Өсімдік шикізатынан алынған целлюлозаның қасиеттері және

26 
қайнату процесін жүргізуге энергия шығынын төмендету және экологиялық 
жүктемені азайту есебінен, процестің экономикалық және экологиялық 
көрсеткіштерін жақсартуға мүмкіндік беретін, целлюлоза алу технологиясын 
әзірлеу бойынша зерттеулердің нәтижелері ұсынылған. Алайда физико-
химиялық көрсеткіштер бойынша алынған целлюлоза жоғары сапа 
нормаларына сәйкес келмейді.
Так, ее белизна составляет всего 42-52 % при стандартных показателях 
белизны не менее 85-88 %. [48] сипатталған кендірден целлюлозаны өндіру 
технологиясы қолданылатын шикізаты импортты, ал сілтілі қайнату процессі 
қатты жағдайларда жүзеге асырыла отырып, жоғары сапалы өнім алынатын, 
мақтадан алынған целлюлозаның физико-химиялық көрсеткіштерімен 
салыстырмалы жақсартылған, жоғары сапалы целлюлозаны алуға мүмкіндік 
береді. Бұл процессте құрамында целлюлозасы бар шикізат сілтілі ерітіндіге 
батырылады, шайылады, ағартылады, шайылады, сығылады және кептіріледі, 
шаюдың алдында білігінде кезектесіп жасалған айдаушы және тежеуші 
иірменді 
саптамалары 
бар, 
екі 
шнекті 
аппаратта 
қосымша 
термомеханохимиялық өңдеу қосылады.
[49] патентте катализатор ретінде антрахинонды қоса отырып, 
концентрациясы 18 % артық емес натрий гидрототығында сілтілі қайнату 
сұйықтығын пайдалана отырып өндірістік қарасорадан целлюлозаны алу 
технологиясы сипатталады. Алынған целлюлозаны оттегімен және/немесе 
озонмен ағартады, қайнату сұйықтығын жартылай өткізгіш кері немесе тік 
осмос мембраналарының көмегімен өңдейді, регенерацияланған сілтілі 
қайнату сұйықтығын қайнату қазандығына қайнату сатысына қайтарады, бұл 
кезде қайнату температурасын 125-145 °С аралығында ұстайды. 
[50] ұсынылған әдісті химиялық өңдеуде, мақта өндірісінде, қағаз 
өнеркәсібінде және т.б. құрамында целлюлозасы бар шөптекті өсімдіктерден 
целлюлоза өндіру үшін пайдалануға болады. Құрамында целлюлозасы бар 
шөптекті өсімдік шикізатын сілітілі ерітіндіге батып қояды, жуады, ағартады, 
жуады, сығады және кептіреді. Осындай тәсілмен алынған целлюлоза жоғары 
емес пайдалану сипаттамаларына ие, лигнин мен ағашталған бөлігінің көп 
болуымен ажыратылады.
[51] әрі қарайғы сульфатты қайнатумен өтетін, гидролиздеуші 
Na2SC >
3 реагентінің сулы ерітіндісімен алдын ала өсімдік шикізатын 
гидролиздеу жолы арқылы, химиялық өңдеуге арналған целлюлозаны алу 
жолдары сипатталады. Осы әдіспен алынған целлюлоза жоғары емес 
делигнификация дәрежесіне және α-целлюлозаның аз мөлшеріне ие.
Дамып келе жатқан отандық целлюлозды-қағазды өндірістің заманауи 
талаптарына соңғы өнімі жоғары сапалы болатын, ҚР территориясында 
өсетін, шикізат негізінде арнайы технологияларды әзірлеу болып табылады.
Кендір қарасораның талшығы болып табылады, ал қарасораны көп 
жағдайда талшықты алу үшін өңдейді. Қазіргі уақытта Оңтүстік Қазақстан 
облысында «Қағаз Шахары» компаниясында целлюлозаны өндіру үшін 

27 
техникалық қарасораны культивирлеу бойынша жұмыстар жүргізілуде. 
Өсуге бастау алған қарасора тез өседі, өзінің көлеңкесінде арамшөптерді 
қалдыра отырып, оларды білдіртпейді. Қарасора сабағының биікті бес метрге 
дейін жетеді. Қарасора мақта және зығыр сияқты агротехникаға талап 
қоймайды және ұқыпты күтімді қажет етпейді. Қарасораның жасыл массасын 
жинағанда зығырдан 10 есе асып түседі. Қайта егіс уақыты бір жылды 
құрайды және өзінен кейін топырақты жақсы күйде қалдырады [52].
Бастапқы отандық өнімді – қарасораның түрі ретінде, кендірді 
пайдалану, целлюлоза өндірісінде шикізат көзін кеңейтіп қана қоймайды, 
сонымен қатар тиімді және өзін өзі ақтайды. Отандық және дүниежүзілік 
нарықта жасанды және синтетикалық талшықтардың өндірісінің дамуына 
қарамастан, жыл өткен сайын кендірге деген сұраныс артып келеді. 
[53] жұмыста целлюлозаны алуда шикізат көзі ретінде ұзындығы 5-40 
мм 
кендір 
пайдаланылады. 
Кендірді 
май 
заттарынан, 
балшық 
қалдықтарынан, жерден тазарту, өнертабыс авторлары құрамында 
кальцийленген сода және беттік-белсенді зат бар ерітіндіде содамен қайнату 
арқылы жүзеге асырды. Содан кейін, талшықты қосымша 60-90 минут уақыт 
аралығында, 100-120 °C температурада, 10-15 г/л күкірт қышқылы бар 
ерітіндіде өңдеді. Құрамында ББЗ (синтанол) бар, натрий сульфидін қосу 
арқылы сілтілі ерітіндіде қайнату 100-120 минутты қамтыды, кейіннен екі 
сатылы жұмсақ сумен шаю жүргізілді: 100-120 °C ыстық сумен 15-20 минут 
және екіншісі 50-60 °C жылы сумен 15-20 минут. Ағартуды сутегі асқын 
тотығының сілтілі ерітіндісінде 95-105°C 270-360 минут аралықта жүргізілді. 
Осы сатыдан кейін 90-95
°C ыстық сумен 15-20 минут және 45-55 °C сумен 
тағы 15-20 минут шайылды, 10-25 °C 25-35 минут 3,0-3,5 г/л сірке 
қышқылында қышқылдандырылды, кейін жұмсақ жылы 45-55 °C сумен 15-20 
минут аралығында шайылып, 6-8 % ылғалдылықта 40-60 °C температурада 
70-120 % дейін артық ылғалды жою арқылы кептірілді. Алынған целлюлоза 
әртүрлі мақсатта қолдануға жарамды целлюлозаның қасиеттерімен 
сипатталатын, жоғары сапаға және физико-химиялық көрсеткіштерге ие 
болды. 1-3 мысалдар бойынша α-целлюлозаның массалық үлесі 98 %-дан кем 
емес; күлдің массалық үлесі 0,1-0,07
%; ақытығы 90 %-дан кем емес; 
динамикалық тұтқырлығы 102-950 мПа·с; дымқылданғыштығы 150 г кем 
емес.
Целлюлоза өндірісіндегі технологиялық және экологиялық мәселелер 
шикізат базасын кеңейтетін, жаңа техникалық шешімдерді қажет етеді. Жаңа 
тиімді материалдарды алуда, ағаштекті емес өсімдік шикізатынан 
органосольвентті-тотықтырушы 
әдіспен 
делигнификациялау 
алдыңғы 
қатарлы бағыттардың бірі болып табылады.
[54] патентте шикізатты кептіру, оны ұнтақтау және алынған 
бөлшектерді классификациялау, алынған целлюлозаны қайнатылған 
сұйықтықтан бөліп алу, қайнату қазандығында концентрациясы 18 %-дан кем 

28 
емес, натрий гидрототығын қосып, сілтілі қайнату сұйықтығын пайдалана 
отырып, техникалық қарасорадан целлюлозаны алу әдісі сипатталған.
Целлюлоза материалын алудың екі сатылы тәсілі, оған сәйкес қайнату 
процесі жоғары температурада ұсақталған өсімдік шикізатын сілтілі өңдеу 
жолымен жүргізіледі [55]. Екінші кезеңді қайнату органикалық фосфонатты 
тұрақтандырғыштың қатысымен перуксус қышқылының, сірке қышқылының 
және сутегі пероксидінің қоспасымен жүргізіледі. Құрамында целлюлозасы 
бар шикізат ретінде күріш сабанын (SiO
2 
мөлшері 11,5 %), сұлы сабанын 
(SiO
2
мөлшері 4,5 %) және күріш дәндерінің жеміс қаптары (SiO2 мөлшері 
15,0 %) қолданылады.
Жарма және дәнді дақылдардың қалдықтары целлюлозаны, 
парфюмерлік және медициналық мақсаттағы өнімдерді (кремний диоксиді, 
пигменттер, бояғыштар) алу үшін құнды шикізат болып табылады. Бұл 
шикізаттың негізгі артықшылықтары – оның жыл сайынғы молайтылуы, 
қайнатудың кез келген тәсілдерімен қайта өңдеу мүмкіндігі, төмен құны. 
Шикізаттың айрықша ерекшіліктеріне – гемицеллюлозаның көп 
мөлшері (пентозандар); күлділігі (кремний қышқылының тұздары); 
талшықтардың фракциялық құрамының біртекті еместігі (талшықты емес 
сипатты жасушалардың болуы); талшықтардың жұқа қалыңдығы; кей 
жағдайда бояғыштар мен пигменттердің көп мөлшері (мысалы, 
қарақұмықтың сабаны және кебегі) [10].
Осындай ерекшеліктердің болуы техникалық целлюлозаны алуда 
қиындықтар туғызады. Әдетте, ағаштекті емес өсімдік шикізатынан 
жартылай дайын талшықтарды алу мақсатында оны дәстүрлі сілтілік 
әдістермен өңдейді [56,57].
Алайда, кремний диоксиді сияқты өсімдік шикізатының минералды 
компоненттері қайнату кезінде сұйықтыққа аз ерігіш силикаттар күйінде 
өтеді.
Буландыру агрегаттарының түтіктеріндегі және басқа да жылытқыш 
жабдықтардың беттерінде силикатты қақтың пайда болуы олардың жылу 
берілісін төмендетеді және қондырғылардың өнімділігін азайтады. Осының 
салдарынан сілтілерді булау, каустизациялау және әк шламын күйдіру 
кезінде қиындықтар туындайды. Одан бөлек, сілтіде силикаттың болуы 
каустизация дәрежесінің төмендеуіне алып келеді. Сондықтан бір жылдық 
өсімдіктердің 
қайнатуынан 
сульфатты 
және 
натронды 
сілтілерді 
регенерациялау кезінде басты проблемалардың бірі – сілтілерді қатайту [58-
62]. Бірақ қара сілтілерден кремний диоксидін алып тастағанда оның жылу 
шығару қабілеті төмендейді, бұл өртеу кезіндегі қиындықтарға әкеледі. 
Осылайша, ағаштекті емес өсімдік шикізатын дәстүрлі әдістермен 
қайта өңдеу кезінде негізгі мәселелер мыналар болып табылады: үйінді 
салмағы аз және соның салдарынан пісіру қазанының толтырылу деңгейінің 
төмендігі; гемицеллюлоздың бұзылуы есебінен талшықты өнімнің төмен 
шығуы; талшықты жартылай фабрикатты қайта өңдеуді және сілтілерді 

29 
регенерациялауды қиындататын ,ейорганикалық сипаттағы компоненттердің 
жоғары құрамының болуы.
Сондай-ақ, ағаштекті емес шикізаттан бөлінген кремний диоксиды – 
өзінің сипаттамасы бойынша парфюмерияда, фармацевтика және бояу 
шығару өндірісінде қолданылатын құнды өнім болып табылады [63].
Пероксикарбон қышқылдарын пайдалану арқылы пісірудің ең 
зерттелген және сынақтан өткізілген нұсқасы МИЛОКС тәсілі болып 
табылады [64], оның негізгі артықшылығы оның экологиялылығы болып 
табылады, яғни біржылдық өсімдіктерде кремний құрамының жоғары 
болуымен байланысты химикаттардың регенерациясы кезінде қоршаған 
ортаға зиянды әсердің іс жүзінде толық болмауы. Бұл МИЛОКС тәсілі 
қышқыл ортада жүзеге асырылады, соның нәтижесінде кремний сілтіге 
өтпестен целлюлозада қалады және сілтілі ағарту кезінде одан шығарылады. 
МИЛОКС әдісі арқылы целлюлоза өндіруде шикізат ретінде 
целлюлозалы талшықты алуда қолайлы химиялық құрамы және жоғары 
өнімділігі бойынша, Festuca arimdinacea және Phalaris arundinacea астық 
тұқымдастары пайдаланылады. Басты компоненттерінің құрамы: целлюлоза 
34-39 %, арабиноглюкоксилан 24 %, лигнин 19-23 %, кремний (SiО
2
) 3 %, 
басқа да заттар 1-20 %.
МИЛОКС әдісімен қайнату кезінде басты реагент – құмырсқа 
қышқылы. Біржылдық өсімдіктерді қайнатуда екі сатының болуы 
белгіленген: I сатыда Н
2
О
2
-мен, II сатыда құмырсқа қышқылымен және Н
2
О
2
-
мен. Сатылардың орналасу реті қайнату нәтижесіне әсер етпейді. Шикізат 10-
15 % ылғалдылықта вакуум астында 83 % концентрациялы техникалық 
құмырсқа қышқылымен 30 минут аралығында сіңіріледі. Кейін 100-120 °С 
температурада 45-180 минут аралықта 5 гидромодулде қайнату процессі 
өтеді. Қайнағаннан кейін қайнау сұйықтығы алынады, массасы талшыққа 
бөлінеді. Екінші сатыда балғын құмырсқа қышқылына тура сол 
концентрациядағы Н
2
О
2 
(шикізат массасына байланысты 0-5 %) қосылады да, 
4 гидромодулде 80 °С қайнатылады, 80 °С көтеру 90 минут жүреді, соңғы 
температурада 60 минут тұрады.
Кейін масса 83 % құмырсқа қышқылымен және сумен шайылады. 
Целлюлоза массасына байланысты 2,0-2,5 % Н
2
О
2
шығынымен сілтілі (рН 
10,5) гидропероксидті ағарту жүргенде, целлюлозаның Каппа саны 
қайнатудан кейін 11,0-13,5 жеткенде, ақтық 80-85 % дейін жүзеге асады. I 
сатыда қайнату ұзақтығын созу және II сатыда Н
2
О
2
шығынын арттыру соңғы 
ақтыққа көп әсер етпейді. Біржылдық өсімдіктерден қиын ағартылатын 
целлюлозаны ағартуда сызбаға гидропероксидті ағартудан бөлек, оттекті 
және озонды сатыларды (мысалы, фосфор қышқылы) қосу арқылы жоғары 
ақтыққа қол жеткізу мүмкіндігі бар. Қайнату кезінде целлюлозаның 
массасына байланысты 1,5 % Н
2
О
2 
шығыны келесі гидропероксидті ағартуға 
қатысты лигнинді белсендіру үшін жеткілікті. Алайда, МИЛОКС әдісі 

30 
арқылы қайың целлюлозасын ақтауға кеткен Н
2
О
2 
шығыны, біржылдық 
өсімдіктерді ақтауға кеткен шығыннан аз [64].
Делигнификация процесі үшін лигнинге қатысты органикалық 
реагенттің реакциялық қабілеті маңызды. Лигнинді алып тастау-күрделі 
процестің нәтижесі: еріткіш молекуласының полимерге бастапқы 
диффузиясы, содан кейін макромолекулалар арасында сольватты қабат 
түзумен молекулааралық сутегі байланыстарының үзілуі және органикалық 
еріткіште полимердің ісінуі. Реагенттің сұйық фазадағы процестерге әсер 
етуі химиялық процестерді басқарудың өте аз ғана әдістерінің бірі ретінде 
пайдаланылады, оның ерекшелігі химиялық жүйедегі еріткіш бір мезгілде 
орта және химиялық агент болып табылады. Целлюлозаны қайнату өсімдік 
материалының делигнификациясын қамтамасыз ету керек. Бұл процесске 
көптеген морфологиялық, физико-химиялық және химиялық факторлар әсер 
етеді.
Делигнификацияға әкелетін химиялық реакциялардың ерекшелігі-бұл 
жоғары молекулалық қосылыстардың гетерогенді реакциялары, онда 
полимер құрылымында реакциялық орталықтардың қол жетімділігі үлкен рөл 
атқарады. Реагент лигниннің жойылуына әкеліп соғатын барлық 
процесстердің 
кешеніне 
әсер 
етуге 
қабілетті. 
Органикалық 
композициялардың көмегімен қайнау ортасының құрамы мен қасиеттерін 
өзгерте отырып, клеткалық қабырғаның полимерлік компоненттерінің ісіну 
дәрежесіне және релаксациялық сипаттамаларына, делигнификация 
өнімдерінің ерігіштігіне, массоперенос процестеріне және химиялық 
реакциялардың ағымына әсер етуге болады. Реагент табиғатының ісінуге 
және полимердің еруіне әсер етуін болжау қиын. Бұл әсіресе жеке 
еріткіштерде нашар немесе мүлде ерімейтін, жоғары еритін заттарға қатысты 
қабілеті бар реагенттер қоспасының маңызды артықшылығы болып 
табылады [64].

31 

жүктеу/скачать 3.73 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: