ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ОТРИМАННЯ ЦЕЛЮЛОЗИ З ВІДХОДІВ СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА

Autor: Deykun, Irina, Skladannyy, Denys
Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Хiмiя, хiмiчнi технологiї та екологiя; № 35 (2018): Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Хімія, хімічна технологія та екологія; 13-16
Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Chemistry, Chemical Technology and Ecology; № 35 (2018): Bulletin of the National Technical University «KhPI». Series: Chemistry, Chemical Technology and Ecology; 13-16
Вестник НТУ"ХПИ" серия "Химия, химическая технология и экология"; № 35 (2018): Вестник Национального технического университета "ХПИ". Серия Химия, химическая технология и экология; 13-16
ISSN: 2079-0821
Popis: The problem of raw material supply of cellulose and paper production exists because of the shortage of wood resources. Nowadays the use of waste processing agricultural and technical plants is relevant for pulping. Corn, the production of whichUkraineis the fifth largest in the world, is one of the most common agricultural plants. Corn stalks are valuable cellulosic raw materials that can be used for the fibrous semi-finished products production for various purposes.The purpose of the research is to study the quantitative and qualitative characteristics of the pulping process from corn stalks in the per-acetic acid solution with various concentrations. The dry ground corn stalks without leaves used for research. This raw material contains 41.6 % cellulose, 17.95 % lignin, 12.1 % pentosans, 3.52 % resins, fats and waxes, 23.7 % substances that extracted with a 1 % alkali solution, 11.8 % substances that extracted with water and 7.9 % minerals. Pulping was carried out in laboratory conditions during 2, 3 and 4 hours by per-acetic acid solution with concentration 5.6; 7.7 and 9.8 % at a temperature 90 ºC and a water ratio of 7 : 1. The fibrous semi-finished products were obtained with a yield of 65.5‑22.1 % by weight of absolutely dry raw materials, a residual lignin content of 17.7‑3.2 %, and an ash content of 5.3‑3 %.Adequate second-degree regression dependencies for qualitative indicators of cellulose – yield, residual lignin content, and ash content from pulping conditions – are built based on the full factorial experimental design. The tasks of multi-criteria optimization are solved using Harrington’s desirability function in deterministic conditions and based on the Bellman-Zade optimality principle under partial uncertainty. Under determinism, the optimal pulping conditions are the concentration of per-acetic acid in the solution – 9.2 %, the duration of cooking – 2 hours and 20 minutes. Under partial uncertainty, the optimal conditions for pulping are the concentration of per-acetic acid in the solution – 9.1 % and the duration of cooking – 2 hours.
Из-за дефицита древесных ресурсов в мире существует проблема сырьевого обеспечения целлюлозно-бумажных производств. Актуальным для варки целлюлозы является использование отходов переработки сельскохозяйственных и технических культур. Одной из самых распространенных сельскохозяйственных культур, выращиваемых на зерно, является кукуруза, по производству которой Украина занимает пятое место в мире. Стебли кукурузы является ценным целлюлозосодержащим сырьем, которое может использоваться для производства волокнистых полуфабрикатов различного назначения.Целью работы является исследование количественных и качественных характеристик процесса варки целлюлозы из стеблей кукурузы с использованием в качестве варочного раствора перуксусной кислоты различной концентрации. Для проведения исследований использовали сухие измельченные стебли кукурузы без листьев, содержащие 41,6 % целлюлозы, 17,95 % лигнина, 12,1 % пентозанов, 3,52 % смол, жиров и восков, 23,7 % веществ, экстрагируемых 1 % -ным раствором щелочи, 11, 8 % веществ, экстрагируемых водой и 7,9 % минеральных веществ. Варки целлюлозы проводили в лабораторных условиях растворами перуксусной кислоты концентрацией 5,6; 7,7 и 9,8 % при температуре 90 ºC и гидромодуле 7 : 1 в течение 2, 3 и 4 часов. Получены волокнистые полуфабрикаты с выходом 65,5‑22,1 % от массы абсолютно сухого сырья, содержанием остаточного лигнина 17,7‑3,2 %, и зольностью 5,3‑3 %.На основе плана полного факторного эксперимента, построены адекватные регрессионные зависимости второй степени для качественных показателей целлюлозы – выхода, содержания остаточного лигнина и зольности от условий варки. Решена задача многокритериальной оптимизации с применением функции желательности Харрингтона в детерминированных условиях исследования, согласно которой оптимальными условиями варки целлюлозы является концентрация перуксусной кислоты в растворе – 9,2 %, продолжительность варки – 2 часа 20 минут. Решена задача многокритериальной оптимизации в условиях частичной неопределенности на основе принципа оптимальности Беллмана-Заде, оптимальными условиями варки целлюлозы является концентрация ПОК в варочном растворе – 9,1 % и продолжительность варки – 2 часа.
Через дефіцит деревних ресурсів у світі існує проблема сировинного забезпечення целюлозно-паперових виробництв. Нині актуальним для варіння целюлози є використання відходів переробки сільськогосподарських та технічних культур. Однією з найпоширеніших сільськогосподарських культур, що вирощується на зерно, є кукурудза, за виробництвом якої Україна посідає п’яте місце у світі. Стебла кукурудзи є цінною целюлозовмісною сировиною, що може бути використана для виробництва волокнистих напівфабрикатів різного призначення.Метою роботи є дослідження кількісних та якісних характеристик процесу варіння целюлози зі стебел кукурудзи з використанням у якості варильного розчину пероцтової кислоти різної концентрації. Для проведення досліджень використовували сухі подрібнені стебла кукурудзи без листя, які містили 41,6 % целюлози, 17,95 % лігніну, 12,1 % пентозанів, 3,52 % смол, жирів та восків, 23,7 % речовин, що екстрагуються 1 %-им розчином лугу, 11,8 % речовин, що екстрагуються водою та 7,9 % мінеральних речовин. Варіння целюлози проводили в лабораторних умовах розчинами пероцтової кислоти концентрацією 5,6; 7,7 і 9,8 % за температури 90 ºC та гідромодуля 7 : 1 протягом 2, 3 і 4 годин. Одержано волокнисті напівфабрикати з виходом 65,5‑22,1 % від маси абсолютно сухої сировини, вмістом залишкового лігніну 17,7‑3,2 %, та зольністю 5,3‑3 %.На основі плану повного факторного експерименту, розраховано адекватні регресійні залежності другого ступеня для якісних показників целюлози – виходу, вмісту залишкового лігніну та зольності від умов варіння. Вирішено задачу багатокритеріальної оптимізації із застосуванням функції бажаності Харрінгтона в детермінованих умовах дослідження, згідно якої оптимальними умовами варіння целюлози є концентрація пероцтової кислоти у розчині – 9,2 %, тривалість варіння – 2 години 20 хвилин. Вирішено задачу багатокритеріальної оптимізації в умовах часткової невизначеності на основі принципу оптимальності Беллмана-Заде, оптимальними умовами варіння целюлози є концентрація ПОК у варильному розчині – 9,1 % та тривалість варіння – 2 години.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: