Получение спиртов из растительных отходов промышленным способом, содержащих пятичленные гетероциклические спирты

АННОТАЦИЯ

Изучение и исследование технологии производства фурфурилового спирта в промышленных отходах. Фурфуриловый спирт играет важную роль в отрасли. Он в основном получается из всех соединений фурана в лабораторных и промышленных условиях. Фурфуриловый спирт производится из растений путем образования пентозанов в различных пропорциях.

ABSTRACT

Studies and researchs of the technology for the production of furfuryl alcohol from industrial waste. Furfuryl alcohol plays an important role in the industry. It is mainly obtained from all furan compounds in laboratory and industrial conditions. Furfuryl alcohol is produced from plants by the formation of pentosans in various proportions.

Ключевые слова: фуран, фурфуриловый спирт, уроновая кислота, хлопковая шелуха, стебли хлопка, кукурузные отходы, опилки тополя, рисовая солома, семена хлопчатника, мох, лишайник, солома, подсолнух, тростниках, стебель риса, эвониймус атропупурен, пҳасеолус мультифлорус.

Keywords: furan, furfuril alcohol, uronic acid, buttermilk husk, stalk of cotton, corn waste, poplar dust, rice straw, cotton seeds, moss, lichen, straw, sunflower, reed, rice stalk, evoniymus atropupuren, phaseolus multiflorus.

Промышленные и сельскохозяйственные отходы, (опилки, стебли кукурузы, стебли хлопчатника, солома риса и т. д.) не перерабатываются и не используются эффективно, загрязняя экологию, тогда как из них можно переработать первичные продукты, применяемые в химическом производстве. Принимая это во внимание, из переработанных промышленных и сельскохозяйственных отходов стали производить продукты, которые используются в качестве промежуточных веществ для синтеза химической промышленности.

Представители фурановых соединений встречаются во многих растительных группах лактоны-1 в виде глюкозидов. Пентозаны и гексозаны – те из генетически связанных признаков, которые широко распространены в составе живого растительного мира. Они считаются пятичленными кислородсодержащими гетероциклическими соединениями. Эти вещества, подвергаясь межмолекулярной дегидратации, превращаются  в гексозу и пентозу, которые легко переходят в оксиметилфурфуриловый спирт и фурфуриловый спирт под действием катализаторов.

В настоящее время фурфуриловый спирт, который считается пятичленным соединением, выделяется в промышленности методом экстракции из отходов растений.

Фурфуриловый спирт играет важную роль в промышленности, поскольку практически все фурановые соединения получают из фурфурилового спирта как в лабораторных, так и в промышленных условиях. Синтетические или другие методы не подходят для производства фурфурилового спирта, так как его стоимость увеличивается в несколько раз. Производные фурфурилового спирта получают из природных продуктов.

В мире растений некоторые представители фурановых соединений встречаются в корнях, листьях, плодах и органах корней растений. Например, Фуран-3-карбоновая кислота (evonymus atropurpuren – бересклет темно-пурпурный) была обнаружена в корнях и бобах (рhaseolus multiflorus – фасоль огненно-красная).

Такого же плана растения (elsholtzia stauntonii) – эльсгольция стаунтона. Полученное паровой дистилляцией из целого растения эфирное масло имеет цвет от светло-желтого до оранжевого цвета. Цвет масла связывается с поливом растения, содержание которого представляет собой соединение 2-изовалериал-3-метилфуран.

Позже было доказано, что в производстве фурфурилового спирта можно использовать растения, содержащие ксилозу, арабинозу, сахарозу, пентозаны и другие брикеты, травы, лизины, мхи, веточки, вату, семена, кукурузный мох, солому, резаную солому, опилки, тростник. А также могут быть использованы другие растительные отходы – стебли и листья.

Хлопковая шелуха и стебли хлопчатника.

Хлопок в Средней Азии выращивается в основном в Республике Узбекистан. Хлопок считается однолетним растением и состоит на 19,4%  из хлопка, на 36,1% – из семян хлопчатника и на 44,5% – из стебелей хлопчатника. После сбора урожая хлопка волокно отделяется от семян хлопчатника. Семена хлопчатника перерабатываются в масло на масложировых комбинатах. Изменения в свойствах семян обусловлены незрелостью и типом семян. Количество пентозанов у зрелых семян на 5-7% выше, чем у семян не созревщих. Количество пентозана в шелухе в среднем составляет 24%. Содержание пентозанов в семенах составляет 35-36%.

Содержание трудногидролизуемых полисахаридов варьируется от 27,7% до 34,3%, легкий гидролиз составляет 20,6-22,6%, пентозанов – 18,4-29,3, целлюлозы – 36,9-44,2, лигнина – 27,0-32,0%, а содержание золы –5-9%, следовательно, получение фурфурилового спирта из стебля хлопка нецелесообразно.

Другие виды сырья, в которых содержатся пентозаны.

Кукурузные отходы богаты пентозаном – от 38 до 40%. Удаление кукурузы из массы составляет 28%, что составляет 1-1,5 млн тонн богатых пентозанами отходов в республике.

Подсолнечник – количество полисахаридов составляет 38,1%, а пентозанов – 28,6%, в навесе – 67-77%, стебель содержит 25% пентозанов.

В тростниках количество пентозанов составляет 23-27%. Количество пентозанов в травах составляет 15-20%.

Таблица 1.

Количество фурфурилового спирта, извлекаемого из материалов пентозаны

Процесс образования фурфурилового спирта

Образование фурфурилового спирта основано на гетеролитической реакции. Урановая кислота карбоксилируется путем образования лиуронидов и карбоксилатов с образованием пентозана и фурфурилового спирта.

При гидролизе пентозанов и глюкозидов образуются ионы гидроксиона, которые участвуют в образовании фурфурилового спирта.

Список литературы:
1. Бекбулатов И.А., Варламов Г.Д. Фурфуриловый спирт – исходное сырье для синтеза связующих. – М: НИИТЭХИМ, 1986. – С. 42.
2. Дадаходжаев А.Т., Маматалиев Н.Н. Способы извлечения никеля из отходов производств и его применение // Universum: технические науки. – 2019. – № 4 (61). – С. 25
3. Маматов Ю.М., Ка¬мышева Л.В. Новые коррозионно-стойкие фурановые полимерзамазки // Экспресс-информация. Бумага и целлюлоза. – М.: ВНИПИЭИлеспром, 1979. – Вып. 2. – С. 1-12.
4. Матьякубов P.M. // Гетерогенный катализ в химии гетероциклических соединений: Тез. докл. IV Всесоюз. симпоз. – Рига, Зинатне, 1987. – С. 224.
5. Матьякубов P.M. Синтез и исследование свойств фенолоформальдегидно-фурановых связующих. – М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1992. – С. 30.
6. Мирахмедов ММ. Исследование механизма отверждения и структуры олигомеров фуранового ряда. – Ташкент: ФАН, 1981. – 176 с.
7. Нарзиев М.С., Абдуллаева М.А., Ибрагимов Р.Р. Аналитический метод определения концентрации легколетучих компонентов при перегонке острым паром многокомпонентного раствора // Технологии производства пищевых продуктов питания и экспертиза товаров: Мат-лы Междунар. науч.-практ.конф. (Курск, 2-3 апреля 2015 г.). – 2015. – С. 141-144.
8. Нарзиев М.С., Абдуллаева М.А., Шарипов Н.З. Определение оптимальной начальной концентрации этилового спирта для проведения процесса дезодорации хлопкового масла // Технологии производства пищевых продуктов питания и экспертиза товаров: Мат-лы Междунар. науч.-практ.конф. (Курск, 2-3 апреля 2015 г.). – 2015. – С. 138-140.
9. Патент 916775 (Великобритания). Получение фенол-фурфурольных смол ново¬лачного типа / Д.Д. Уотсон // Опубл. 30.01.63.
10. Пономарев А.А. Синтезы и реакции фурановых веществ. – Саратов: Изд. Сара¬товского гос. ун-та, 1960. – С. 243.
11. Применение фенол-формальдегидного новолака, модифицированного фурфуриловым спиртом для процесса горячих форм / Б. Коляж, Е. Козик, В. Ласковски и др. – М.: Полимеры, 1969. – Ч. 14. – № 5. – С. 243-246.
12. Разработка системы управления процессом окончательной дистилляции мисцеллы хлопкового масла на основе адекватной математической модели / Ф.Ю. Хабибов и др. // Интеграция современных научных исследований в развитие общества: Мат-лы Междунар. науч.-практ. конф. (Кемерово, 28-29 декабря 2016 г.). Кемерово: ООО «Западно-Сибирский научный центр», 2016. – С. 41-43.
13. Технология пластических масс / Под ред. В.В. Коршака. – М.: Высшая школа, 1986. – С. 156.
14. Фуранофенольные компо¬зиты: получение, свойства, применение / Т.З. Мусаев, Ш.К. Мадалиев, P.M. Матьякубов и др. – Фергана: ФерГУ, 1998. – С. 62
15. Хамракулова М.Х., Кадиров Ю.К. Исследование процесса рафинации форпрессового хлопкового масла // Современные тенденции развития науки и производства: Мат-лы VII Междунар. науч.-практ. конф. (Кемерово, 5 декабря 2017 г.). – 2017. – С. 194-197.
16. Хамракулова М.Х., Кадиров Ю. Совершенствование процесса адсорбционной рафинации хлопкового масла сорбентами местного происхождения // International scientific review of the problems and prospects of modern science and education: Сб. тр. конф. (Бостон, США, 24-25 ентября 2018 г.). – 2018. – С. 13-16.