Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2013 » Июль » 10 » 1. Древесина
21:37
1. Древесина


Когда речь заходит о химической переработке древесины, то стазу оговоримся, химическая переработка подразумевает одновременную физическую обработку. Чтобы понять, что это значит, рассмотрим состав древесного сырья.

Основой любой древесины является целлюлоза, или как ее иногда называют – клетчатка. Целлюлоза является полисахаридом из остатков поликонденсированной β-глюкозы. Это линейный, достаточно полярный, жесткоцепной полимер. Кроме полимерной целлюлозы, древесина содержит немного олигомеров α и β-глюкоз, имеющих свойства, близкие к свойствам крахмала или сахара. Сверх того, имеется 0,1-1% моносахаридов, в основном в молодой древесине или в коре. Основная роль целлюлозы – структурный каркас, предающий механическую прочность. Из целлюлозы состоит оболочка растительных клеток. Примером практически сто процентной целлюлозы может служить вата или хлопковая ткань.

Второй по распространенности компонент древесного сырья – лигнин, представляет собой смесь терпенов, смол (в основном, полиэфирных и полифенольных) и аналогичных им соединений. Главные функции лигнина: бактерицидно-инсектицидная (то есть, чтобы дерево ни кто не скушал), структурный пластификатор для модифицирования физико-механических свойств целлюлозного каркаса, и тромбоцидно-санитарная функция. С последней Вы все знакомы, когда видели, как из повреждения на коре хвойного дерева выделяется капелька смолы, чтобы закрыть порез.

Эти два основных компонента обуславливают промышленный интерес к данному сырью и определяют его свойства. Из других компонентов следует назвать: воду, минеральные соли, ароматические и инсектицидные вещества. Кроме того, в древесине присутствуют в небольшом количестве: аминокислоты, ферментные белки, витамины и т.п.

Существует несколько основных технологий химической переработки древесины, скажем о них несколько слов.

Сульфитная варка (сульфатная варка) – варка древесной стружки или щепы в растворе сульфита натрия (сульфида натрия), при давлении в несколько атмосфер и температуре в 100-170оС. Этот процесс призван размягчить и разделить волокно, а также, удалить лигнин. Высокая температура требуется для гидролиза (в данном случае корректнее сказать – омыления, так как в щелочной среде) лигнина до мономерных составляющих. Сульфит образует с продуктами гидролиза растворимые в воде соединения, которые уходят вместе с фильтратом после выделения рыхлой целлюлозной массы на барабанном фильтре. Данный процесс используется с середины 19 века, и ориентирован на выделение целлюлозы в виде волокна средней длинны (0,5-10 мм). Основные потребители такого волокна: целлюлозно-бумажная промышленность и химпром эфиров целлюлозы.

Пожалуй самый древний, но не потерявший значения и на сегодняшний день, метод переработки древесины – пиролиз. Данный процесс протекает при высокой температуре (110-800оС, в зависимости от требуемых продуктов) и без доступа воздуха. Древесина при этом разлагается на несколько фракций: древесный пек (уголь), водно-уксусная фракция, горючие газы, олигомерные смолы и спирто-альдегидная фракция. Данный процесс ориентирован на получение древесного угля, пожалуй, одного из древнейших продуктов химической промышленности, по сей день находящего широкое применение.

Гидролизное производство – это процесс кислотного гидролиза сырцовой целлюлозы или любого растительного сырья при высокой температуре и давлении, с целью получения моно и дисахаридов. Основные потребители этих продуктов: производство кормовых добавок для животноводческих ферм и сырье для биотехнологий (древнейшая из которых – сбраживание до смеси спиртов).

Экстракционная переработка является достаточно молодым методом переработки древесины. Ранее этот метод использовался для других видов растительного сырья. Суть процесса заключается в экстракции органическими растворителями или сжиженными газами (в зависимости от устойчивости интересующих нас соединений) лигниновых и других растворимых компонентов древесины. Для данного процесса лучше всего подходит тонкая, рыхлая стружка, процесс ведется в аппаратах Сокслета или непрерывно действующих магистральных линиях (протяженностью до 300-400 метров). Неоспоримые достоинства данного метода: широкий перечень ценных продуктов с прекрасным выходом, получение за две стадии целлюлозы хорошего качества и полное отсутствие отходов. К недостаткам следует отнести аппаратоемкость процесса и большие затраты электроэнергии.

На сегодняшний день разработаны ряд биотехнологий, позволяющих проводить процесс получения тех или иных веществ в 2-3 стадии. При этом, используя в качестве сырья не переработанную древесину. Но, об этом в другой раз.

Категория: Древесина и деревопереработка | Просмотров: 1309 | Добавил: Chemadm | Теги: химия растительного сырья, лесохимический комплекс | Рейтинг: 4.7/28
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]