ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ ОТХОДОВ ХЛОПКООЧИСТИТЕЛЬНОГО ЗАВОДА РАСТВОРОМ СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ

АННОТАЦИЯ

Созданы оптимальные условия для экстракции отходов хлопкоочистительного завода (ОХОЗ) раствором соляной кислоты различной концентрации и пропорций, выделенный экстракт нейтрализован раствором аммиака и получено физиологически активное вещество (НСl·ОХОЗ·NH₃).

ABSTRACT

Optimal conditions were created for the extraction of waste from a cotton gin plant (WCGP) with a solution of hydrochloric acid of various concentrations and proportions, the isolated extract was neutralized with an ammonia solution and a physiologically active substance (HCl·WCGP·NH₃) was obtained.

Ключевые слова: экстракция, нейтраллизация, вязкость, плотьность,среда pH, физиологически активное вещество.

Keywords: extraction, neutralization, viscosity, density, pH medium, physiologically active substance.

Известно, что листья хлопка богаты органическими кислотами, в частности лимонной и яблочной, аминокислотами, каротином (провитамином А), инозитом, рибофлавином и другими неизвестными стимуляторами роста, а также высоким содержанием белка - до 16%. Кроме того, в листьях содержатся углеводы: манноза (абсолютный сухой вес 1.88%), сахароза (4.05%), мальтоза (1.76%), крахмал (2.52%) и целлюлоза (6.06%) [1-2].

Обилие в нем органических кислот, витаминов, аминокислот, углеводов, микроэлементов обусловливает необходимость всестороннего изучения хлопка, разработки новых способов получения из муки необходимых продуктов, привлечения к растущей сфере его переработки и потребления. В процессе переработки хлопкового сырья для этих целей хлопкоочистительные заводы за год выбрасывают 150-350 Т волокнистых и 5-6 тыс. т неперерабатываемых отходов, в зависимости от промышленного сорта хлопкового сырья [3]. Отходы, которые скапливаются в сушильно-уборочных цехах подготовительных центров, составляющие не менее 1.5% перерабатываемого сырья, могут быть переработаны [4].

На основании проведенных исследований были проведены исследования по водной экстракции неперерабатываемых отходов при первичной переработке хлопкового сырья с целью получения физиологически активных веществ из неперерабатываемых отходов.

Цель: – из неперерабатываемых отходов при первичной переработке хлопкового сырья путем экстракции с использованием различных концентраций и соотношений раствора соляной кислоты выделяют яблочную и лимонную кислоты, находят предел концентрации и соотношения раствора хлоридной кислоты при экстракции, изучают процесс получения физиологически активного вещества путем нейтрализации аммиаком.

Методы и материалы: Для исследования процесса экстракции – отходов хлопкоочистительных заводов (ОХОЗ), предварительно промытых и высушенных при температуре 100-105 °С, очищенных от неорганических примесей, использовали 36.0% раствор HCl марки “ХЧ” (ГОСТ 3118-77), 25.0% раствор NH₃-Н₂О марки “ТЧ” (ГОСТ 9-92).

В экспериментах использовали следующие физико-химические методы: плотность растворов измеряли пикрометрическим методом, кинематическую вязкость измеряли капиллярным вискозиметром VPJ-2 [5], значение pH измеряли прибором FE20 МЕТТЛЕР ТОЛЕДО. pH-метр, а показатель преломления измеряли с помощью рефрактометра PAL-BX/RI. [6]. Методом комплексонометрического титрования определяли количество Ca²⁺ кальция и Mg²⁺ - магния в физиологически активном веществе [7-8]. C₆H₈O₇ – лимонная и C₄H₆O₅ – яблочная кислоты обнаружены методом [9].

Процесс экстракции проводили в соотношениях Т:Ж 1:5, 1:10 и 1:15, где Т – ОХОЗ, Ж – раствор хлоридной кислоты. В качестве рабочего раствора при экстракции при температуре 25 °С использовали соляную кислоту 3, 5, 8, 10 и 15% концентрации.

Результаты исследования экстракции ОХОЗ различными концентрациями и соотношениями соляной кислоты при 25 °С представлены на (рис.1) и (табл.1)

Рисунок 1. Зависимость Н₃С₆Н₅О₇ -лимонной экстракции ОХОЗ хлоридной кислотой при температуре 25 °С, при различных концентрациях и соотношениях

 Таблица 1.

Результаты исследования процесса экстракции ОХОЗ соляной кислотой при различных концентрациях и соотношениях Н₃С₆Н₅О₇ - лимонная кислота при температуре 25 °С.

Реологические свойства процесса экстракции ОХОЗ при температуре 25 °С с различными концентрациями и соотношениями хлоридной кислоты представлены в (табл. 2).

Таблица 2

Реологические свойства процесса экстракции ОХОЗ при температуре 25 °С с различными концентрациями и соотношениями хлоридной кислоты

Рисунок 2.  По концентрации экстракта ОХОЗ·HCl вязкость η, мм²/с

Рисунок 3. Плотность экстракта ОХОЗ·HCl по концентрации д.г/см³

Рисунок 4. Значение pH концентрации экстракта ОХОЗ·HCl

На основании полученных результатов оптимальным показателем процесса экстракции отходов хлопкоочистительной промышленности хлоридной кислотой является следующий: соотношение ОХОЗ:HCl Т:Ж = 1:5, концентрация HCl – хлоридная кислота – 8.0%, продолжительность Процесс экстракции составляет 30 минут.

Кислый экстракт, полученный исходя из оптимальных параметров, определенных в результате процесса экстракции, имеет следующий химический состав (масс.%): CaCl₂ – 1.53, MgCl₂ – 0.44, KCl – 0.104, C₆H₈O₇ – 4.0-4.16, C₄H₆O₅ – 2.42- 2.47, HCl – 0.1, остальное H₂O.

Кислый экстракт (ОХОЗ·HCl), образующийся при экстракции отходов хлопкоочистительной машины (ОХОЗ) хлоридной кислотой, содержит в качестве макрокомпонентов ди- и трикарбоновые кислоты, ионы Ca²⁺- кальция и K⁺ калия, рН – 0.69.

Физиологически активное вещество можно получить нейтрализацией кислотного экстракта аммиачной водой - NH₃·nH₂O. Для нейтрализации C₄H₆O₅ – яблока, C₆H₈O₇ – лимона и избытка HCl – хлоридной кислоты, содержащейся в кислом экстракте [ОХОЗ·HCl], необходима 5.09%-ная аммиачная вода и pH = 6.89. Плотность растворов варьируется от 1.075 до 1.018 д.г/см³, вязкость растворов – от 0.992 до 1.055 мм²/с

Рисунок 5. Реологические свойства системы [ОХОЗ·HCl] – NH₃·nH₂O при 25 ºC

Температура кристаллизации, плотность, вязкость и значение рН экстракта ОХОЗ·НСl, а также изменение значения рН среды до 6.89-7.0 показали, что зависимость от содержания аммиака соответствует полученному раствору, что соответствует используется как физиологическое вещество.

Для получения концентрированного физиологически активного вещества нейтрализованный экстракт должен находиться в жидком состоянии.. Изучена оптимальная концентрация готового продукта при вакуумном выпаривании. Процесс исследования проводился с помощью вакуумной установки (Diaphragm Vacuuv Pump LH-95D/C) (роторный испаритель RE100-Pro).

Упаривание раствора проводят при температуре 70 – 85 – 100 ºС, устанавливают графическую зависимость от координат. Процент выделившейся воды по отношению к общему количеству времени представляет собой количество в растворе.

Рисунок 6. Скорость испарения воды из экстракта ОХОЗ·HCl, нейтрализованного раствором аммиака, в зависимости от времени и температуры.

(●-1) температура 70 ºС, (▲-2) температура 85 ºС, (♦-3) температура 100 ºС.

На основе графического анализа установлено, что чем выше температура, тем выше скорость испарения воды. Оптимальная температура составила 100 ºC. Потому что при такой температуре через 30 минут 38.75% воды испаряется с образованием физиологически активного раствора. Раствор содержит 56.5% физиологически активного вещества, 43.5% воды.

Вывод:

Экстракцию отходов хлопчатобумажного производства (ОХОЗ) с помощью HCl - хлоридной кислоты изучали при соотношениях ОХОЗ:HCl 1:5, 1:10 и 1:15. Для экстракции использовали растворы HCl - хлоридной кислоты различной концентрации (3.0, 5.0, 8.0, 10.0 и 15.0%).

Определены оптимальные соотношения условий процесса экстракции, при которых наибольший результат был получен при исследовании 8.0%-ного раствора HCl - соляной кислоты с ОХОЗ в соотношении 1:5.

Кислотной экстракт, выделенный из отходов хлопкоочистительного завода (ОХОЗ) с помощью HCl-хлоридной кислоты, нейтрализовали аммиачной водой. В результате получено 56.5% физиологически активного вещества для растений.

Список литературы:

1. Адилова М.Ш., Нарходжаев А.Х., Тухтаев С. Пахта заводи қайтмас чиқиндилари асосида полифункционал таъсир этувчи дефолиант олиш // Ўзбекистон Республикаси Фанлар Академияси ёш олимларнинг анъанавий илмий конференцияси материаллари. -Тошкент. 2007. бет. 328 – 331
2. Тогашаров А.С., Аскарова М.К., Тухтаев С., Насимов А.М. Получение физиологически активного вещества из отходов хлопкоочистительного завода // Самарқанд давлат университети илмий ахборотномаси 2016.
3. Нарходжаев А.Х., ТухтаевС., Адилова М.Ш., Исакова Д. Стимуляторы роста растений из отхода первичной обработки хлопка-сырца // «Ўзбекистонда табиий бирикмалар кимёсининг ривожи ва келажаги». Табиий бирикмалар кимёси кафедрасининг 60 йилигига бағишланган илмий конференция материаллари. Ташкент, 2007. С. 119-120.
4. Садыков А.С. Хлопчатник - чудо - растение. М.: Наука, 1985. С. 143.
5. Дадамухамедова Н. Ахмаджонова М, Сидиков А, Хушвактов М, Тогашаров А. Исследование растворимости компонентов системы дикарбамидхлорат натрия – моноэтаноламин яблочнокислый – вода // Universum Tехничиские Науки.2022. № 9 С.26-29
6. Тогашаров А.С., Тухтаев С. Получение нового дефолианта обладающего физиологического активность defoliant olish // Химия и химическая технология. - Ташкент, 2015. №1.С. 10-13.
7. Взаимодействие моноэтаноламина с яблочной кислотой // Журнал неорганической химии. 2005 №11. С.1897-1901
8. Шварцинбах Г., Флашка Г. Комплсксономерическое титрование. М.: Химия, 1970. C 360.
9. Садыков А.С., Медников А.И., Турулов А.В., Шукургина Д.А. Производство лимонной и яблочной кислот из листьев хлопчатника и отбросов хлопкоочистительной промышленности. Ташкент: Из-во АН РУз, 1956. C 23.