Целлюлозная (тканевая, бумажная) технология

43
Целлюлозное сырье 
х/б ткань 
↓ обработка 70%-ной HNO3, τ = 0,5 ч 
Образование соединения 
Кнехта 
(С
6
H
10
O
5
)
n
⋅nHNO
3
↓ обработка водой 
Разрушенение комплекса 
Кнехта, образование 
активированной формы 
целлюлозы 
↓пропитка водными растворами солей 
Образование интеркаллатов 
соли в целлюлозе 
↓обработка раствором щавелевой кислоты в этаноле 
Образование МОЦК 
вследствие ионообменной 
реакции 
↓термоокисление на воздухе 450-500
0
С 
Порошок дисперсного 
продукта 
Рис. 11. Общая схема образования дисперсного твердого продукта 
методом целлюлозной технологии 
Особенно хороший результат получается при использовании 
структурно-модифицированной целлюлозы, которая обладает значительно 
большей (в 2,5 раза) сорбционной способностью к неорганическим солям. 
Структурно-модифицированную целлюлозу получают следующим 
образом. Сначала целлюлозу обрабатывают 70%-ной азотной кислотой, в 
результате чего образуется соединение Кнехта (С
6
H
10
O
5
)
n
⋅nHNO
3
, при 

44
гидролизе которого получается структурно-модифицированная целлюлоза.
Затем пропитывают активированую целлюлозу водными растворами солей, 
содержащих ионы металлов в стехиометрически необходимых для синтеза 
соотношениях. 1 г целлюлозы впитывает приблизительно 1,2 мл раствора.
Использование этанола в качестве растворителя щавелевой кислоты на 
следующей стадии способствует разрушению гидратной оболочки ионов и 
ускоряет транспорт молекул щавелевой кислоты вглубь волокон целлюлозы. 
Казалось бы, на этой стадии должно произойти взаимодействие 
щавелевой кислоты с ионами металлов с образованием оксалатов металлов. 
Однако рентгенофазовый анализ металл-оксалат-целлюлозного комплекса 
(МОЦК) показывает отсутствие фаз оксалатов металлов и аморфизацию 
целлюлозной матрицы. На этом основании можно предположить, что 
полученный продукт (МОЦК) является соединением внедрения. 
Следующей стадией является сжигание пропитанных растворами и 
высушенных целлюлозных волокон. В результате термоокисления, которое 
обычно полностью завершается при 450
0
С, образуется сложный оксид. 
Волокна целлюлозы играют роль армирующего носителя по отношению к 
солевым компонентам и препятствуют их агрегации при термообработке. В 
то же время целлюлозная матрица играет роль диспергатора образующегося 
оксида за счет бурного газовыделения при ее пиролизе. Получаемый в 
результате термообработки МОЦК оксид представляет собой рыхлые хлопья, 
сохраняющие фрагментами фактуру исходного целлюлозного сырья и 
диспергирующиеся в мелкий порошок.
В литературе описано получение данным методом нанокристаллических 
твердых растворов Ce
0.8
Gd
0.2
O
2 – x
с размером частиц 8 – 35 нм, Zr
0.9
Yd
0.2
O
2 – x
с размером частиц 12-18 нм, La
0,6
Sr
0,4
MnO
3-δ
с размером частиц 10 нм. При 
получении последнего продукта использовалась упрощенная схема, в 
которой отсутствовала стадия обработки спиртовым раствором щелочи. 
Целлюлозу просто пропитывали нитратами лантана, стронция и марганца, 
высушивали и сжигали. Несмотря на простоту и быстроту этого способа был 

45
получен прекрасный результат – порошок с размером частиц 10 нм, которые 
были сгруппированы таким образом, что повторяли форму волокон 
целлюлозы – матрицы, на которой происходило образование зародышей и 
рост частиц (рис. 12).
Рис. 12. РЭМ - изображение La
0,6
Sr
0,4
MnO
3-δ
, полученного по 
целлюлозной технологии.

46

жүктеу/скачать 2.32 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: