Республикасының аумағында өсіріліп жатқан, ағаштекті емес біржылдық

21 
суы және т.б. немесе минералды қышқылдармен (HCL) қоспадағы 
органикалық реагенттер – этиленгликоль, фенол, бутил және амил спирттері 
және т. б. қолданылады [10]. Қышқылдың әдістің қасиеттерін бағалай 
отырып артықшылықтарымен қатар кемшіліктерін де атап өтуге болады. 
Сульфитті әдістің кемшіліктері пісіру процесінің ұзақтығы, қақ пайда болуы, 
химикаттардың регенерациясының болмауы және қоршаған ортаның 
ластануы, сондай-ақ шикізат ретінде жоғары шайырлы ағашты және көптеген 
жапырақты тұқымдарды пайдалану болып табылады. 
Өндірісте целлюлозаны сілтілік әдіспен алуда сульфатты әдіс 
пайдаланылады. Зертханалық жағдайларда сілтінің қатысуымен органикалық 
негіздер (моноэтаноламин, тетраэтиламмоний және т. б.) немесе спирттер 
(глицерин, этил, бутил) қолданылады [10]. 
Предгидролизді сульфатты қайнату химиялық өңдеуге қажет 
целлюлозаны өндіруге қолданылады. Сульфатты әдіс қазіргі таңда кең 
тараған әдіс болып табылады. Жыл сайын әдемде 95 % дейін сульфатты 
целлюлоза өндірілуде. Сульфатты әдіс өсімдік шикізатының кез келген 
түрінен, соның ішінде жапырақты және қылқан жапырақты ағаш 
тұқымдарынан целлюлозаны бөлу үшін қолданылады. Бұл тәсілдің кемшілігі 
қайнату процесінде улы булар мен газдардың (метилмеркаптан, күкіртсутек) 
пайда болуы болып табылады. 
Сульфатты пісіруден кейінгі техникалық целлюлоза құрамында лигнин 
мен гемицеллюлозаның қоспалары бар. Химиялық өңдеуге арналған 
целлюлоза гемицеллюлозаны алып тастау үшін (суық немесе ыстық) 
жақсартуға ұшырайды [11]. Целлюлозаны алудың экологиялық таза және 
ресурстарды үнемдейтін әдістерін іздестіру белсенді жүргізілуде [12, 13]. Бір 
жылдық өсімдіктердің оңай қолжетімділігіне және қымбат еместігіне 
байланысты зерттеушілер де жұмылдырылуда [14-19]. Әкелінетін 
целлюлозаны ішінара алмастыру және өндірістің энергия шығындарын 
азайту, целлюлоза көздері ретінде біржылдық өсімдіктерді қолдануға 
мүмкіндік береді. 
Қазіргі уақытта целлюлозаны бөлудің жаңа органосольволизді немесе 
органосольвентті тәсілдері белгілі [20-24]. Өсімдік шикізатын кешенді өңдеу 
бойынша зерттеулер жүргізілуде [25, 26]. 
Шетелдік 
зерттеушілер 
тәжірибеде 
катализатор 
ретінде 
бейорганикалық (тұзды, азотты) заттарды қолдана отырып органикалық 
қышқылдармен (құмыртсқа, сірке) сабандарды қайнатуда [27, 28]. 
Тұрақтандырғыш қоспаларды, қағаз бен картонның техникалық 
сорттарын, сонымен қатар мақта өндірісі мен химиялық қайта өңдеуге қажет 
целлюлозаны дайындау үшін жартылай целлюлозаны зығыр шикізатынан 
сілтілік әдіспен алу әдістері белгілі [29]. 
Жоғары қысымды реакторларда, ағаштекті емес шикізаттан талшықты 
өнімдерді реагенттерді пайдаланбай алу жолдары кең танымалдылыққа ие 
болуды [30]. 

22 
Целлюлозаға тимей, лигнинді бұзуға қабілетті, кейбір саңырауқұлақтар 
(ақ шіру) пайдаланылатын жаңа делигнификация әдістері қолданылуда. 
Финляндияда, Швецияда, Жапонияда ағашты, сабанды және өндірістік 
целлюлозаны делигнификациялау үшін осы саңырауқұлақ штаммдарын 
зерттеу және іріктеу бойынша зерттеулер жүргізіліп жатыр [31]. 
Саңырауқұлақты алдын-ала өңдеу крафт-антрахининді пісіруге дейін бидай 
сабанында қолданылған, мұндай өңдеу био-крафт процессі деп аталды [32]. 
Осы сияқты өсімдік шикізатының әртүрлі түрлерін өңдеу әдістерінің 
саны күдіксіз артып отырады. Әдістердің арасында, өсімдік текті шикізатты 
өңдеуде, нейтралды реагенттерді немесе органикалық еріткіштерді 
пайдаланатын, экологиялық қауіптілігі аз әдістер алдыңғы орынға шығуда.
Талшықты жартылай фабрикаттарға, қажетті ақтылықты қамтамасыз 
ету үшін, әртүрлі реагенттермен ағарту өндірісте кең қолданысқа ие болды 
[12]. Ағартуды іске асыру барысында целлюлозадан лигнин мен 
гемицеллюлозаның айтарлықтай бөлігі жойылады. Жоғарыда айтылғандай, 
целлюлозадан қоспалардан тазартылуы химиялық тазалау үшін өте маңызды. 
Бұл жағдайда, целлюлозадан қалған гемицеллюлозаның негізгі массасын 
жою үшін жақсартуға ұшыратады.
Бірқатар жағдайларда жартылай целлюлозалар және жоғары шығымы 
бар басқа да жартылай фабрикаттарға, олардан гемицеллюлоз және 
лигниннің елеулі мөлшерін алып тастамай неғұрлым жоғары ақтық беру 
талап етіледі.
Кез келген ағартқыш реагентті пайдалану кезінде көміртекті 
емес 
компоненттермен 
реакцияларды 
жылдамдататын 
және 
көмірсутектермен реакцияларды баяулататын оңтайлы шарттарды сақтау 
қажет. Целлюлозаны ақтауға оптималды әсер ететін негізгі факторларға 
жатады: бастапқы ағартылмаған целлюлозаның сапасы, өңдеу ұзақтығы, 
ағартатын реагенттің түрі мен концентрациясы, температура және масса 
концентрациясы, орта рН, массаның реагентпен араласу түрі мен жуу әдісі, 
су сапасы [12]. Техникалық целлюлозаны ағарту барысында бірнеше 
реагенттерді пайдалана отырып, бірнеше сатылы өңдеуге ұшыратады –
хлормен, молекулярлы қышқылмен, сутегінің асқын тотығымен, озонмен, 
гипохлориттермен және т.б. Ағарту сатыларының арасында әдетте жуу 
немесе сілтілендіру жүрсе, ағарту сатыларынан кейін қышқылдандыру 
жүреді. Ағарту сатыларының саны мен реагенттің түрі, ағарту тәртібі 
көптеген факторлармен анықталады: алынатын целлюлозаның химиялық 
құрамы мен ақтыққа қойылатын талаптар, бастапқы өнімнің құрамы мен 
қасиеттері, технико-экономикалық талаптар және экологиялық талаптар. 
Ағарту үшін ең кең өндірістік қолдану хлор және оның түрлі туындылары 
алды. Алайда соңғы жылдары Қоршаған ортаны қорғауға қойылатын 
талаптарды қатаңдату дәстүрлі хлорлы құрамды реагенттерді ағарту кезінде 
пайдаланудың төмендеуіне және осы мақсатта молекулалық оттекті, озонды, 
сутегі асқын тотығын және басқа да реагенттерді пайдаланудың жылдам 
өсуіне алып келеді [12]. 

23 
Қайнатудың әртүрлі әдістерімен алынған целлюлоза ағартуға 
қабілеттілігімен ерекшеленеді. Атап айтқанда, сульфитпен салыстырғанда 
сульфатты целлюлозаның анағұрлым қиын ағартылуы жақсы белгілі. Қажетті 
ақтыққа жету үшін сульфатты целлюлоза күрделі көп сатылы ағартуды қажет 
етеді. Тәжірибеде жартылай сульфатты целлюлозаны қолдану кеңінен 
таралған. Ағартудың көптеген сызбаларында бірінші саты хлорлау болып 
табылады, онда целлюлозаны бояғыш заттардың негізгі көзі болып 
табылатын қалдық лигнинен хлорлау арқылы жойылады. Сульфитті 
целлюлозаны хлорлау кезінде хлорланған лигнин жақсы ериді және сумен 
шаю кезінде де жойылады, ал сульфатты целлюлозадан хлорланған лигнинді 
еріту 
үшін 
сұйылтылған 
сілтілі 
ерітінділер 
қолданылады 
және 
температураны арттыру қажет. 
Целлюлозаны жақсарту жиі келесі схема бойынша жүргізіледі: 
хлорлау, сілтімен өңдеу, ағарту, қышқылдау, сонымен бірге негізгі кезеңдер 
бірнеше сатының комбинациясын қамтуы мүмкін. Ішінара деструктивті 
целлюлозамен бірге гемицеллюлозды алып тастау негізінен сілтілі өңдеу 
кезінде жүзеге асырылады [33]. 
Техникалық ағартылмаған целлюлоза әр түрлі ұзындықтағы 
макромолекулалардан тұрады, яғни молекулалық біртектілігі жойылған, оны 
әрқайсысына белгілі бір тар шектерде полимерлеу дәрежесі бар 
макромолекулалар кіретін, фракциялау арқылы бірнеше фракцияларға бөле 
отырып анықтайды. Целлюлозаның негізгі массасын (86-88 %) α-целлюлоза 
құрайды. Бұл 17,5 % күйдіргіш натрий ерітіндісінде ерімейтін ең ұзын 
талшықты фракция. Қалған екі β- және γ-целлюлозалы фракциялар төмен 
молекулярлы және сілтімен қыздырғанда ериді, соның нәтижесінде 
целлюлозаның молекулярлы біртектілігі тегістеледі. Целлюлозаның осындай 
фракционерлену принципі химиялық өңдеуге қолданылатын, техникалық 
целлюлозаны жақсарту процессіне негіз болып табылады.
Құрамында 86-88 % α-целлюлозасы бар ақталған өндірістік целлюлоза 
химиялық қайта өңдеу үшін жарамсыздау болса, қағаз өндірісі үшін сәтті 
қолданылады. Вискозды және штапельді талшықтарды өндіруге арналған 
целлюлоза құрамында α-целлюлоза 92 %-дан кем болмауы керек, ал корд пен 
ацетатты жібек үшін 95,5-96,7 % - дан кем болмауы тиіс. α-целлюлозаның 
мұндай жоғары құрамы целлюлозаның төмен молекулалық фракцияларының 
(полимерлеу дәрежесі 250-ден кем) еруі есебінен, целлюлозаны жақсарту 
процесінде және олармен бірге гемицеллюлоза (2,7-6 %), лигнин (0,6-1,3 %), 
шайыр мен майлардың (0,6-1,0 %) елеулі мөлшері есебінен қол жеткізіледі. 
Целлюлозаны алудағы талшықты жоғарту мөлшері 28-30 % құраса, оның 22 
% жақсартуға жұмсалады.
Тәжірибе жүзінде жақсартудың екі әдісі қолданылады – суық және 
ыстық. Суық жақсарту целлюлозаны 9-12 % күйдіргіш натрий ерітіндісімен 
18-20 

С температурада 30-60 мин бойы өңдейді және массаның 
концентрациясы 15 % құрайды, ал ыстық – 0,5-2 % күйдіргіш натрий 

24 
ерітіндісімен 2-3 сағат бойы және массаның концентрациясы 8-10 %. 
Көпатылы ағартуды біріктіретін ыстық әдіс кең қолданылады. Жақсарту 
белгілі бір ағарту сатылары арасында орындалады [34].
Целлюлозамен берік байланысқан пентозандар ыстық жақсартуда 
қиындықпен 
жойылады. 
Ыстық 
жақсарту 
кезінде 
ерітілген 
гемицеллюлозалар сілтілі қайнатулар сияқты, органикалық қышқылдардың 
күрделі қоспасын түзе отырып, ыдырауға оңай ұшырайды [35]. 
Қазіргі уақытта сутегі пероксиді, озон, органикалық гидропероксидтер 
және оттегі сияқты белсенді оттықтар пайдаланылатын ағарту әдістері 
кеңінен қолданылады. Бірақ бұл реагенттер, құрамында хлоры бар 
реагенттерге қарағанда лигниннің тотығуы аз селективтілікке ие, сондай-ақ 
ағарту процесінде целлюлозаның деструктивті әсеріне әкеледі [36]. Оттекті-
сілтілі ағартқыш немесе целлюлозаны оттекті-сілтілі жақсарту хлорды 
пайдалануды және хлордың уытты қосылыстарының пайда болуын 
айтарлықтай азайтуға, ағарту сатыларының санын азайтуға және басқа да 
бірқатар артықшылықтарды береді. Алайда, оттекті ағарту кезінде, оттекпен 
сілтілі қайнату кезінде де полисахаридтердің редуцирлеуші соңғы топтары 
альдонды қышқылдарға дейін тотығады.
Ағартушы реагент ретінде сутек пероксиді үлкен маңызыдылыққа ие 
[37-40]. Сілтілі ортадағы сутегі пероксиді құрамында лигнинді целлюлозасы 
бар целлюлозаны ақтығы 80-83 % көрсеткішке дейін ағарту үшін 
целлюлозды-қағаз өнеркәсібінде кеңінен қолданылады. Сутегі пероксидінің 
ағартқыш әсері оны боялған лигниннің түрлі карбонил құрамды 
құрылымдарымен өзара әсер ету қабілетіне байланысты деп есептейді. 
Сілтілі 
ортада 
сутегі 
пероксидінің 
ыдырау 
өнімдері 
лигнинді 
құрылымдардың тотығуын туындатады, ол гидрофильді (карбоксильді) 
топтардың енгізілуіне, кейбір буынаралық байланыстардың үзілуіне және 
сайып келгенде лигниннің еруіне әкеледі деп санайды. Сутегі пероксиді 
хромофорлы құрылымдарды жойса, оттегі керісінше оларды түзеді. Осының 
нәтижесінде, сутегінің асқын тотығымен ағарту талшықты жартылай дайын 
өнімдер үшін пайдаланады, алайда бұл кезде лигнин жойылмайды, тек қана 
түссіздендіріледі. 
Сутегі 
пероксидімен 
делигнификациялаудың 
артықшыдығы төмен инвестициялық шығындар және соған сәйкес жоғары 
ағартушы әсер.
Сутегі пероксиді жұмсақ ағартушы реагенттер қатарына жатады және 
қолдану жеңілдігі, сонымен қатар процессті әрлеудің айтарлықтай жеңіл 
аппаратуралық 
қамтамасыздандырылуы, 
катализаторларды 
енгізу 
жылдамдығы мен оларды енгізу процессін бақылау мүмкіндігі, зиянды 
ағындарды минимизациялау сияқты бірқатар артықшылықтарға ие. Сутегі 
пероксиді целлюлозаны ағарту кезінде көпсатылы ағарту сызбасы бойынша 
басқа да реагенттермен үйлесе отырып қолданылады, оған қоса бір сатылы 
ағарту процессінде 60-70 % ақшылдылықты қамтамасыз ете отырып өзі 
жалғыз да қолданыла алады. Сутегі пероксидімен ағарту жоғары шығатын 

25 
талшықты жартылай фабрикаттар үшін немесе целлюлозаны сәндеу 
сатысында қолданылады [36]. 
Ағарту әсері иондардың электролитті диссоциациясына негізделген (1) 
формулаға сәйкес: 
Н
2
О
2
↔ Н
+
+ НО
2
-
(1) 
Белсенді ақтаушы реагент НО
2
- 
гидропероксильді ионы деп есептейді. 
Осы теңдікке сәйкес ерітіндінің сілтілігі артқан сайын гидропероксильді 
иондардың саны да артады [41]. Алайда жоғары жылдамдықта және жоғары 
сілтілікте сутегі пероксидінің ыдырауы да тездетіледі (2) формулаға сәйкес: 
2Н
2
О
2
↔ 2Н
2
О + О
2
, (2) 
нәтижесінде пероксидтің ағарту әсері төмендейді. рН 9-дан төмен болғанда 
гидропероксильді иондар мүлде болмайды да, ағарту тоқтатылады. Сутегі 
пероксидімен ағарту кезінде натрий гидроксиді, натрий силикаты және 
магний сульфаты қосылады [42]. 
Пероксид көп мөлшерде шығуы бар жартылай целлюлозаны ағарту 
үшін және қарапайым целлюлозаны толыққанды ағарту үшін қолданылады. 
Осындай ағарту арқылы жоғары ақтыққа және өнімнің шығуы аздаған 
мөлшерге төмендегенде, түстің тұрақтылығына қол жеткізіледі [43, 44]. 
Сутегі пероксиді қатты тотықтырғыштар қатарына жатқандықтан, 
целлюлозаның делигнификациясы лигнинді тотықтыру нәтижесінде жүзеге 
асады. Авторлардың [45] айтуы бойынша, сутегі пероксидімен ақтау 
целлюлоза талшықтарының ішіне нашар диффундирлеуіне байланысты, тек 
беттік процесс.

жүктеу/скачать 3.73 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: