автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Превращения компонентов лигноуглеводной матрицы в технологии древесноволокнистых плит

БЕЛОРУССКИЙ ГООУДАРОТВЕННШ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УДК .№¡»4.817-41

СОЛОВЬЁВА ТАМАРА ВЛАДИМИРОВНА

ПРЕВРАЩЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ЛИГНОУГЛЕВОДНСЙ МАТРИЦЫ В ТЕХНОЛОГИИ ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ

Специальность 05.21.03 "Технология и оборудование химической переработки древесины; химия древесины"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

МИЙСК 1998

Работ* выполнена в Белорусском гееудвретаеннем технешогичвв' ком университете *

Научный консультант - заслуженный работник высшей шкоды щр, яттр хнмичеевих наук, профессор

{финишные шшсшнтш академий международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности, доктор технических наук, профессор ,

шщдшш В.Л,

академик Российской академии естест-бениых наук, доктор технических наук, Профессор №Ь№ В.И.

академик Международной академии наук экологии и безопасности живяедеятель-' ности, доктор технических наук, профессор ЛЕШЗВКЧ A.A.

Олшшруад^я организация - Институт физико-органической химии

Национальной академии наук Беларуси

. Защита диссертации состоится 24 ноября 1998 г. в 10°° часов на эаседайИИ совета до еащите диссертаций Д 02.08.434 г Белорусском, государственна технологическом университете по адресу: Республика Беларусь, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, БГТУ.

С дисоертащ№{к моею ознакомиться в библиотеке Белорусского государственного технологического университета.

Автореферат равослан октябре 1898 г.

Уч^ШЙ секретарь совета по еащ^е диссертаций, кандидат технических наук

В.В.СНСПКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ <

Актуальность темы диссертации. Древесноволокнистые плиты (ДЕЛ) находят всё более широкое промышленное применение, определяющее необходимость выполнения разработок по повышению их !са-чества и обновлению ассортимента. В настоящее время технология производства ДВП основывается на использовании типового оборудования- и включает общепринятые режимные параметры. Они определяются, главным образом, техническими возможностями промышленных линий и практически не связаны с мало изученными химическими превращениями древесины в технологическом процессе. В современных условиях, при дефиците сырьевых и энергетических ресурсов проблема химизма образования ДВП и его использования для необходимого совершенствования технологии производства ДВП приобретает особую значимость. В этой связи предпринятые ь составе диссертационной работы исследования и описание химических превращений лигноугле-водной матрицы древесины на главных стадиях технологического процесса получения ДВП, разработка и внедрение нетрадиционных приё-. мов по использованш реакционной способности её компонентов для повышения эффективности производства ДВП являются актуальными.

Связь работы с крупными научными программами, темами. Исследования, результаты которых обобщены в диссертационной работе, выполнялись в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ Минвуза СССР по проблеме "Комплексное и рациональное использование лесных ресурсов" на 1981-1985 гг. ; координационным планом научно-исследовательских работ АН СССР по проблеме "Химия древесины и ее основных компонентов", 1931-1985 гг. и "Научные основы переработки и использования древесины", 1986-1990 гг.; отраслевой научно-технической программой "Разработать и внедрить ресурсосберегающие' технологии в лесной и деревообрабатывающей промышленности республики", 1983-1990 гг.; общесоюзной научно-технической программой "Разработать и осуществить мероприятия по комплексной охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов", 1986-1990 гг.; республиканской целевой комплексной программой 33.01.РЦ "разработать и внедрить ресурсосберегающие технологии и оборудование, обеспечивавшие расширенное воспроизводство и рациональное использование древесных ресурсов в Белорусской ССР на 1991-1996 гг. и на период до 2005 IV"; Государственной научно-технической программой "Лес - экология и ресурсы", 1996-1998 ГГ.

Деаьи задачи исследования. Цель работы - научно обосновать и описать химизм превращений компонентов лигноуглеводной матрицы в технологическом процессе получения ДВП и на этой основе разработать новые способы повышения его эффективности.

При этом реаагшс/ следующие основные задачи:

- определить вк. ад компонентов лигкоуглеводкой матрицу в образование прочности и водостойкости ДВЯ;

~ рассмотреть химические превращения лигнина, лигноуглевод-1ЮГО комплекса и гемицеллюлоз на стадиях технологического процесса поду чеши ДБП;

охарактеризовать продукты деструмции древесины, перешедшие в технологические воды при получении ДВП;

- разработать и оценить новые способы повышения и (или) использования реакционной способности компонентов лигноуглеводной матрицу в целях: - повышения качества плит,

- снккеиия загрязнённости технологических и

сточных вод,

- сокращения энергоемкости производственного процесса.

- провести опытно- пршьшенну» проверь/ и внедрение технологических приёмов, направленных на использование превращений лигноуглеводной' матрицы древесины в технологической процессе по-

I лучешш ДШ ыокрыы слсссбш.

Научная новизна шлученкзд результатов. ■ В роботе впервые по-зуч&ш сдедуюааи научные результата

- определены основные закономерности хишческих превращений дигюша, дигнаугдеводиюга комплекса и гешщедшяоз на главных технологических стадиях получения ДВП, которые псдажэнц в основу разработки новых путей совершенствовашш технологического процесса;

- установле. э, что мягкая гвдртлизно-окислительнаа обработка древесины приводит к ускорению процесса размола цепы и повыаеико прочности плит;

- установлено, что продукты деструкции лигноуглеводной матрица, перешедшие в технологические воды, не только электростатически, но и химически взаимодействуют с катионными полизлегсгршш-т&ми, вследствие чего существенно упрощается процесс очистки сточных вод и появляется возможность замыкания системы их циркуляции;

- показана целесообразность использования в композиции ДБП гуминовых веществ в составе продуктов недревесного происхождения.

Новизна технологических решений, изложенных в диссертации,, подтверждена 18 авторскими свидетельствами на изобретения.

Практическая значимость подученных результатов. Выполненные научные исследования позволяют достичь следующих практических результатов:

- повышения физико-механических показателей качества ДВП минимальными финансовыми и организационными затратами за счёт мяг-¡юй гидролитической и гидролизно-окислительной обработки древесной щепы и древесноволокнистой массы;

- существенного снижения расхода энергии на размол щепы с помощью мягкой гидролизно-окислительной обработки и пропитки культурзльным фильтратом дереворазрушающих грибов древесной щепы перед размолом;

- улучшения, качества поверхности ДВП отделкой аммонизированным торфом и сапропелем;

- улучшения характеристик технологических вод в процессе производства ЛВП и очистки сточных вод на локальных очистных сооружениях за счёт использования катионных полиэлектролитов.

Экономическая значимость полученных результатов. Технология производства ДВП на основе мягкого гидролиза древесноволокнистой массы внедрена в ОАО "Витебскдрев" и на Астраханском ЦКК; технология очистки сточных вод с использованием катионных полиэлектролитов внедрена в НП "Вобрукскдрев"; технология применения катион-пего полизлектролита для повышения удержания в массе гидрофобизу-вдей добавки внедрена в ОАО"Витебскдрев"; краситель на основе аммонизированного торфа внедрён в ПО "Борисовдрев" и ОАО "Витебскдрев".

Суммарный годовой экономический эффект от внедрения разработок составил 789,8 тыс.руб. "и природоохранный эффект - 264,8 тыс.руб.(здесь и далее в ценах 1991 г.)

Основные положения диссертации, выносимые на защиту. Автор выносит на защиту следующие главные результаты диссертационной работы:

1. Роль компонентов лигноуглеводной матрицы древесины в технологическом процессе получения ЛВП.

2. Основные направления химических превращений компонентов -лигноуглеводной матрицы древесины в процессе получения ЛВП.

3. Новые технологические приёмы для повышения реакционной способности компонентов лигноуглеводной-матрицы древесины в про-

цессе получения ДВП с целью улучшения качества плит и сокращения расхода энергии на размол щепы.

4. Новые технологические решения по использованию реакционной способности деструктированных компонентов лигноуглеводной матрицы с целью совершенствования системы водооборота и повышения качества ДВП.

Личный вклад соискателя. Соискатель являлась руководителем всех работ, включённых в состав диссертации._ Соискателю принадлежит: общая формулировка идеи и рабочей гипотезы; разработка путей решения научной проблемы в лабораторных и производственных уело- > виях; основные позиции в интерпретации результатов. Экспериментальные данные, в получении которых участвовали соавторы опубликованных работ, выполнены по заданию и с участием соискателя и предназначены для подтверждения общей научной позиции, сформулированной в диссертации, о роли и значении'химических взаимодействий компонентов лигноуглеводной матрицы древесины в процессе получения ДВП.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на 4-х международных конференциях (г.Ленинград, 1968; г.Минск, 1995; г.Гродно, 1996 г.; г. Шнек, 1997 г.); 15-ы Менделеевском съезде по общей и прикладной химии г.Минск, 1935 г.; 11-ти Всесоюзных научно-технических и научно-практических конференций* и семинарах (Архангельск, 1970; Минск, 1974; Киев, 1975; Иваново-Франковск, 1978; Одесса, 1978; Архангельск, 1980; Москва, 1980; Свердловск, 1984; Рига, 1984; Моста, 1987; Свердловск, 1089); 4-х республиканских научно-технических и научно-практических конференциях (Минск, 1079; Минск, 1981; Минск ,1988, Гродно, 1988); 20-тй ежегодных научно-технических конференциях БГТУ (по 1997 г.), а также на белорусских предприятиях, вырабатывающих ДВП и в Минлесбумпро-ые Республик^ Беларусь, ■■•

Опубликованность результатов. По вопросам, относящимся к теме ■Диссертации, опубликовано 50 научных трудов и получено 18 авторских свидетельств.

Структура и объём диссертации. Содержание работы изложено на 329 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, 11 глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Работа содержит 55 таблиц на 29 страницах, 42 рисунка на 42 страницах, 27 приложений на 69 страницах. Библиография включает 310 наименований литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Литературный обзор.' Ешоляея анализ сведении из литературных источников о химических превращениях компонентов древесины при получении ДВП. Установлено единство взглядов исследователей па функцию целдшозы как упрочняющего материала и её относительна химическую стабильность в технологическом процессе. В то as время существует разноречивость мнений и недостаточно информации о роли п сущности превращений лигнина и гемицелхюлоэ. Отсутствуют сведения о лрезргщежшх лнгкоуглзводного комплекса (ЛУКа). Еызе-пзлсзйкноэ даэт осковакиз характеризовать состояние проблема химизма образования ДВП пак незавершённое.

Принимая з ¡сзчествэ рабочей пвютееы современны» представления о древесине кзв позпмервсн ясшозвдюгоюи материале, построением пз целлгелезней арматура и емзрфяей матрицу, образованной лигнином и нэцеллэлосн-амл позкеахерздзмз (лягяоуглеводной матрицей), признано квлссообраз1!ьзл осисвасо вшяшга з диссертационной работе сосредоточить яа псслодпеп, кг:: "сдссхагсчда изученной з технологическом процессе получения Д2П.

Опираясь па дазшзо-о строения гигвоуглозодвей .матрицы, полу-чс-нпие в института :ascm дроггегди ЛИ Лгтшш,, принято рещоплэ распространить яссяодсвззка вро»гуг,еохззазо из лпгпия, ЛУК и ге-мздэляшгозы.

Довольно мзогсчксл5йП£Я гятерзгурлая кфвршцвя* о существенных химических пргпргг^пптх в усло2:к.ч, свойственных отдельным стадиям техиогсгшсского процесса получения ДВП и известная высокая лабильность кошонентоз лигноуглеводной матрицы послужили основанием для постшкшш кошткез исследовании по хинному образования ДЕП.

Обобщение литературного йзтериалз, нашло отражение а предположительном представления основных направлений превращений каэдо-го из компонентов па отдельных стадиях технологического процесса получения ДВП. В последуй®« главах диссертации эти направления превращений получили экспеоиментальвое подтверждение и послужили основанием для разработки ряда новых технологических решений для кевнвешп качества плит, ' сокращения расхода энергии на размол древесины и улучшения характеристик сточных еод.

2. Обаая методика' и основные методы исследований.. Представлена структурна! схема проведения исследований; техника получения ДВП мокрым, сухим и полусухим способами и их испытаний; методики получения близких природным препаратов лигнина, ЛУКа и гемицеллв-

лоз и методы их исследования; методы анализа продуктов деструкции древесины в сточных водах; основные положения статистического анализа экспериментальных данных.

Основные методы, использованные при исследовании компонентов лигноуглеводной матрицы древесины: выделение препаратов лигнина и ЛУКа по-Браунеллу и с помощью диоксана в атмосфере азота, геми-целлюлоз - по-Уайзу, определение содержания основных функциональных групп, щелочное нитробенэольное окисление, гель-хроматография и газо-жидкостная хроматография, УФ- и ИК-спектроскопия, элементный анализ. Основные методы, использованные при исследовании тех. нологических вод: определение группового состава, о-толуидиновый метод, гель-хроматография и газо-жидкостная хроматография, микроэлектрофорез, УФ-спектроскопия, высокочастотное кондуктометричес-кое титрование.

■ Опытные образцы плит получали на лабораторной пилотной установке польской фирмы "Земак", апробацию и внедрение результатов исследований осуществляли з промышленных условиях. • Анализы плит проводили по стандартным методикам.

3. Влияние компонентов древесины на показатели качества ДВП. Для экспериментального установления влияния каждого из компонентов древесины на качество ЛВП в композицию плит вводили близкие 'природным препараты лигнина и ЛУКа Браунелла, гемицеллкшоз, ,а также холоцеллюлозу и препаративную целлюлозу. Шиты получали по мокрому и сухому способам в лабораторных условиях с использованием древесноволокнистой массы цеха ДВП ПО "Еорисовдрев" и древест ных волокон Шекснинского завода ДВП по общепринятым на этих предприятиях режимам. Исходным сырьём служила древесина преимущественно лиственных пород. Массовую долго добавок варьировали от 0,25 до 1,0% к волокну. В табл. 1 представлены данные применительно к равной для всех компонентов доли добавки - 0,5%.

Положительная роль добавок лигнина в процессе образования . ДВП подтвердилась значительным ростом прочности .. и водостойкости плит, получаемых как по мокрому, так и сухому способам. Эффективность добавок ЛУКа и гемицеллюлоз проявилась при сухом способе получения плит. Это же относится и к 0,5%-ной добавке целлюлозы.

В пользу существенной роли лигнина в образовании ДВП свидетельствует пример получения плит с пониженной плотностью - типа ЩФ по мокрому способу из промышленной древесноволокнистой массы ПО "Борисовдрев" (рис.1). Из рис.1 видно, что дополнительное введение в композицию плит лигнина (в виде диоксаялигнина, выделен-

ного атмосфере азота) с массовой долей от 0,5 до 1 ,ЬТ. привела к' значительному повышению прочности и водостойкости плит в широком диапазоне температуры прессования - от 160 до 200°С.

Таблица 1

Влияние компонентов древесины на показатели качества ДВП

Наименование I • Мокрый способ 1 Сухой способ

добавки I--------г----------------1----1-------------•--------

!Предел 'IВодопо-1Разбу- I Предел IВодопо-IРазбу-I прочности¡глоще- 1хание I прочности Iглоще- 1хание I при изги-Iние за I по тол-I при изги-Iние за I по тол-Iбе, МПа 124 ч, %Iщине за1бе, МПа 124 ч,% 1щине за I I 124 ч, %| I 124 ч, X

Вез добавок 48,8 31, ,0 23,1 62,4 ■ 27,7 20,5

Лигнин 60,7 26, Л 12,0 68,2 20,2 15,3

ЛУК 49,6 30, ,0 22,3 74,2 22,4 18,3

Гемицеллюлозы .'48,4 32, 2 22,1 69,5 23,3 19,4

Холоцеллюлоза 50,6 26, !з 17,3 64,3 25,0 19,2

Целлюлоза

Кюршнера 48,4 33, 2 18,0 70,3 24,8 20,5

'150 170 480 130 200

Температура прессования, °С-

160 170 180 190 200 Температура прессования, °С

Рис. 1. Влияние добавок лигнина и температуры прессования на предел прочности при изгибе (а) и разбухание (б)

При рассмотрении химических превращений компонентов лигноуг-леводной матрицы древесины в процессе получения ДВП было признано возможным исключить их взаимодействия с экстрактивными веществами, опираясь на данные проведенного эксперимента по экстрагированию волокон, предназначенных для изготовления ДВП. В качестве экетрагентов использовали растворители, извлекающие наиболее представительные группы экстрактивных веществ древесины - диэти^

ловый з^Ф, спмрто-бензольную смесь и горячую воду. Первые два вида экстракций вызвали повышение плотности и связанной с нею прочности плит и снизили их водостойкость. Водная экстракция понизила каждый из показателей качества. Повторное введение в композит© плит сконцентрированных экстрактов привело к аналогичному негативному результату и, кроме того, усилило образование пятен и пригаров на поверхностях плит.

4- Химические превращения компонентов лигноуглеводной матрицы древесины при получении ДВП мокрым способом. В связи с. тем, что при ¡получении ДВП мокрым способом древесноволокнистая масса на стадии отлива ковра разделяется на ковер и подсеточную воду, были рассмотрены превращения лигноуглеводной матрицы с использованием твердых образцов (препаратов компонентов древесины, полуфабрикатов плит и готовых плит) и продуктов их деструкции, перешедших в технологические воды.

Учитывая особую значимость для шштообразования стадии горячего ¡прессования, рассмотрены также изменения в ковре и плите по мере веденкя этого процесса. Исследования дополнены анализом состава водных экстрактов, отобранных из волокнистой массы древесины разных парод.

¡Исследование экстрактов, отобранных из дефибраторной массы, подученной из древесины берёзы, осины, сосны и ели, показало, что их компонентЕЬШ состав существенно различается лишь по содержания веществ, экстрагируемых водой - для хвойных пород их определено на .302 больше, чем для лиственных, это коррелирует с повшеннкм сздерканяеа в них коры. Количество углеводов в экстрактах лиственных пород 48...49% (от массы сухого остатка), а хвойных -52—53£; количество веществ, определяемых как лигнин, 28...292 .для .всех .древесных пород. Близка по значению и данные шлекуляр-но-массового распределения, полученные методом гель-хроматографии. Причём, .лотниновые фрагменты представлены в экстрактах.преи-ыуе^стввнно ашзкоыолекулярнььш веществами.

Результаты этого эксперимента позволь сделать вывод о близкой ¡по интенсивности деструкции компонентов древесины разных ¡пород ¡в ¡начале технологического процесса получения ДВП.

Деструкцию каждого из компонентов древесины при производстве ДВП ¡мокрым способом подтвердили результаты исследования состава сточных ¡вал, отобранных с отдельных стадий промышленного штока Св ¡цехе ,ЩВП ¡Ш "Бобруйскдрев") - В период отбора проб "цех работал .по типовому режиму со сбросом стоков в объёме 11...12 м3/т, пот-

ребляя сырье преимущественно лиственных пород. Углеводный и кислотный состав отобранных технологических вод показан в табл. 2.

_ _ _ Таблица £

Углеводный и кислотный состав технологических сточных вод

Содержание, % к су-1 Сточные води от

хому остатку I--------------------------------------------

I дефкбратора I отливной маппкы!горячего пресса

углеводов:

до гидролиза, 11,9 9,5 11,4

из них: гексозы 31,3 33,2 33,6

пентогы 39,3 22,3 23,4.

уроповкэ кислоты 29,4 34,5 37,5

после гидролиза, 29,3 57,2 49,3

из них: гексозы 37.3 43,5 41,8

пептозы 46,3 33,6 о

уроноЕые к!:слоты 16,4 17,9 18,9

общего количества

КИСЛОТ, !.!Г/Д 1920 923 162Q

летучих кислот 2,9 4.6 2,1

Методом ГЛХ в гегслоягсГ! crczzuz гггд уст:

сутстЕне ywcycizoit геяхотн - в tzzzzzs-czz*

а тачке {.«уравьикс:"!, прскпсяогс:: :: yzzzr.z:z:i '

дах обнаружены .к продукт« глу2г:сЗ z'—jz:

посахаридов - левуляковаз гатогстз я ctc^rrnciyyiypr Вещества ароматической гг-е," zzzzzzzzszz со: пх катконввдг полвагектралятси ПЕЛ. Г;:; ка ссзгркг определяемых как лигплг, в cr^sisssrx ггэ ре

ЛШЗ, в явдкостн - по далеки-ГС-сгегггрссг^:^:. таты приведены в табл, 3.

Расчёт величины- тгеяулгтгсЗ гзэса т! гзг^гг; дукта осаздевет дитакга паггггхгз^сютсгг С~з zzzv^zi гагь-лрсиэ-тографии) показал! era на^гзгггэ для crrcirci гсз с?

пресса (&п-в50, BV1460, Это уяггзгэ нл ссобкгэ зз-

тенсягнуп деструкции юттлна на сгзд^л sto плят.

Стадия! горячего прессазгнкз рзсЕшягренз. гппмг~гтзгыгэ к пз-дуоутгаиу способу таизтеввая ДЕЗ. сгигззлзцуся zxnzszrzi рэгзсд-ояной способносгав кшЕозвктез zseseasa. Ц^жхграг» rpsccrssnna с указанием: мест отбора прев длз тг^гнг::! г.гтпгллгз. ~з 2.

Здесь зав отражена дкнаьсиа ssyssezzs скерккет ncpesssuszx групп s дшксашЕягшне, ввдесегзая гэ пввгя&еяя с£рггп=з.

Таблица 3

Осаждение ПЭИ загрязнений технологических вод

I Содеря^а-Ввд сточной-воды !нме су-1 хог; ос-I татка, I мг/л

Кол-во веществ, IРаствори-¡Содержание осажденных ПЭИ Омость су-1веществ,оп-

---------------Чхихве- 1ределяемых

мг/лIX от общ. 1ществ шлаIкак лигнин, I содержания1ма в ДМС01в фильтра-I I : % 1те

От дефибратора 11000 6500 59,0 61. ,0 35,0

Подсет^чная вода От отливной машины'7200

150 0 20,8 М ,0 22,1

Отжим горячего

пресса 9800 2400 24,4 36: ,0 23,4

О

2~3~Г 561 Время, мин.

Рис. 2. Содержание функциональных групп в диоксанлигнине в зависимости от времени нахождения плиты в прессе: 1 - гидроксильные общие; 2 - гидроксильные алифати-.ческие общие; 3 - гидроксильные алифатические первичные; 4 - фе-нольные гидроксильные. Точки 1,2,3,4,5,6 на циклограмме - номера исследованных образцов.

Химический состав образцов представлен в табл. 4. Изменений молекулярной массы диоксашшгнина и его адгезионной 'способности -в табл. 5.

Таблица 4

Изменение химического состава ковра в процессе горячего прессования ДВП

Компоненты

I Содержание компонента, % для образцов номер

1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6

Лигнин Класона 20,0 14,2 14,0 22,3 22,4 22,8

Целлюлоза йоршнера 47,8 47,9 47,8 49,8 49,8 50,1

Пентозанн 20,4 18,4 18,1 16,8 16,2 15,3

Легкогидролизуемые

полисахариды 21,8 19,4 19,2 18,9 18,2 17,7

Трудногидролизуе-

мые полисахариды 45,7 39,6 38,2 40,8 41,3 42,5

Продолжение табл. 4

I I Содержание компонента, X. для образцов номер

Компоненты I--------------------------------------------

II 12131 41 5 I 6

Вещества, экстрагируемые горячей

водой- 6,0 6,5 6,0 5,6 5,2 4,8 Вещества, зкстраги- ' руемые спирто-бензольной смесью 5,0 6,1 6,1 4,7 4,6 3,4 СП целлюлозы Кюрш-

нера 465 460 420 400 400 380

СП холоцеллюлозы 770 760 695 689 656 640

Таблица 5

Изменение Молекулярной массы и адгезионной способности лигнина в процессе горячего прессования

Наименование IЛигнин, выделенный из образцов номер

показателя I------------------------------------------

I II 2 1.3 I 4 I 516

Мл 7142

_ % 18966

Мя/Мп 2,65

Предел прочности при скалывании по клеевому шву, Ша 0,25

10421 32930 3,25

15536 38303 2,50

18329 42172 2,30

10946 8790 29855 26893 2,70 3,00

0,18 0,15 0,11 0,23 0,27

Полученные данные позволили заключить, что при горячем прессовании ДВП происходят деструктивные превращения легкогидроливуе-мой части полисахаридов и удаление из плиты экстрактивных веществ. Что же касается превращений лигнина, то они выглядят конкурирующими между деструкцией и сшивкой макромолекул. Причём, в начале прессования вплоть до окончания фазы сушки преобладают процессы сшивки, на стадии закалки в прессе - деструкции. При этом деструкции,- по всей вероятности, подвергается уже законден-сированный лигнин.

Превращения гемицеллюлоз в процессе получения ДВП мокрым способом изучались на препаратах, выделенных из древесины, полуфабрикатов плит и готовой плиты по методу Уайза. Их анализировали методами гель-хроматографии (рис. 3) и газо-жидкостной хроматографии (рис. 5) , ЯК-спектроскопии; в них определяли элементный

состав, содержание основных функциональных групп (рис. 4) и соотношение выхода фракций А и Б.

о ад

т

»

а, £

3

сI ш У

е

сз

Н) йО ¡0 40 50 60 ы ВО

Эл1ссз5П!Ь!Й оВъ'еы, га

Стадии

Рис. 4. Диаграмма изменений содержания функциональных групп в препаратах гемицеллюло-?. 'по стадиям технологического процесса. Стадии: I - подготовительная; II - пропаривания; Ш - прессования; IV - термообработки. Содержание: 1 - карбоксильных групп; 2 - мётоксильных групп; 3 - ацетильных групп.

Рис. 3. Гель-хроматограмш препаратов геыицеллюлоз, выделенных из: 1 - исходной древесины; 2 - пропаренных волокон; 3 - запрессованной плиты; 4 - термообработанной плиты.

Из исходной древеснии извлекались преимущественно гемицеллю-лозы А (16,0%) при маком выходе фраидш: Б (1,2%). По мере теплового воздействия это соотнозение .изменялось и выход фракции Б становился. превалируете. В то Ьрепл суммарный выход гемицел-люлоз из пропаренных кшжои и запрессованной плиты заметно снижался - на 6,0 и 5,2% соответственно, а из термообработанной плиты наоборот, увеличился на 2,ОХ.

Содержание углерода в обеих фракциях гемицеллюлоз, выделенных из пропаренных волокон и запрессованной плиты снижалось с 40,7 до 38,4%, а в термообработанной плите - не изменилось.

В ИК-спектрах было замечено усиление строкой полосы гидрок-сильных групп для пропаренного " н запрессованного• образцов и уменьшение её интенсивности для термообработацного образца. Отмечалось увеличение интенсивности поглощения гемицеллюлозами от

стадии к стадии в диапазоне 900... 1200 см-1 и 1550...1800 см-1 пропаренным образцом'!! уменьшение поглощения в этой области запрессованным и термообработанным образцами. _ .. _ ... -'

ой0 о""4"»

«Г50

л А

^го

о

1С

о

5

А и

3

3 \

V—

(

I

I 11 Ж, 12 Стадии

11 31" Ж Стадии

Рис. 5. Диаграмма изменений компонентного состова ляролизата гемицеллюлоз по стадиям технологического процесса. Стадии: I-подготовительная; П-пропарпвапия; Ш-пссссовапия;: 1У-термосбработки. Содержание: 1-глхнгазц; 2-ксилоги; З-иэиноги; 4-галактозы; 5-ара-бинозы. '

Полученные данные в совс'супнсстп с ачалпссм литературных ис-точншсов, посвященных хкиячосгап пр5врг"'?"!1пм поцвлтлозных полисахаридов в услозиях мягкого гидролиза а ннзгатемпературного пи-

ролиза древесины, позволили стерт/ггр'

гь следующие основные

направления превращений гемицэллзлоз в процессе получения ДВП мокрым способом из древесины лпстведпых пород.

1. Гидролитическое отщепление боковых и гащевых фрагментов от макромолекул глякуроиошдопа - в начале технологического процесса; частичное деацетилирование и деметогссшшрование.

2. Мягкая гидролитическая деструкция основных цепей глюкуро-поксилана и глюкоманнана - па стадии горячего прессования; низкотемпературная пиролитическая деструкция поли-, олиго- и моносаха-ргдных фрагментов гемицеллюлоз, сопровождающаяся дегидратацией -в 3-й фазе горячего прессования и в процессе термообработки плит в камере.

3. Поликонденсация, полимеризация, окисление продуктов деструкции и дегидратации гемицеллюлоз и других компонентов древесины с образованием веществ типа гуминовых - в 3-й фазе горячего прессования и в процессе термообработки плит в камере.

В диссертации приведены примеры названных реакций.

Для изучения превращений лигнина и ЛУКа использованы их препараты, выделенные из исходной древесины по методу Браунелла. Каждый из препаратов бы! обработан в условиях, имитирующих основные ' стадии-технологического процесса получения ДВП мокрым спосо-"бом. Полученные образцы проанализированы методами щелочного нит-робензольного окисления (рис. б), Ж и УФ-спектроскопии; в них определено содержание основных компонентов, растворимость в водном диоксане, содержащие метоксялышх групп и элементный состав (табл^.6).

а) %

Ш

2С

ш ш Стадии

6)

к ж„ ш Стадии

I 11

20

10

Стадии

Ш7ТГ-Стадш

Рис. 6. Выход продуктов щелочного нитро-оенаольного окисления препаратов по стадиям технологического процесса. Выход: а) ванилина;

б) сиреневого альдегвда;

в) суммарный альдегидов к препарату; г) суммарный альдегидов к лигнину. Стадии: 1-до обработки; Н-пропаривания; III-прессования; ГУ-термообработки'. □- лигнйн; Ш- лигноуг-леводный комплекс.

В ИК-спектрах исследованных образцов лигнина отмечено усиление полосы поглощения, от стадии к стадии в области 3000..,3700см"1; ответственной за валентные колебания гидроксиль-них групп, в том числе вовлечённых в водородную связь. Заметно увеличение поглощения при 2800...3000 см"1 пропаренным и термооб-работанным образцами и появление полосы поглощения при 965 см"1. Усиление сопряжённости в макромолекулах подтверждено- ростом интенсивности поглощения в длинноволновой области УФ-спектров растворёнными в водном диоксане образцами лигнина, обработанными по технологической цепочке. ИК-спектры дали информацию также о возникновении новых простых эфирных связей и фенольных гидроксилов в макромолекулах лигнина.

Вышеизложенное, дополненное литературными сведениями о химических превращениях лигнина в условиях мягкого гидролиза и низкотемпературного пиролиза дало основание сформулировать следующие

о

Таблица 6

Результаты исследований препаратов лигнина и ЛУКа

Номе-1Содер- 1Суммар- I Содержание ме- I Раствори-) Элементный сора обожание 1ное со- 1токсильных групп,1мость в (став, X

раз- Iлигнина!держание! У. 110%-ном I---------------

цов 1Класона1углево- I----------------(водном I I I

1в препа1дов в IB препа-IB лиг- 1диокса- I С I Н I О -1рате, % I препара-1 рате 1нине 1не, % I I J I 1 те, X ' I Inpena- I II!

! 1.1 1рата I 111

Лигнин

1 88,0 12,0 20,6 23,4 100,0 59,2 6,3 34,5

Z 90,0 10,0 19,6 21,3 84,6 60,8 6,2 33,0

3 91,3 8,7 12,1 13,2 51,5 62,4 6,2 31,4

4 91,2 8,0 11,7 12,7 5,3 63,2 5,9 30,9

ЛУК

5 47,2 52,8 13,9 29,4 100,0 48,0 6,1 45,9

6 49,4 50,6 12,2 26,7 100,0 48,3 6,0 45,8

7 50,7 49,3 12,0 23,6 100,0 49,6 5,9 44,5

8 50,8 49,1 11,9 23,4 100,0 49,8 5,9 44,3

основные направления превращений лигнина в процессе получения ДВП мокрым способом из древесины лиственных пород.

1. Гидролитическое расщепление лигноуглеводных связей в ЛУКе - в начале технологического процесса.

' 2. Гидролитическое отщепление низкомолекулярных фрагментов и редкая сшивка макромоле!сул лигнина - в процессе пропаривания щепы.

" 3. Гидролитическая деструкция лигниновых связей; низкотемпературная 'пиролитическая деструкция, и изомеризация продуктов деструкции; конденсация лигнина с образованием сшитой сетчатой структуры - в процессе горячего прессования.

4. Низкотемпературная пиролитическая деструкция лигнина, его конденсация с образованием сетчатой структуры и перестройкой сетки; окисление лигнина - в процессе термообработки плит.

В диссертации даны примеры названных реакций.

Представленный химизм превращений компонентов лигноуглевод-ной матрицы древесины может быть использован при разработке новых способов совершенствования технологического процесса получения ДВП. Гидролитическая и пиролитическая деструкция макромолекул и связей между ними приводит к образованию новых функциональных ■ групп, повышающих реакционную способность лигноуглеводной матрицы. Функциональные группы компонентов участвуют в последующих ре-

акциях сшивки макромолекул и это усиливает поликонденсационные взаимодействия в древесине при образовании плит. Вторичные превращения продуктов деструкции гемицеллюлоз, включающие дегидратацию и гумификацию, приводят к образованию реакционноспособных веществ, обладающих свойствами клея горячего отверждения. Из этого следует важный, с нашей точки.зрения, вывод о целесообразности включения в технологический процесс получения ДВП мокрым способом операций, усиливаощих или использующих эти превращения. Такую функцию с успехом выполняют специальные технологические •приёмы, действие которых описывается в последующих главах диссертации. <

5.Повышение реакционной способности компонентов лигноугле-водной матрицы мягким кислотным гидролизом. Наиболее простым и дешёвым приёмом, усиливающим реакционную способность компонентов лигноуглеводной матрицы древесины и вследствие этого - прочность ДВП при получении их мокрым способом является 40-минутная выдержка древесноволокнистой массы с разбавленной серной кислотой перед выходом её на сетку отливной машины (рН массы при выдержке варьируют от 4,3 до 5,2 в зависимости от температуры в диапазоне 50...70°С).

Исследования (методами гель-хроматографии, ИК-спектроскопии и др.) обработанных в данных условиях исходных препаратов гемицеллюлоз и лигнина показали, что при этом происходит усиление как мягкой гидролитической деструкции, так и конденсации макромолекул. Это приводит к повышению их адгезионной способности - гемицеллюлоз в 2 раза, лигнина - на 30...40%. Под действием мягкой кислотной обработки повысилась адгезионная способность и каждого из препаратов, обработанных в условиях, имитирующих основный стадии технологического процесса получения ДВП (рис. 7).

Разработанная технология повышения реакционной способности компонентов лигноуглеводной матрицы, шгким гидролизом серной кислотой проверена и внедрена в цехах ДВП ОАО "Витебскдрев" -.и на Астраханском ЦКК. В качестве примера достигнутых при этом результатов в табл.7 представлены данные одного из промышленных испытаний. Проведенного в цехе ДВП ОАО "Витебскдрев".

Годовой экономический эффект от внедрения разработки составил 144,4 тыс.руб. в ОАО "Витебскдрев" и 96,4 тыс;руб. на Астраханском ЦКК. Технология используется по настоящее время, в том числе и в ПО "Борисовдрев". I, :

Рис. 7. Динамика изменения адгезионней способности препаратов ге-ютцеллюлоа (а) и лигнина (б) на технологических стадиях. Стадии: 1-подготовительная;II-пропахивания;I1I-прессования\1У-термосбра-ботки. Препараты: 1-исходныи, 2-предгидролизованныи.

Таблица 7

Результаты промышленных испытаний обработки древесноволокнистой массы серной кислотой

I ' I йгаико-механические показатели

Образец 1 рН I-------------------------------------------

Iмассы!Плот-(Предел проч-1Водопогло-1Разбухание по I ■ 1ность,!иЬсти при !щениэ за 1 толщине за I Iкг/м° Iизгибе, МПз 124 ч, % 124 ч. %

Контрольный 4,35 890 42,0 28,1 18,9

(до испытаний) 4,30. 980 41,4 28,2 18,9

Опытный 4,65 990 45,1 29,7 17,7

(через каддые 4,90 990 45,8 28,0 20,0

2 часа во вре- 4,50 980 44,8 - - 25,0 20,0

мя испытаний) 4,70 995 45,9 29,5 18,5

4,85 995 51,2 27,6 18,1

Дальнейшие исследования показали, что замена при выдержке массы серной кислоты на уксусную, обладающую еысокой избирательной- способностью по отношению к лигнину древесины, оказывает ещё большее положительное влияние: прочность плит при этом возрастает па 6...10 МПа без ухудшения их водостойкости.

Практический интерес представляет и приём введения уксусной кислоты в пропарочную камеру дефибратора. При использовании её концентрированного раствора с расходом О,5...1,0% произошло повы-

шение прочности изготовленных в лабораторных условиях плит на 30...40Z и сократилась продолжите ль ¡¡ость лабораторного размола щепы почти вдвое. Промышленные испытания, проведенные в ПО "Бори-совдрев", с введением в^пропарочную камеру промышленного дефибра-тора llZ-ног.о водного раствора уксусной кислоты, показали повышение при этом не толькс прочности плит (на 2,6...6,7 МПа), но и их водостойкости (на 2...4%).

6.Повышение реакционной способности компонентов лигноугле-водной матрицы мягким гидролизно-окислительным воздействием. Целесообразность введения в технологический процесс получения ДВП мокрым^.способом дополнительной операции по повышению реакционной „способности лигноуглеводной матрицы нашла особенно весомое подтверждение при использовании реагентов с комплексным воздействием на древесину. Как известно, такой способностью обладает водный раствор надуксусной кислоты (НУК), избирательно окисляющий лигнин .и мягко гидролизующий древесину. •

> В лабораторных условиях ПО "Борисовдрев" были проведены испытания двух вариантов обработки древесины перед размолом водными растворами НУК - предварительное пропитывание щепы и' введение его в пропарочную камеру дефибратора. Расход реагента - НУК изменяли в пределах 0;03...0,5% к древесине. В обоих случаях была отмечена способность раствора НУК не только положительно влиять на прочность и водостойкость ДВП, но и существенно ускорять процесс раз-'мола щепы. Это иллюстрирует табл.8, включающая данные по введению 0,5Х-ного раствора НУК в пропарочную камеру лабораторного дефибратора с расходом 0,5% к древесине.

Таблица 8

Физико-механические показатели ДВП, полученных при введении . раствора НУК в пропарочную камеру дефибратора

Параметры про- IСтепень!Физико-механические показатели плит*

паривания I помола I------------.----------------------------.

---------------1массы, (Плот- (Предел про-1Водопогло-1Разбухание

Темпе- Шродол-1 ДС 1ность,(чности при 1щение за 1по толщине ратура, 1житель-1 (кгАг 1 изгибе, МПа 124, ч-, % (за 24 ч, 7.

°С 1ность,с1 .1 I I

179 120 18,0 1010 3S.2 63,6 47,0

179 180 24,0 1026 48,3 54,0 -46,8

179 300 33,0 1046 47,7 36,7 28,7

164 120 17,0 1001 33,0 65,1 52,3

151 120 16,5 988 29,8 73,3 55,7

179 120 15,0 954 26,8 101,8 73,6 (без обработки)

* Примечание: проклеивающие добавки не вводили.

Из табл.8 видно, что присутствие НУК при пропаривании щепы позволяет снизить температуру пара на 28°С (с 179 до 151°С) без ущерба для степени помола массы и показателей качества плит. Выполненные нами расчеты показали, что такое снижение температуры дает экономию расхода тепловой энергии на размол более, чем на 19Гкал/т плит.

Исследования влияния расхода НУК на компонентный состав древесных волокон и водных экстрактов подтвердили, что при такой обработке наибольшие изменения происходят в структуре лигнина. Кроме того НУК изменила фракционный состав древесноволокнистой массы: доля грубой фракции уменьшилась, мелкой - увеличилась, повысилась и удельная поверхность волокон, снизилась температура стеклования древесины.

В качестве реагента с комплексным гидролизно-окислительным воздействием на древесину нами испытана также культуральная жидкость, содержащая два вида ферментов: продуктируемых грибом Fomi-tcpsis Pinicola (Fr) Karst - целлюлазу и Fomitopsis annosa (Fr) Karst - лакказу. Известно, что аналогичный комплекс ферментов в начальной стадии взаимодействия с древесиной прежде всего разрушает гликозидные лигноуглеводные и алкиларильные лигниновые связи, а также легко окисляет лигнин. Проведенный эксперимент показал, что пропитывание щепы из древесины лиственных пород в течение 20 часов этой культуральной жидкостью существенно ускорило её размол в дефибра'торе и способствовало последующему получению плит со значительным повышением их физико-механических показателей. Так, если для лабораторного размола щепы, обработанной водой, с получением однородной массы со степенью помола 30 ДС потребовалось около 7 минут, то после обработки её культуральной жидкостью для этого оказалось достаточным 1 минуты. Показатель предела 9 прочности при изгибе при этом увеличился на 64%, а разбухание улучшилось на 52%.

7.Использование реакционной способности компонентов лигноуг-леводной матрицы в водно-волокнистых системах. В технологических водных потоках от производства ДВП мокрым способом присутствует значительное количество продуктов деструкции древесины, определяющих загрязнённость вод.по содержанию взвешенных веществ, показателям ВПК и ХПК. Загрязнённость вод широко варьируется в зависимости от места отбора вод, параметров технологического процесса и принятой схемы циркуляции вод. Для наиболее распространённой открытой системы общее содержание загрязнений разного рода составля-

- ш -

ет величину от 1,5 до 12 тыс. мг/д, где вещества, определяемые как лигнин присутствуют в количестве ог 22 до 35% к сухому остатку, углеводы - от 41 до 66 %, кислотные продукты - от 2 до 15%.

Воды от производств ДВП трудно очищать и осветлять в системах водооборота и на локальных очистных сооружениях. Широко распространённая очистка с помощью гидролизущихся минеральных коагулянтов малоэффективна, причём, в очищаемую воду при этом привносится минерализованный остаток, усложняющий очистку и отрицательно сказывающийся на показателях качества плит. Проведенные нами исследования показали, что продукты деструкции лигноуглеводной матрицы древесины, ' перешедшие в технологические воды, обладают 'высокой реакционной способностью, обусловленной их природой и наличием функциональных групп. Реакционная способность содержащихся в водах компонентов древесины может быть эффективно использован^ ,в процессе очистки вод органическими коагуляктами - катионными Ъолиэлектролитами. При этом исключаются недостатки минеральных коагулянтов и обеспечивается высокая степень очистки>вод от загрязнений разной природы (см.табл, 9).

Установлено также, что введение катионных полиэлектролитов в древесноволокнистую массу способствует повышению прочности и водостойкости ДВП.'Например, 0,3% ВПК-402 (продукта радикальной полимеризации мономеров И, Н-диметил-М, Н-диаллиламмонийхлорида) вполне достаточно, чтобы на 5 Ша .поднять предел • прочности при изгибе и на 2,6% улучшить показатель разбухания плит. Нельзя не отметить, что при этом происходит заметное повышение сухостц древесноволокнистого ковра, тНапример, если при работе отливной машины в обычном режиме сухость ковра перед горячим прессованием составляла 26,5%, то с введением в массу 0,3% катионного полиэлектролита она возросла до 31,5%. Кроме того, данные, подученные в лабораторных и промышленных.условиях, показали, что скоагулиро-ванные загрязнения сточных вод (скоп) можно повторно использовать путём введения их в композицию наливного слоя.

Экспериментальные исследования позволили установить, что коагуляция загрязнений технологических и сточных вод происходит вследствие как электростатического, так и химического взаимодействия их с катионными полизлектролитами. Это приводит к интенсивному укрупнению содержащихся в водах загрязнений (рис.8).

На примере одного из активных катионных полиэлектродитов ВПК-402 установлено, что последние в исследуемых водах действуют избирательно: полнее всего (до 93%) осаждают вещества, определяв-

Таблица 9

Сравнительная эффективность полиэлектролитов при очистке сточных вод от производства ДВП в ПО "Витебскдрев"

1 Эффективность очистки вод в 7. в зависимости от дозы полиэлектролита мг/л

Вид I......................................................—...............................

загряз-I ВПК-402 I ПЭИ • I У-2

нений I---------------------------1-----;------------------------------1------------------------

, I 100 ! 150! 2004 2501 500 1100 I 1501 2501 3001 350! 400! 500 ! 1501 3001 3501 4001 500

Взвешенные вещества 93,0 93,0 94,0 93,0 88,0 14,0 15,0 78,0 84,0 85,0 87,0 89,0 19,5 80,5 85,0 85,5 88,5

Вещест- 1

ва, эк- ' й

страги-

руемые 1

эфиром 31,0 54,0 65,5 85,0 81.СГ 41,0 41,0 85,0 86,0 88,0 91,0 96,5 12,5 58,9 54,5 62,5 76,0 ■

Вещества, эк- ) ; страги-руемые гекса-ном (нефтепродукты) 60,0 92,0 94,0 99,0 96,5 36,0 36,0 80,0 96,0 96,0 98,0 97,0 67,0 67,0 67,0 67,0 83,3

ХПК 48,0 54,0 55,0 63,0 63,0 10,0 14,0 72,0 80,0 60,0 - 60,0 0 20,0 20,0 20,0 40,0

ше как лигнин. Однако, лигнин, входящий в состав ЛУКа, коагулируется катионными полиэлектролитами с трудом и для его удаления из технологических вод требуется дополнительный гидролиз. Высокочастотное титрование сточных вод показало, что в них присутствует шесть разных по силе кислотных соединений, после обработки воды ВПК-402 их количество уменьшается до трёх. В ИК-спектрах сухих остатков вод до и после обработки их катионным полиэлектролитом заметно уменьшение В00П в области поглощения карбонильными и карбоксильными группами. Газо-жидкостной хроматографией установлено взаимодействие ВПК-402 с летучими карбонилсодержзщими соединениями в водах и фенольными продуктами.

Изменение"величины и знака заряда частиц дисперсной фазы под действием катионных. полиэлектролитов иллюстрирует рис.9.

' гк

20

1

ш1

♦20 ♦10

+5

-5

160-Ю!) №0-40 „

Размер части,IKM^jjjj

X

У

i {

£

¥ 0 1 с. Z D з o Дози !i 1 зовка

Рис. 8. Диаграмма фракционного состава сточной воды: □-исходная сточная во-даГЕЗ-вода, обработанная ГОЛ.

Рис, в. Зависимость электрокинетического потенциала . древесных волокон вторичного размола от дозировки ПЭИ: 1-сосновые волокна; 2-берёзовые волокна.

'Эксперимент показал также, что катионные полиэлектролиты перезаряжают и тем самым способствуют удержанию в древесноволокнистой массе и частиц проклеивающих добавок.

Установлено, что на характер и интенсивность изменения величины í,- потенциала частиц различной природы влияют:, .вид полиэ-дектролита, кислотность среды, концентрация загрязнений, фракционный состав дисперсной фазы и другие факторы. Однако, в любом

случае катионные полиэлектролиты действуют значительно эффективнее минеральных коагулянтов.

Разработанная наш технология очистки сточных вод с • помощью катионных полиэлектрол!!тов после опытно-промшшенной проверки нашла практическое применение в 'НП "Бобруйскдрев" на локальных очистных сооружениях. Экономический эффект от внедрения полиз-лектролита У-2 составил 183,1 тыс.руб/год, ВПК-402 - 195,4 тыс.руб/год и природоохранный эффект 264,8 тыс.руб/год. Технология применения полиэлектролита У-2 для повышения степени удержания в древесноволокнистой массе гидрофобизующей добавки - гача -внедрена в ПО "Витебскдрев" с годовым экономическим эффектом 100,1 тыс. руб.

8.Использование реакционной способности продуктов деструкции дигноуглеводной матрицы в составе веществ недревесного происхождения. Одним из направлений химических превращений компонентов лигноуглеводной матрицы на заверващей стадии технологического процесса получения ДВП нами показано образование гуминовых веществ из продуктов деструкции гемицеллшоз и лигнина. Ранее было установлено, что гушшовые вещества растительных тканей, будучи насыщенны функциональными группами, предопределяют их высокую реакционную способность. Это позволило нам предположить участие гу-мгаювкх веществ в процессе плитообразования. Высказанное предположение назло подтверждение в улучиении технических., свойств ДВП за счёт введения в га композицию гуминогих ве^естз з состгзе продуктов недревеснсго происхачдеаия - оргагического сапропеля и торфа (в аммонизированном виде). Работы были проведены совместно с сотрудниками института проблем использования природных ресурсов и экологии АН Беларуси.

Использованный органический сапропель содержал 50.,.52% лег-когидроливуемых и 33...35% гуминовых веществ, 18...19% битума. Эксперимент по удалению из его состава качвдой из групп веществ с последующим введением остатка в композицию плит показал, что самая большая потеря в прочности, и водостойкости плит имела место после удаления из сапропеля именно гуминовых веществ - на 27 и 25% соответственно.

Комплексом исследований в лабораторных, полупромышленных и промышленных условиях установлено, что органический сапропель, будучи введенным в древесноволокнистую массу, выполняет функцию связующего при получении ДВП мокрым способом и может заменить традиционные проклеивающие добавки. Эффективность действия сапро-

пеля зависит от ряда факторов: его дозировки, способа приготовления, равномерности распределения в древесноволокнистой массе, активной кислотности среды и состава оборотных вод. Сапропель применим и для отделки поверхности плит путём его налива или набрыз-гивания на 'древесноволокнистый' ковер. Отслаивания отделочного слоя при этом не происходит, поверхность приобретает тёмный цвет и характерный блеск.

Аммонизированный торф был использован в качестве красителя для облагораживания поверхности ДВП. Содержание гуминовых веществ в осоковом и ыагелланикумов'ом торфе в зависимости от степени его аразложения составляет от 13 до 30£. В процессе аммонизации аммиак взаимодействует главным образом с гуминовыми веществами торфа по меланоидиновой реакции. В результате этого цвет красителя углубляется и реакционная способность торфа возрастает. Исследования ■показали, что обладая сродством к древесине, торфяной краситель не только придает поверхности плит устойчивую окраску от светло-до тёмнокаричневой, но и удовлетворительно укрывает^ её волокнистую структуру, кроме того он способствует повышению прочности плит. Торфяной краситель хороао совмещается с тоноксилом и лигно-сульфонатами. Торфяной краситель' используется для нанесения на поверхность древесноволокнистого ковра путём его пневматического распыления в виде водного раствора щи водной суспензии концентрацией 1,3. ..1,5% с расходом от 4,5 до 7,5 г/м2- (по сухому веществу) . Торфяной краситель инедрён на всех белорусских предприятиях, выпускающих ДВП марок Т-П и Т-СП. Вырабатывается ОЗП "Вм-э-, хим" в соответствии с разработанными совместно с нами ТУ 40БССР-05-63-91 (срок действия продлён до 1999г.).-

ОБЩЕ ВЫВОДЫ

1. Получены новые научно обоснованные результаты в исследованиях реакционной способности.лигкоуглеводной матрицы древесины в технологическом процессе получения ДВП, использование которых обеспечивает решение крупной прикладной проблемы получения высококачественных плит, снижения загрязнённости сточных вод, сокращения энергоёмкости производственного процесса при минимальных финансовых и организационных затратах.

2. На основе комплексных теоретических и экспериментальных исследований предложена и обоснована схема химических процессов, происходящих в лигкоуглеводной матрице древесины при получении ДВП, использование которых позволяет без внесения коренных изменений в действующие режимы повысить качество плит, усовершенство-

вать систему очистки сточных вод, сократить энергоемкость произ-г водственного процесса.

3. В результате исследований изменений в лигнине, лигноугле-водной комплексе и гемицеллюлозах на отдельных стадиях технологического процесса получения ДВП с привлечением близких природным их препаратов, полуфабрикатов и готовых плит, а такке образцов технологических вод установлено, что в лигноуглеводной матрице происходят конкурирующие деструкционно-конденсационные превращения. Начальной стадией превращений является гидролитическое отщепление низкомолекулярных фрагментов от макромолекул лигнина и гемкцеллюлоз, расщепление лигноуглеводного комплекса с образованием новых функциональных групп и переходом в сточные воды низкомолекулярных продуктов. За этим следует лёгкая пиролнтическая деструкция и окисление основных звеньев макромоле)сул лигнина и гемнцеллшоэ, сопровождающиеся увеличением содержания функциональных групп и образованием летучих и переходящих в сточные воды низкомолекулярных продуктов. Одновременно происходят разноплановые конденсационные превращения лигнина, включающие реакции редкой сшивки и формирования трехмерной сетки. Последнее превращение усиливается дегидратацией гемяцедлюлозных фрагментов и приводит к образованию гуминовых веществ.

4. На основе моделирования технологического процесса получения ДВП мокрым способом показано, что реакции деструкции гемицел-люлоз, лигнина и лигноуглеводного комплекса повышают реакционную способность лигноуглеводной матрицы, а реакции поликонденсации с их 'участием повышают физико-механические показатели качества ДВП.

5. Для интенсификации деструкционно-конденсационных превращений в лигноуглеводной матрице при получении ДВП использованы приёмы обработки древесноволокнистой массы перед отливом козра разбавленными кислотами - серной и уксусной и обработки щепы перед размолом уксусной и надуксусной кислотами, а также культу-ральным фильтратом.дереворазрушающих грибов. Доказано, что 40-минутная выдержка древесноволокнистой массы при температуре 50...60°С и рН 4,5...4,8, создаваемом этими кислотами, способствует повышению прочности плит на'10...202. Обработка щепы перед размолом вышеназванными активаторами с расходом О,5...1,0% даёт два положительных эффекта: повышает прочность и водостойкость плит на 10...60% и ускоряет процесс размола тепы на 20...50 %. .--.' б. Исследованиями установлено, что"продукты деструкции компонентов лигноуглеводной матрицы, перешедшие в сточные воды и

загрязняющие их, взаимодействуют с катионными полиэлектролит&мн. Последние перезаряжают диспергированные частицы и химически реагируют с ними и растворёнными загрязнениями, вызывая их коагуляцию. Наиболее эффективны катионные полиэлектролиты ПЭИ и ВПК-402 (на основе поли-Ы,М-дшетил-Н,Ы-диаллиламмонийхлорида). При введении в сточные воды последнего с расходом 100...300 мг/л содержание взвешенных веществ в них снижается с 1500...1800 до 50...30 мг/л, а показатель ВПК - с 5000 до 2000...1000 иг 0г/л. Получены данные о положительном влиянии осадка от очистки вод катионными .полиэлектролитами на показатели качества ДВП. Разработанная технология очистки сточных вод с помощью катионных полизлектролитов создаёт предпосылки к созданию замкнутого водопользования в производстве ДВП. ..'.-;

7. Существенный вклад в процесс плитообразования продуктов термохимических превращений компонентов лигноуглеводной матрицы подтверждён использованием в композиции двух веществ природного происхождения, содержащих гуминовыё вещества, - сапропеля и аммонизированного торфа. Исследованиями установлено, что сапропель, будучи введённый в древесноволокнистую массу в виде суспензии в количестве 1,0...1,5%, заменяет традиционные упрочняющие добавки. Аммонизированный торф» наносимый на поверхность древесноволокнистого ковра в виде водного раствора или суспензии 'с расходом 1,5...7,5 г/м2, конкурирует с импортным дорогостоящим красителем тоноксилом, приравниваясь к нему по положительному влиянию на прочность плит и удержанию на поверхности ковра.

8. Теоретические представления об основных направлениях химических превращений компонентов лигноуглеводной матрицы древесины в процессе получения ДВП использованы при разработке ряда новых технических решений. На их основе созданы технологии, позволяющие решить проблему повышения эффективности производства ДВП даже в условиях дефицита качественных сырьевых, энергетических и водных ресурсов без существенных капитальных затрат. Разработанные технологии внедрены на всех предприятиях, вырабатывающих ДВП в Республике Беларусь и на Астраханском ЦКК, .также использующем низкосортную древесину лиственных пород. Суммарный экономический эффект от внедрения включенных в : состав диссертации разработок составил 789,8 тыс.руб. и природоохранный эффект 264,8 тыс.руб. (в ценах 1991 г.). Большинство разработок используется по настоящее время. ,

СПИСОК.ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. О диоксанлигнине, выделенном в атмосфере азота / В.М.Резников, Т. В. Сухая, Л.Г.Матусевич, И.В.Сенысо-//- Журнал прикладной химии.- 1967.- Т. 40, 6.- С. 1397.

2. Механизм кислотной инактивации лигнина / А.Д.Алексеев, ВЛД.Резников, И.В.Сенько, Т.В.Сухая // Тез. докл. Советско-финс-' кого симпозиума.- Л., 1968.- С. 67-73.

3. Исследование процесса инактивации древесины методом гель-фильтрации / Т.В.Сухая, А.Д.Алексеев, И.В.Ашина, В.М.Резников // Общая и прикладная'химия.- Мн: Вышзйшая школа.- 1969.- 1.-С. 226-231.

4. О роли отдельных компонентов древесины в образовании древесноволокнистой плиты / Л.П.Пиуновская, Н.И.Аксенова, Н.Н.Медведева, Т.В.Сухая и др. // Плиты и фанера. Реф. информ.- М.: ВНИПИ-оИлеспром, 1976,- 11'.- С. 13-14.

5. Еородулп Э.И., Федоров Н.И., Сухая Т.В. Исследование влияния ферментативной обработки древесины на процесс сульфитной варки целлюлозы /У Вести АН СССР. Сер. биологич. наук.- 1977,- С. 121.

6. Сухая Т.В.., Сенько И.В., Скопкова Т.А. Исследование изменений углеводов при производстве древесноволокнистых плит // Химия гемицеллюлоз и их использование: Тез. доил. 2-й Всес. конф.-Одесса, 1978,- О. 101-102.

7. А.с. 636311 СССР, МКИ2 0 21 Б 1/00, В 29 Л 5/00. Способ подготовки волокнистой массы / Т.В.Сухая, И.И.Федоров, Н.И.Стай-ченко, М.М.Грушенко, Л.С.Кравцов (СССР).- 2365496/29-12; Заявлено 25.05.76; Опубл. 05.12.78, Бюл. 45.- 4 с. .

8. Конденсационные изменения лигнина при производстве древесноволокнистых плит кокрьм"Способом /" В.М.Резников, Л.П.Пиуновская, И.В.Сенько, Т.В.Сухая // Химия древесины.- 1979, 2.- С. 50-54.

9. Алексеев А.Д., Сухая Т.В., Марцуль В.Н. Изменение полидисперсности органических веществ технологических вод при их многократном использовании в производстве древесноволокнистых плит // Сб. Технология древесных плит и пластиков.- Свердловск: УПИ, 1983,- С.101-106. _ '

10. Потребление и очистка вод в производстве древесноволокнистых плит / В.И.Бирюков, Н.М.Пашков, Т.В.Сухая и др. // Охрана окружающей среды.- Обзор.информ.- М.: ВНИПИЭИлеспрои, 1979.- 3.-54 с.

. 11. A.c. 697345 СССР. МКИ3 В 29 J 5/00. Состав для производства древесноволокнистых плит / Т.В.Сухая, Б.И.Энтин, В.Н.Мар-цуль, В.Б.Желтиков, Л.И.Рыщук, К.А.Панушкин, Л.А.Семченко, Е.И.Пухальский (СССР).-/¿569860/29-15; Заявлено 13.01.78; Опубл. 15.11.79, Бюл. 42.- 2

12. Физико-химический состав, сточных вод производства древесноволокнистых плит при замкнутой системе водопотребления / Т.В.Сухая, А.Д.Алексеев, В. Н. Марку ль, В.К.Онисько//Изв. вузов. Лес. ж.- 1980, 2,- С.70-73.

Молекулярная масса и молекулярко-массовое распределение лигнинов технологических вод / А.Д.Алексеев, Т.В.Сухая, В.Н.Мар-цулъ, Е.М.Добыш // Химия древесины.- 1980, 4.- С. 77-81.

14. Сухая Т.В., Пиуновская Л.П., Снопкова Т.А. Исследование изменений компонентов древесины при производстве древесноволокнистых плит //Рациональное и комплексное использование лесных ре-рурсов: Tea. докл. Всес. научно-техн. конф.- U., 1980,- С. 186-187.

15. Марцуль В.Н., Сухая Т.В., Алексеев А.Д. Исследование состава сточных вод производства древесноволокнистых плит // Рациональное и комплексное использование лесных ресурсов: Тез. докл. Всес. научно-техн. конф,- М., 1980,- С. 190.

16. Снопков В.Б., Сухая Т.В. Влияние некоторых факторов на эффективность применения сапропеля -в производстве ДВП //• Изв. вузов. Лес. ж,- 1981, 4,- С. 86-90.

17. A.c. 814775 СССР, ШИ3 В 29 J 5/00. "состав для изготовления древесноволокнистых плит / Т.В.Сухая, В.В.Сказкав, К.А.Панушкин, Л.П.Гавриленко, С.К.Ходынюк, Р.Н.Зарецкая, Й.М.Грошев (СССР).- 2825994/29-15; Заявлено 03.10.79; Опубл. 23.03.81, Бюл. П.- 3 с. ;

18. A.c. 823168 СССР, МКИ3 В 29 J 5/00. Состав для изготовления древесноволокнистых плит / Т.В.Сухая, В.В.Снопков, М.Б.Ло-потко, К.А.Панушкин, Л.П.Гавриленко, Н.И.Грхгев, „Р.Н.Зарецкая (СССР).- 2825936/29-15; Заявлено 08.10.79; Опубл. 23.04.81, Вал. 15.- 2 с.

19. A.c. 844373 СССР, ЫКИ3 В 29 J 5/00. Состав для изготовления древесноволокнистых плит / Т.В.Сухая, В.Б.Снопков. К.А.Панушкин, Л.П.Гавриленко, Р.Н.Зарецкая, К.Ы.Гросев (ОССР).-2855299/29-15; Заявлено 20.12.79; Спубл. 07.07.81, Бш. 25.- 2 с.

20. A.c. 865672 СССР, Ш13 В 29 J 5/0О. Состав для изготовления древесноволокнистых плит / Т.В.Сухая, В.Б.Снопков, М.З.Ла-

потко, В.И.Энтин, К.А.Панужин, Л.П.Гавриленко, И.М.Грошев (СССР).- 2783218/29-15; Заявлено 19.06.79; Опубл. 23.09.81, Бол. 35,- 2 с.

21. A.c. 881100 СССР, МКИ3 С 08 L 97/02. Состав для изготовления древесноволокнистых плит / Т.В.Сухая, В.Б.Снопков, В.Н.Мар-цуль, Д.А.Топчиев, В.А.Кабанов, Н.Н.Калцов, Л.А.Гудкова, К.А.Па-нушкин, Л.П.Гаврйленко, И.М.Грошев, В.Н.Трушин (СССР).-2877414/29-15; Заявлено 01.02.80; Опубл. 15.11.81, Бал. 42.- 2 с.

22. A.c. 920058 СССР. МКИ3 С 08 L 97/02. Состав для производства древесноволокнистых плит / Т.В.Сухая, В.Н.Марцуль, И.М.Грошев, Л.И.Рыщук, Н.К.Барковский, Н.И.Сакович, М.А.Рогозин (СССР).- 2880827/29-15; Заявлено 05.02.80; Опубл. 15.04.82, Бюл. 14.- 2с.

23. Снопков В.Б., Сухая Т.В. Исследование электрокинетических свойств сапропеля при производстве древесноволокнистых плит // Изв. вузов. Лес. ж..- 1982, 1,- С. 101-104.

24. Снопков В.Б., Сухая Т.В., Снопкова Т.А. Исследование злектрокииетических свойств дефибратсрных волокон // Изв. вузов 'Лес. я.- 1982, 3.- С. 109-112.

25. Исследование электрокинетических свойств сапропеля при производстве древесноволокнистых плит / В.Б.Снопков, Т.В.Сухая,

A.С.Позняк, Н.И.Лыч // Изв. вузов Лес. ж.- 1982, 6.- С. 102-107.

26. A.c. 954253 СССР, МКИ3 В 29 J 5/00. Способ производства древесноволокнистых плит с"полной рециркуляцией воды / Т.В.Сухая,

B.Н.Марцуль, Т.И.Филиппова, Е.П.Петряев, А.М.Ковалевская, К.А.Па-иускин, Л.П.Гавриленко (СССР).- 3260882/29-15; Заявлено 05.01.81; Опубл. 30.08.82, Бюл. 32.- 6с.

27. A.c. 958456 СССР, МКИ3 СО 9 D 3/26. Состав для отдел!® древесноволокнистых плит / Т.В.Сухая, С.С.Маль, С.С.Поваркова, А.П.Гаврильчик, В.И.Лежень, В.Б.Желтиков, В.Б.Снопков, Л.С.Кравцов, Л.П.Саутина, И.Л.Кац (СССР).- 3210310/23-05; Заявлено 26.11.80; Опубл. 1,5.09.82, Бюл. 34.- 6 с.

28. Шкирандо Т.П., Сухая Т.В., Резников В.М. Влияние влажности ковра на химические изменения древесины при производстве древесноволокнистых плит. Часть 1. Изменения лигнина // Химия древесины,- 1983, 6.- С. 90-93.

29. A.c. 1011656 СССР, МКИ3 С 08 L 97/02. Состав для отделки древесноволокнистых плит / Т.В.Сухая, В.Б.Снопков, М.З.Лопотко, ¿И.Пухальский, В.Б.Желтиков, Л.А.Семчеяко, К.А.Панушкин, Л.И.Ры-

щук (СССР).- 2605637/29-15; Заявлено 20.04.78; Опубл. 15.04.83, Бюд. 14.- 2 с.

30. A.c. 1030207 СССР, МКЙ3 В 29 J 5/00. Способ получения волокнистой массы для изготовления древесноволокнистых плит / В.М.Резников, Т.В.Сухая, В.В.Желтиков, М.А.Зильберглейт, Т.И.Филиппова, Л.С.Кравцов, Л.В.Чижова (СССР).- 3401733/29-15; Заявлено 21.01.82; Опубл. 23.07.83, Бюд. 27.- 2 с.

31. Шкирандо Т.П., Сухая Т.В., Резников В.М. Исследование процесса получения древесноволокнистых плит 'с минимальным, количеством вредных выбросов // Проблемы комплексного использования древесного сырья: Тез. докл. Всес. конф.- Рига, 1984.- С. 277.

32. Филиппова Т.И., Сухая Т.В., Резников В.М. Влияние окислительной модификации древесины на свойства древесноволокнистых плит // Современное состояние и пути совершенствования качества древесных плит и пластиков: Тез. докл. Всес. конф.- Свердловск, 1984,- С. 43.

33. Влияние растворимых вещестЬ древесины на качество древесноволокнистых плит полусухого формования / Г.В.Сухая, , Т.И.Филиппова, Л.Д.Терёхина, Т.П.Шкирандо // Сб. Технология древесных плит и пластиков.- Свердловск: УПИ, 1984,- С. 3-8. . л

34. A.c. 1076295 СССР, МКИ3 В 29 J 5/00. Способ производства древесноволокнистых плит / В.М.Резников, Т.В.Сухая, Т.П.Шкирандо (СССР).- 3509089/29-15; Заявлено 05.11.82; ,Опубл. 28.02.84; Бюл. 8.-2 0.

35. Сухая Т.В. Совершенствование процесса проклеивачия в производстве древесноволокнистых плит • // Плиты и фанера. - Экспресс- информ.- М.: ВНИПИЗИлеспром, 1985.- 4.- С. 21-31.

36. Сухая Т. В. Совершенствование технологии производства древесноволокнистых плит на основе активации химических процессов // Комплексное и рациональное использование лесных ресурсов: Тез. докл. Всес. научной конф.- Минск, 1S85.- С. 263-264.

■» СГЛ Шкирандо Т.П., 'Сухая Т. В., Резников В.М. Использование реакционной способности гемицеллюлоз при производстве древесноволокнистых плит // Химия, биохимия и использование гемицеллюлоз: Тез.докл.3-й Всесоюзн.конф.- Рига, 1885.- С. 151-152.

38. Шкирандо Т.П., Сухая Т.В., Резников В.М.'•Химические изменения древесины в процессе горячего прессования древесноволокнистых плит полусухого формования // Изв. . вузов Лес; ж.- 1986, 2,- С. 90-93. '

i. ' . .." 31 -

39. Грошев И.М.Марцуль В.Н., Сухая Т.В. Исследование процесса очистки сточных вод производства древесноволокнистых плит // Изв. вузов Лес. ж,- 1986, 5,- С. 87-91.

40. Снопков В.Б., Снопкова Т.Д., Сухая Т.В. Влияние катион-ннх полизлектролитов на электрокинетические свойства волокон // Изв. вузов Лес. ж.- 1986, 6.- С. 94-98.

41. Применение торфяного красителя для отделки древесноволокнистых плит / Т.В.Сухая, В.Б.Снопков, С.С.Маль, И.Л.Кац // Реф. сб. Плиты и фанера. - М.: ВНИГОШлеспром, 1986.- 2,- С. 8-9.

42. Шкирвидо Т.П., Сухая Т.О., Резников В.М. Влияние влажности ковра на химические изменения древесины при производстве древесноволокнистых плит. Часть II..Изменения углеводов // Химия древесины.- 1986, 3.- С. 102-105.

43. Сухая Т.В. Применение катиошш полизлектролитов в производстве древесноволокнистых плит / Обзор.- M.t ВНШШЭИлеспром,

' 1986,- 33 с.

44. Крюковская Т.Н., Ходынюк С.К., Сухая Т.В. Изучение распределения температуры в тавра при прессовании древесноволокнистых плит // Респ. меквед, сб,-.Минск: Вьшйвзя скола, 1G26-- С. 73-76.

. 45. A.c. 1302312 СССР, Ш3 Д 21 J 3/00.. Способ изготовления древесноволокнистых плит / Т.В.Сухая, Т.П.Шкирандо, М.Л.Зильберг-лейт, В.С.Скшсвич, II.Л,Кац, С.К.ходшик (СССР).- 2317943/29-15; Заявлено 18.05.S5; Опубл. IG.01.87, Еш. 14.- 2с.

45. A.c. 1317005 СССР. ЫКИ3 С 08 L 97/02. Состав для изготовления дрезесноволошшстш плит /. Т.В.Сухая, В.Н.Млрцуль, В. Б. Снопков, Т.И.'":ш:япо23, Н.Г.Взртий, Л.А, Аиисккна (СССР). -3605176/23-05; Заявлено 17.03.83; Опубл. 15.06.87, Вал. 22.- 2 с.

47. Фракционирование сточных вод производства ДВП / й.М.Гро-пев, В.НЛ.'грцуль, С.В.Чпруи, Т.В.Сухая // Изв. вузов Лес. :*,.-1987, 6.- С. 87-91.

43. Сокращение потерь пщрофобизатора в производстве древесноволокнистых плит / Т.В.Сухая, В.В.Скопкоз, И.М.Гропев, С.К.Хо-дыток // Сб. Технология и оборудование заготов!Ш и переработки древесины.- Ми: Выазйшая скола, 1987.- 2,- С. 67-00.

49. A.c. 1420092 СССР, }ЖИ3 D 21 J 3/00, В 27 N 3/04. Способ изготовления древесноволокнистых плит / В.М.Резникоз, Т.В,Сухая, Т.П.Шкирандо, М:А.Зильберглейт, Б.С.Симхович, П.И.Костакович, И.Л.Кац (СССР).- 4108086/29-15; Заявлено 23.02.87; Опубл. 23.02.87, Еюл. 32.- 3 с.

50. Сухая T.B. Повышение качества древесноволокнистых плит лёгким гидролизом древесноволокнистой массы // Изв. вузов Лес. д.- 1988, 3.- С. 80-84. .

51. Сухая Т.В. Пр^енение нздуксусной кислоты в производстве древесноволокнистых плит // Изв. вузов Лес. 1988, 4.- С. '81-84. , ■

52. Снопков В.В., Снопкова Т.А., Сухая Т.В, Осаждение сапропелевых частиц на древесных волокнах при проклейке // Изв. вузов Лес. Й,- 1988, 5.- С. 79-84.

53. Марцуль В.Н., Сухая Т. В., Ходынж С. К. Исследование экстрактов волокнистой массы из древесюш различных пород. Компонентный состав экстрактов // Сб. Технология древесных плит и пластиков,- Свердловск: УПИ, 1988.- С. 88-95.

: 54. A.c. 1406286 СССР, МКИ3 D 21 J 3/00. Способ изготовления •древесноволокнистых плит / Т.В.Сухая, В.Н.Марцуль, Т.П.Шкирандо, К. А. Панушкин, А.П.Ходьшюк, Р.Н.Зарецкая, В.М.Корф, И.А.Хмьтов (СССР).- 4165226/29-15; Заявлено 19.12.86; Опубл. 30.06.88, Вюл. 24.- 3 с.

55. Соловьёва Т.В. Механизм действия катионных полиэлектро-.питов в водно-волокнистых системах производства ДБП // Азотсодер-.ааэдйге полиэлектролигы (синтез, свойства, применение): Тез. докл. конф.- Свердловск, 1989,- ч. П.- С. 70.

55. Применение пояиглактролита ВПК-402 для очистки сточных вод от производства ДВП / В.Н.Марцуль, И.М.Грошев, Т.В.Соловьёва и др. // Сб. Передовой производственный опыт. Деревообработка. М.: ВНИПИЗЯлеспром, 1989,- 16.- С. 26-33.

57. Марцуль В.Н., ХодышокС.К., Соловьёва Т.В. Исследование экстрактов волокнистой массы из древесины различных пород. Полимерные компоненты экстрактов // Сб. у Технология древесных плит и пластиков.- Свердловск: УПИ, 1989,- С. 76-80.

58. Соловьёва Т.В. Химические основы производства древесноволокнистых плит. .Тексты лекций в 2-х частях. Часть,. I. Минск, 1991.- 50 с.

59. A.c. 1710566 СССР, МКИ3 С 08 L 97/02, 61/14. Композиция для древесноволокнистых плит / Т.В.Сухая, В.Н.Марцуль, Т.П.Шкирандо, С.В.Чирун, Л.И.Рыщук, М.А.Рогозин, Г.А.Мачульская, Я.М. Абдрашидов, Е.В.Шурупов (СССР).- 4435904/05; Заявлено 06.06.88; Опубл. 07.02.92, Вш. 5.- 2 с.

60. Соловьёва Т. В., Марцуль В.Н., Тишин Ю.Д. Теоретическое обоснование и практическая реализация функционирования безотход-

ной технологии производства древесноволокнистых плит // 15-й Мен-, делеевский съезд по общей и прикладной химии: Тез. дога,- Минск.,

1993,- Г. 3.^ С. 227-228.

61. Соловьёва Т.В. Химические превращения лигноуглеводной матрицы древесины в производстве древесноволокнистых плит. Сообщение 1 // Сб. Труды БТИ.- Минск, 1993.- 1.- сер. 1Y - С. 20-24.

62. Соловьёва Т.В. Химические основы производства древесноволокнистых плит. Тексты лекций в 2-х частях. Час^ь II. Минск,

1994.- 52 с.

63. Соловьёва Т. В. Химические превращения лигноуглеводной матрицы древесины в производстве древесноволокнистых плит. Сообщение 2 ■// Сб. Труды БГТУ.- Минск, 1994.- 2.- сер. IY.- С. 114-118.

64. Соловьёва Т.В., Шкирандо Т.П. Использование химически активных добавок в производстве древесноволокнистых плит // Лес-95: Тез. докл. конф.- Минск, 1995,- С. 84.

65. Соловьёва Т.Е. Химические превращения лигноуглеводной матрицы древесины в производстве древесноволокнистых плит // Сб.

'Труды БГТУ, Химия и химическая технология.- Минск, 1996.- 3,- С. 3-7. '

66. Древесноволокнистые плиты средней плотности, полученные мокрым способом /Соловьёва Т.В., Шкирандо Т.П., Пашук С.Ц., Кац Л.И. //Ресурсосберегающие и экологически чистые технологии: Tes. докл. -Гродно, 1996.-С. 210.

. 67.' Соловьёва Т.В., Новосельская Л.В., Пшяук С.Ц. Снижение потребления тепла.на стадии размола щепы в производстве древесноволокнистых плит. // Сб. Труды БГТУ.- Шнек, 1996.- IY.- сер. III - С. 58 - 62. , "

68. Соловьёва Т.В., Кац Л.И., Снопкова Т.А. Древесноволокнистые плиты средней плотности // Сб. Труды БГТУ, Химия и химическая технология.- Минск, 1997.- 5.- с. 66-90.

РЕЗШЕ

СОЛОВЬЁВА ТАМАРА ВЛАДИМИРОВНА ПРЕВРАЩЕНИЯ КОШОНЕНТОВ ЛИГНОУГЛЕВОДНОЙ МАТРИЦЫ В ТЕХНОЛОГИИ ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ

ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫЕ ПЛИТЫ, ЛИГНИН, ГЕШЦЕЛЛКШЗЫ, ЖГНОУГЛЕ-ВОДНАЯ МАТРИЦА, ЭКСТРАКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА, РАЗМОЛ ЩЕПЫ, ОТЛИВ КОВРА, ПРЕССОВАНИЕ ПЛИТ, ЩЕЛОЧНОЕ НИТРОВЕНЗОЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ, ГЕЛЬ-ХРОМАТОГРАФИЯ, ГАЗО-ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ, КДТИОННЫЕ ПОЛИЭДЕКТРОЛИ-ТЫ, САПРОПЕЛЬ, АММОНИЗИРОВАННЫЙ TOPS

Объект исследования - технологический процесс производства древесноволокнистых плит.

. Цель работы состояла в научном обосновании и описании химизма превращений компонентов лигноуглеводной матрицы древесины в технологическом процессе получения плит и разработке на этой основе новых способов повышения его эффективности.

Работа выполнена с использованием близких природным препаратов лигнина, лигноуглеводного комплекса, гемицеллшюз, технологических образцов плит и вод. Их анализировали на содержание основных функциональных групп, элементный состав; методами: УФ- и ИК-спектроскопии, о-толуидиновыы, гель-хроматографии, газо-жид-костной хроматографии, микроэлектрофореза, высокочастотного кон-дуктометрического титрования. Опытные образцы плит получали на лабораторной пилотной установке польской фирмы "Земак". Апробацию и внедрение результатов осуществляли в промышленных условиях.

Установлена роль лигнина, гемицеллюлоз и лигноуглеводного комплекса в образовании древесноволокнистых плит. Впервые раскрыт химизм их превращений на отдельных технологических стадиях. Разработана технология и показана эффективность включения в производство плит мокрым способом операции по использованию реакционной способности компонентов лигноуглеводной матрицы древесины для повышения качества плит", сокращения энергоёмкости их производства, улучшения характеристик технологических вод и совершенствования системы локальной очистки стоков. Результаты работы внедрены на белорусских предприятиях и Астраханском ЦКК с экономическим эффектом 789,8 тыс.руб. и природоохранным эффектом 264,8 тыс.руб. (в ценах 1991 г.).

РЭЗКШ

САЛАУЁВА ТАМАРА УЛАД31МIРАУНА

ПЕРАУТВАРЭННI КА)ШНЕНТАГЛ1Г1аВУГЛЯВ0ДНАЙ !,<АТРЬ!ЦЫ У ТЭХНАЛОГП ДРАУНЯНАВАЛАКНЮТЫХ ПЛ1Т

ДРАУНЯНАВАЛАКН1СТЫЯ ГШ ТЫ, Л1ГН1Н, ГЕШЦЭЛШОЗЫ, Л1ГНАВУГЛЯ-ЗОДНАЯ МАТРИЦА, ЭКСТРАКТЫУНЫЯ РЭЧЫВЫ, РАЗМОЛ ДРАНК1, АДЛ1УКА .ЛИЗАНА, ПРЭСАВАННЕ ПЛ1Т, ШЧОЛАКАВАЕ НПРДБЕНЗйПЬНАЕ АК1СЛЕННЕ, "'ЕЛЬ-ХРАМАТ АГРАФIЯ, ГАЗА-ВАДКАСЦЯВАЯ ХРАМАТАГРАФ1Я, КЛТЫЁННЫЯ ПО-ПаПЕКТРАЛНЫ, САПРАПЕЛЬ, АМАН 13АВАНЫ ТОРФ

Аб-ект дпследавання - тэхналагччны працзс вытворчасц! драу-шнавалзкн1стьи пл1т.

Мзта работы эаклочаецца у яавуковш ябгрулгаванн! i anicaHHi с1м1зму ясраутаарзнняу кампалеитау л1гпавугдягоднай матрицы дрзу-пны у тэхналаг!чнш1 працэсе атршзппя nai? i расярацо$ца на гэ-гак пздставе новых спосабзу шатэгаш яго зфектыунасц1.

Работа выканаяа з гккгрыстаннеа бл1зк!х да природных прзпа->зтау л!гн!ну, л1гиавугляводяага ксмпяеису, гем 1цзлполоз, тэхнада-•1чных узорау пл!т i вод. Ix аяал!зазая1 на гмгст асноуяых функ-(нянальпых труп, алемептавы састау; мзтадш!: УФ- i 1К-спеятрас-апП, о-талу1дшшш, г ель~кргттаграф1 i, гйэа-вадасасцявгл ярз-■атаграфи, м1краэяектра1?зрззу, високачасготкага кшщукгамотрыч-¡ага тигравшшя. Досдодшя узоры пл1? aip^ainaai на дабараториай Яяоткай устаноуцы польскай фарш "Зекгк". •Апрабащг» i укераяенне :ын!кау ажыццяулял1 у прамисловых умовач.

Установлена роля д1гн!ну, гем1цзяалоз i л1гиавугляводнага ¡смплексу ва утварэнт драунй'в%вадакн1ст£т mil. Упергын» рэскры-u xiuisii ix пераутвгрзшюу па ассбпых тзхналаг1чннх стадиях, 'аспрацавана тэхналоПя i пасазвяа гфектыунасць укяючзння у выт-срчасць пл!т мокрым способам аперацы! па выкарыетанн! рзакцыйнай дольиасщ кампанентау д1гнагугляводнай матрицы драун!ны для па-•■гзэння якасц! пл!т, скарачзння экергаёи1стасц1 ix вытвсрчасц1, аляпзэння характеристик тэхналаг1чиых водау i удасканальвання icTbi.n лакадьнага ачдачэняя вод. Вык1к1 работы укаранёиыя на бе-rpycitix прадпрыемствах 1 Астрзханск1м ЦКК з зканаЛчнш зфектам 789,3 тыс.руб. 1 прыродаахоуным зфектам 264,3 тыс.руб. (у цэяах 9G1 г.).

SUMMARI

SOLOVYEVA TAMARA VLADIMIROVNA.

THE LIGNIN MATRIX COMPONENTS CONVERSIONS IN THE WOOD-FIBRE SLABS TECHNOLOGY

WOOD-FIBRE SLABS LIGNIN, GEMICELLULOSES, LIGNIN-CARBOHYDRATE MATRIX, EXTRACTIVE SUBSTANCES, CHIP GRINDING, LINEN DEGYDRATING, SLABS PRESSING, ALRALT NITROBENZOL OXIDATION, HEL-CHROMATOGRAPHY, GAS-LIQUID CHROMATOGRAPHY, CATIONIC POLYELECTROLYTES, SAPROPEL, PEAT OF AMMONIUM TREATMENT

The object'investigation is the technological process of the wood-fibre slabs production.^

The main goal of this work was defined as scientific sabs-tantiation and description of the chemism of the lignin matrix components conversion in.the technological process of the slabs production and as elaboration of.the new methods of rising the effectiveness of this process.

In this work some prepation so similar to natural were used. They were lignin, 1ignin-carbohydrate complex, gemicelluloses, thechnological patterns of slabs and some naters. Thos<? preparations were analysed to find main functional groups and. their elementary chemical composition.. The methods used were as follows: UV- and IR-spectroscopy, hel-chromatography, gas-liquid chromatography, rnycroe 1 ectroforez, high-frequency conductometrical titrating. Experimental slab patterns were produced on laboratory pilot unit made by polish firm "ZemakV Testing and utilization of real results based on industrial conditions.

The fuctions of lignin, gemicelluloses and lignin-carbohyd-rate complex in forming wood-fibre slabs were determined. For the first time the chemist of their conversions on different technological stages was revealed. In this work the technology are.wor-ked--out and revealed the'efficiency of the inclusion in the production of slabs by means of the soggy method. This was allowed to use of reactive groups of the wood matrix for the improve of the quality in these slabs, the diminution of the energy for these production, the change of chemical composition for the technology waters and the perfection of the system for these local cleaning. The results' of this work were inculcate in the belorussian enterprises and Astrahan cellulose board factory. This is proved the economy effect about 789,9 thousand rouble and the ecological effect about 264,8 thousand rouble (in the prices of 1991 year).

Соловьёва Тамара Владимировна

I

ПРЕВРАЩЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ДИГНОУГЛЕВОДНОЙ МАТРИЦЫ В ТЕХНОЛОГИИ ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ плит

Подписано в печать 5.10.98. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная

Усл.печ.л. 2,3. Усл.кр.-отт, 8,3, Уч.-ивд.д. 2,0

Тираж 100 экз. Заказ 406

Белорусский государственный технологический университет 220630, Минск, Свердлова, 13а

Отпечатано на ротапринте Белорусского государственного технологического университета 220630, Минск, Свердлова, 13а