Изучение процесса получения вторичной целлюлозы из стеблей ячменя

АННОТАЦИЯ

Работа посвящена социально важной и актуальной проблеме – нехватке сырья в производстве целлюлозных изделий. Исследован метод получения технической целлюлозы из однолетних растений – ячменя. Метод основывается на обработке стебля ячменя содовым раствором под воздействием высокой температуры. Результаты опыта приведены в виде таблиц и рисунков.

ABSTRACT

The work is devoted to a socially important and urgent problem - lack of raw materials in the production of cellulose products. The method of obtaining technical cellulose from annual barley plants has been investigated. The method is based on the treatment of the barley stalk with a soda solution under the influence of high temperature. The results of the experiment are given in the form of tables and a picture.

Ключевые слова: целлюлоза, недревесные растения, однолетние растения, содовая смесь, получение целлюлозы.

Keywords: cellulose, non-woody plants, annual plants, soda mixture, cellulose production.

В связи с ростом масштаба потребления целлюлозы одним из важных и актуальных вопросов в области химии и технологии высокомолекулярных веществ является проблема разработки с экологической точки зрения чистого способа ее получения.

Например, на заводах в среднем получают 640 тонн целлюлозы за минуту. По данным ФАО (Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН), в 2017 году в мире было произведено 179,7 млн тонн древесной целлюлозы [3]. В дальнейшем из нее делают деньги, картоны, тетради, альбомы, обои и бумагу. Промышленное производство целлюлозы по сей день остается экологической проблемой.

Традиционный метод получения бумаги требует много сероводорода, хлора, воды и т.д. В этом и состоит вся проблема. Эти вещества неблагоприятно действуют на экологию, они засоряют ее.

Дефицит лесных ресурсов в Узбекистане создает проблему расширения сырьевой базы целлюлозной промышленности. Только в 2019 году общий объем бумаги, картона и других целлюлозных продуктов, импортированных в Узбекистан, составил 59 837 тонн, общая стоимость которых – 57 615 598 долларов США [2].

Учитывая вышесказанное, использование однолетних растений для сырьевой базы позволяет решить данную проблему.

В наше время стебли злаковых культур не находят особого применения. Их либо сжигают, либо оставляют гнить на полях. Но из недревесных растений можно получить 50 % целлюлозы. Из-за ее дешевизны она является оптимальным решением проблемы [1].

Для данного эксперимента мы взяли на проверку стебли ячменя. Зольность исходного сырья составила 1,73 %, содержание лигнина – 27 %, а волокна, соответственно, – 32–42 %. Мы решили получить целлюлозу методом обработки содовой смесью – NaOH, Na₂SO₄, Na₂SO₃. Для этого мы изначально измельчили стебли ячменя до 2 см и замочили в горячем содовом растворе на сутки. Потом подвергли варке в закрытом крышкой котле. Далее полученную массу тщательно промыли, мололи, просеяли и высушили. Результаты опыта приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Выход целлюлозы по методу обработки содовой смесью

Рисунок 1. Образец целлюлозы, полученный при cоотношении содовая смесь:солома 1:6			Рисунок 2. Образец целлюлозы, полученный при соотношении содовая смесь:солома 1:14
Рисунок 3. Образец целлюлозы, полученный при cоотношении содовая смесь:солома 1:8			Рисунок 4. Образец целлюлозы, полученный при cоотношении содовая смесь:солома 1:25

Рисунок 5. Образец целлюлозы, полученный при соотношении содовая смесь:солома 1:6

В начале научной работы мы упомянули, что сероводород и хлор плохо влияют на экологию. В методе, выбранном нами, эти вещества не применяются, что дает еще одно преимущество.

При визуальном осмотре мы видим, что образцы 2-й и 3-й варки не дали хорошие результаты, а 1-я и 4-я варки показали средний показатель, так как солома не полностью проварилась. А по последнему образцу мы явно можем увидеть хороший результат. Образец больше подходит под внешнее описание целлюлозы.

Таким образом, на основе проведенных исследований изучены способы решения проблемы и продемонстрирован метод получения технической целлюлозы из однолетних растений – ячменя методом обработки стебля ячменя содовым раствором под воздействием высокой температуры.

Результаты работы являются одним из примеров того, что на стыке химии бумажных производств обработка стебля ячменя содовым раствором может создать очень плодотворное и многообещающее направление исследований.

Список литературы:

1. Адилходжаев А.И., Игамбердиев Б.Г., Карабаева М.И. Перспективы использования рисовой соломы в качестве волокнистого наполнителя в производстве строительных материалов // Проблемы науки. – 2019. – № 12-1 (145) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-ispolzovaniya-risovoy-solomy-v-kachestve-voloknistogo-napolnitelya-v-proizvodstve-stroitelnyh-materialov (дата обращения: 27.11.2020).
2. Урозова Д.Д., Игамбердиев Б.Г. Определение методов делигнификации пшеничной соломы // Совершенствование и внедрение инновационных идей в области химии и химической технологии: сборник докладов и тезисов. 23–24 октября 2020 г. – С. 346–349.
3. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://sbo-paper.ru/news/archive_world/42465/.