ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕКСТИЛЬНЫХ И ТОПОЛЕВЫХ ОТХОДОВ И ИХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматриваются актуальные экологические и производственные проблемы, связанные с накоплением текстильных отходов, образующихся на предприятиях легкой промышленности, в частности отходов ковров и отходов тополя. В рамках работы разработаны и апробированы методы переработки волокнистых отходов для получения композиционных материалов и органических веществ. Среди исследованных параметров бумаги из переработанных отходов определены разрывная длина, предел прочности при растяжении, а также показатели влажности, степени белизны и плотности. Для оценки зольности использовались стандартизированные методы с применением муфельной печи и термостатов, в результате чего определён процент озоления. Полученные данные указывают на возможность рационального использования текстильных отходов в качестве вторичного сырья, что имеет значительный потенциал для улучшения экологической ситуации и внедрения эффективных технологий переработки.

ABSTRACT

 This article discusses current environmental and industrial issues related to the accumulation of textile waste generated in the light industry, specifically carpet waste and poplar waste. The study presents developed and tested methods for processing fibrous waste to obtain composite materials and organic substances. Among the investigated parameters of recycled paper, tensile strength, tear length, moisture content, whiteness, and density are analyzed. Standardized methods using muffle furnaces and thermostats were used to assess ash content, resulting in the determination of the ash content percentage. The findings highlight the potential for the rational use of textile waste as secondary raw material, offering significant potential for improving the environmental situation and implementing effective recycling technologies.

Ключевые слова: ковровые волокнистые отходы, отходы тополя, зольность, плотность, белизна, влажность, разрывная длина, муфельная печь

Keywords: carpet fibrous waste, poplar waste, ash content, density, whiteness, moisture content, tear length, muffle furnace.

Введение. В нашей республике реализуется ряд мер по развитию химической промышленности, а также разработке новых технологий и замене их на основе существующих. Переработка отходов и промежуточных продуктов помогает создать качественную сырьевую базу промышленных предприятий. Текстильная промышленность состоит из промышленных предприятий с многофункциональным производственным процессом. Они образуют различные волокнистые отходы от производственной стадии производства до внешнего вида готового продукта. Перерабатывая эти отходы, важно производить новые виды продукции, создавая органические продукты и различные композиционные материалы. В настоящее время начато производство обоев. Бумага и бумажная продукция может выпускаться водонепроницаемой, тонкой, прочной, шероховатой, паро-, различных газо-маслостойких видов. Для придания бумаге необходимых свойств путем добавления в бумажную массу волокнистых отходов текстильной промышленности получают водостойкую, тонкую, прочную, грубую, паровую, различные газо-маслостойкие виды.

О.А.Носкова и другие для исследований использовали небеленая сульфитная целлюлоза Сясьского ЦБК. Показано, что из небеленой сульфитной целлюлозы можно получить беленую порошковую целлюлозу с использованием следующих стадий: щелочной обработки исходного волокнистого сырья, гидролиза азотной кислотой обработанной щелочью целлюлозы с образованием порошка, отбелки раствором пероксида водорода полученной порошковой целлюлозы. Ими разработаны условия каждой стадии. Разработка оптимальных условий основной стадии получения порошковой целлюлозы (гидролиза) осуществляли с помощью математического планирования эксперимента (по трехфакторному плану Бокса) и статистической обработки результатов эксперимента с использованием программы Statgraphics Plus V.5.01. Порошковую целлюлозу предлагают использовать в пищевой, фармацевтической и медицинской промышленности [1].

З.Т.Валишина и другими проведены комплексные исследования структуры и свойств азотнокислых эфиров целлюлозы с содержанием азота (12,4-13,4%, на основе пеньковой целлюлозы, выделенной из волокна с содержанием лигнина 5% методом низкотемпературной каталитической делигнификации. Полученные результаты подтверждены на основании данных ИК-Фурье-спектроскопии, гель-проникающей хроматографии, дифференциальной сканирующей калориметрии, термогравиметрического метода и капиллярной вискозиметрии [2].

В своих трудах К.В.Аксенчик изучил дефицит качественного сырья для получения эфиров целлюлозы, в частности, карбо-киметилцеллюлозы, ввиду отсутствия в стране собственных ресурсов хлопковой целлюлозы и общего сокращения объемов производства целлюлоз, заставляет производителей искать альтернативные источники сырья для производства эфиров целлюлозы. В данной работе проведена оценка пригодности льняного волокнистого материала в разных технологических стадиях производства льняной ваты в качестве сырья для получения натрий-карбоксиметилцеллюлозы твердофазным способом. Выполнены экспериментальные исследования физико-химических показателей качества льняного волокнистого материала, важных для определения возможности переработки такого материала в натрий-карбоксиметилцеллюлозу и выбора условий реакции карбоксиметилирования, а также экспериментальные исследования физико-химических показателей качества полученных из такого материала образцов натрий-карбоксиметилцеллюлозы по стандартным методикам. Установлено, что хотя образцы целлюлозы не удовлетворяет в полной мере всем показателям как хлопковой, так и льняной целлюлозы в соответствии с стандартами, но все же беленое грубое волокно подходит в качестве сырья для получения натрий-карбоксиметилцеллюлозы твердофазным способом. Установлены параметры синтеза для получения продукта заданного качества. В работе даны рекомендации по усовершенствованию качества продукта [3,4,5,6,7,8].

По данным А.Г.Коган и Е.Л.Зимина в настоящее время на всех предприятиях легкой промышленности образуются отходы, технологий переработки которых, нет в Республике Беларусь. Такие отходы образуются в огромных количествах и не принимаются заготовительными и перерабатывающими организациями, а вывозятся для захоронения, тем самым ухудшая экологическое состояние страны. Поэтому возникает важная научно-техническая задача, заключающаяся в разработке технологических процессов с использованием текстильных отходов [9].

Методы. По данным анализа литературы, во многих странах имеются специальные мусоросжигательные заводы. Они не требуют больших площадей для захоронения отходов, а процессы не вызывают загрязнения почвы и подземных вод. Среди таких отраслей предприятия по переработке ковров считаются отраслью с многофункциональным производственным процессом. От начальной стадии их производства до появления готового продукта образуются различные волокнистые отходы. Характерно разработать технологию получения органических веществ и различных композиционных материалов путем их переработки.

Определения разрывной длины при растяжении. Образцы после кондиционирование при относительной влажности 48 %, температуре воздуха 24^оС и в течение 1 ч.  При определении предела прочности при растяжении предварительно измеряли толщину каждого образца по длине в трех точках. Образец закреплен в зажимах разрывной машины, не касаясь его испытуемой части, с силой натяжения 0,28 Н (0,028 кгс). Проведен испытании 10 образцов бумаги из отходов тополя и ковров.

Определения содержания золы. Зольность целлюлозы — процентное отношение массы остатка после полного сжигания целлюлозы при температуре (575±25)°С в определенных условиях к массе пробы, высушенной в термостате.

Фарфоровую чашку нагревали в течение 15 мин в муфельной печи при температуре 550°С, затем охлаждали в эксикаторе в течение 45 мин. Чашку взвешивали с точностью до четвертого десятичного знака. Пробу массой 250 г поместили в чашку и прокаливали на слабом пламени газовой горелки до полного обугливания, потом поместили в муфельную печь до полного озоления. Результаты исследования рассчитаны по ГОСТу до и после, а также определен процент озоления. Также были изучены влажность, степень белизны и плотность упаковочной бумаги на основе нормативно-технической документации, и представлены соответствующие результаты (табл.1).

  Таблица 1.

Показатели качества упаковочной бумаги, полученной на основе отходов тополя и ковров

Плотность упаковочной бумаги, полученной на основе тополевых и ковровых отходов, составляет 147 г/м², разрывная длина - 5450 м на 1 м² площади, зольность - 0,15%, влажность – 3,4%, белизна - 81%.

Заключение. Впервые изучены этапы подготовки волокнистых отходов предприятий-производителей ковров и ковровых изделий к комплексной переработке совместно с отходами тополя. Проведены исследования и анализ результатов получения бумаги из волокнистых отходов. На основе комплексно переработанных волокнистых отходов разработаны композиционные виды бумаги и бумажных изделий.

Список литературы:

1. Носкова О.А., Зырянова О.А., Вельможин С.Д. Использование древесной целлюлозы для получения беленой порошковой целлюлозы // ВЕСТНИК ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. 2016. № 4. C.57-68
2. Валишина З. Т., Иванова А. В., Мухаметшин, Б. Ф. Александров А. А., Косточко А. В. Исследование свойств азотнокислых эфиров целлюлозы на основе пеньковой целлюлозы // вестник технологического университета. технологии материалов и изделий текстильной и легкой промышленности. 2016. Т.19, №18. С.65-68.
3. Аксенчик К. В. Получение натрий карбоксиметилцеллюлозы  из льняной целлюлозы твердофазным способом  в лабораторных условиях // Ползуновский вестник № 2. 2018. раздел 2. химическая технология. c.91-95.
4. Аксенчик, К. В. Исследование режимов получения натрий-карбоксиметилцеллюлозы из льняной целлюлозы в лабораторных условиях / К. В. Аксенчик // Череповецкие научные чтения – 2016: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. (Че-реповец, 16–17 ноября 2016 г.): В 3 ч. Ч. 3. Есте-ственные, экономические, технические науки и математика / Отв. ред. К. А. Харахнин. – Черепо-вец: ЧГУ, 2017. – С. 7–8.
5. Живетин, В. В. Перспективы использова-ния лубяных волокон как альтернативного источ-ника сырья для производства целлюлозы // Мат. межд. научн.-практ. конф. «Льняной комплекс России. Проблемы и перспективы», 2 марта 2001 года, Вологда.  URL: https://www.booksite.ru/fulltext/lkr/pro/ble/msi/ (дата обращения: 04.03.2018).
6. Косточко, А. В. Получение и исследование свойств целлюлозы из травянистых растений / А. В. Косточко, О. Т. Шипина, З. Т. Валишина, М. Р. Гараева, А. А. Александров // Вестник Казанского технологического университета. – 2010. – № 9. – С. 267–275.
7. Будаева, В. В. Новые сырьевые источники целлюлозы для технической химии / В. В. Будаева, Р. Ю.Митрофанов, В. Н. Золотухин, Г. В. Сакович // Вестник Казанского технологического университе-та. – 2011. – № 7. – С. 205–212.
8. Джалилов А.А., Ешбаева У.Ж., Рафиков А.С. Разработка технологии и состава ценных видов бумаг с элементами защиты // Universum: технические науки. 2018. №6 (51). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotka-tehnologii-i-sostava-tsennyh-vidov-bumag-s-elementami-zaschity (дата обращения: 18.11.2024).
9. Коган А.Г., Зимина Е.Л. Технологии переработки текстильных отходов и способы их использования // Материалы докладов Международной научно-практической конференции, 30 ноября 2016 г. УО «ВГТУ». Витебск 2016. С.12-14.