1.3 Альтернативные способы получения целлюлозы

Анализ литературных данных [] позволяет утверждать, что сейчас достаточно активно ведутся исследования по разработке альтернативных способов получения целлюлозы, например, варки с органическими растворителями. Эти способы делигнификации являются экологически малоопасными и позволяют получать целлюлозу с высоким выходом и свойствами, не уступающими целлюлозе, полученной традиционными способами.

Перспективные направления в развитии технологии органосольвентной варки древесины связаны с использованием окислителей, повышающихсодержание целлюлозы в получаемом продукте.К таким окислителям, способным делигнифицировать древесную массу, относят пероксид водорода и озон, которые являются экологически чистыми реагентами. Процесс осуществляется обычно в растворах органических кислотили спиртов.

К преимуществам органосольвентных методов относят:

1. исключение из цикла производства токсичных серосодержащих соединений при варке целлюлозы;

2. возможность перехода на способы отбелки с почти полным или полным отказом от хлорсодержащих соединений;

3. проведение процесса делигнификации в мягких условиях с получением качественной целлюлозы;

4. упрощение регенерации варочных растворов, не содержащих значительного количества минеральных веществ;

5) возможность создания замкнутых процессов без загрязнения окружающей среды вредными выбросами;

6)возможность относительно низких капиталовложений и обеспечение рентабельности предприятий малой и средней мощности.

Окислительные варки проводят в водной, щелочной или кислой средах.Большинство варок с использованием органических растворителей проводится в водноорганической среде с образованием бинарных водно-органических смесей.Растворители, используемые для делигнификации, относятся к различным классам органических соединенийи существенно различаются по своим свойствам и характеру взаимодействия с компонентами древесины.

Более перспективным является объединение двух процессов: органо-сольвентного и окислительного (рисунок 5), в этом случае делигнификация осуществляется органическими надкислотами. Надкислотыобразуются при взаимодействииорганической кислоты с пероксидом водорода и являютсяселективными окислителями лигнина. При получении целлюлозы окислительно-органосольвентными методамив качестве сырья можно использовать хвойные и лиственные породы, а также недревесное растительное сырье.

Окислительно-органосольвентные способы делигнификации обладают всеми преимуществами органосольвентных и окислительных способов, позволяя проводитьпроцесс при атмосферном давлении и температуре ниже 100⁰С, а также получать целлюлозу,не требующую дополнительной отбелки.

Рисунок 5 - Классификация и взаимосвязь окислительных и органосольвентных

методов варок

В настоящее время наиболее проработаннымвариантом варок с использованием пероксикарбоновых кислот является способ MILOX, разработанный в Финляндии. При сопоставлении механических свойств MILOX-целлюлозы с сульфатной установлено, что небеленая MILOX-целлюлоза из древесины березы,полученная в две ступени,несколько превосходитсульфатную целлюлозупо показателю «индекс сопротивления раздиранию». Однако после щелочной пероксидной отбелки прочность MILOX-целлюлозы снижается.

MILOX-целлюлозыиз хвойных пород древесины заметно уступают по механическим свойствам аналогичным образцам сульфатных целлюлоз.

MILOX-целлюлоза из недревесного растительного сырья используется, как правило, в композиции с хвойной и лиственной целлюлозами, которые успешно могут заменить от 30 до 50% (а в ряде случаев до 70%) лиственной (березовой) целлюлозы.

Использование MILOX-целлюлозы из однолетних растений совместно с древесной целлюлозой позволяет сочетать высокую прочность и хорошую обезвоживаемость с высокими бумагообразующими и оптическими свойствами недревесных целлюлоз.