машине.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *