Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Рациональное использование лигнинных продуктов сульфит-целлюлозного производства в качестве пластификаторов бетонных смесей

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Рациональное использование лигнинных продуктов сульфит-целлюлозного производства в качестве пластификаторов бетонных смесей"

г Г 5 Ой 2 3 МАЙ Ш й

Л РХАЛ ГЕЛЬ СКИП Л ЕС О ТЕХ НИ ЧЕС КИЙ ИНСТИТУТ

им. В. В. Куйбышепп

на правах рукописи

ПШТЕР ОЛЬГА ВЛЛДГШИРОЙНД

рациональное использооание лигнинны;« лродуктоэ сульфит-целлюлозного производства в качестве пластификаторов бетонных смесей

11.00.11 "Охрана окружающей сроды и рациональное использование природных ресурсов"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Архангельск 1994

Работа' выполнен^ на кафедре'химии древесины, целлюлозы" к гидролизных производств, Проблемной научно-иссладозательской лаборатории Архангельского лесотехнического института ИМ, В.В, Куйбышеве'

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

заслуженный изобретатель РСФСР,

заслуженный деятель науки и Техники,

доктор технических наук, профессор БОГОМОЛОВ БД

доктор химических наук, академик СОКОЛОВ О.М.

доктор технических неук, профессор Коваленко Н.П. кандидат технических наук, ЛИЧУТИНАТ.Ф.

АО "Архангельский целлюлозно-бумажный комбинат"

Зещита диссертвции состоится____;_1994 г. в

"_" часов на заседании специализированного Совета в

Архангельском лесотехническом институте (163.007, Архангельск, наб Северной Двины, 17}

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Архангельского лесотехнического'инсти1уга.

Аатооеферат разослан "____1994 г.

Ученый секретарь г _

специализированного совета А.И. Барабин

Актуальность темы.

Одним из основных и старейших способов производства целлюлозы является сульфитный способ долигьификации. Ему присущи следующие преимущества: высокий выход и хорошие качественные показатели целевого продукта, легкая отбеливаемость целлюлозы, возможность использования ее для производства высококачественных сортов бумаг. При этом для осуществления сульфитного способа используются варочные растворы на основе недорогих и недефицитных химикатоо.

Вместе с тем сульфит-целлюлозное производство обладает и рядом недостаткоа, сущестаенно ограничивающих его широкое распространение и приводящих к обострению экологической обстановки в зоне действия данных предприятии. Так около 75% всех загрязнений, поступающих в . водоемы со сбросами целлюлозно-бумажных предприятий России, связано с производством целлюлозы сульфитным способам. На биохимическую переработку поступает только около 50% образующихся сульфитных щелоков, а обвем реализации технических лигносульфонатов не превышает 35% от их возможного выпуска.

Одним из массовых потребителей технических лигносульфонатов (ЛСТ) ¡шляется строительная индycтpиq, которая использует их в качестве пластифицирующих добавок к бетонам. Вместе с тем присущая лигносульфонатам нестабильность состава и свойств, не позволяет расширить обьемы их потребления в строительстве. Существующие способы модифицирования лигносульфонатов также не решают чту проблему, т.к. они связаны со значительными материальны ли и технологическими трудностями. Поэтому для улучшения потребительских свойств лигносульфонатов необходимо найти эффективный модификатор ЛСТ и разработать достаточно простой способ приготовления

пластификатора. Наиболее перспективным а этом напрвлении является применение для модифицирования ЛСТ отходов целлюлозно-бумажных комбинатов, что позволит более рационально использовать органические компоненты древесины.

Поэтому разработка новых достаточно простых и быстро внедряемых без • огромных капитальных затрат способов модифицирования ЛСТ, способных расширить обьемы использования лигносодержащих отходов сульфит-целлюлозного производства является актуальной задачей, как с точки зрения охраны окружающей среды, так и с точки зрения рационального использования природных ресурсов.

Цель и задачи исследования.

Разработать малоотходную комплексную технологию получения пластификатора для бетонных смесей на основе лигносодержащих отходов сульфит-целлюлозного производства, позволяющую улучшить потребительские свойства ЛСТ и расширить обьемы их потребления.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

Иеепедовать физико-хчммчвскиа свойства отходо» ЦБП н выбрать эффективную добавку для модифицирования ЛСТ.

5. Исследовать влияние выбранного модификаторе на свойства л«г«а-сульфонатов и бетонов, пластифицированных ими,

3. Изучить и вь|брать оптимальные технологически« параметры полуиания модификатора ЛСТ и пластификатора бетонной смесей,

Научная новизна*

Разработай способ получения пластификатора для бетонных смесей на рснове ЛСТ и отработанного нейтрально-сульфитного щелока (НСЩ}. Новизна разработанного способа . подтверждена актерским свидетельством (Ы 1565823).

Экспериментально доказано, что эффективным модификатором ЛСТ, позволяющим улучшить их потребительские свойства, как пластификаторов бетонных смесей, ивпяетсй отработанный НС1Д, обогащенный срлйми экстрактивных веществ, или содержащий сивушные масла,

Впервые определены состав экстрактивных веществ НСЩ, их влияние на потребительские свойства лигносульфонатов, концентрация, аналогичная критической концентрации мицеллоабразованмя (НИМ), и размеры образующихся мицеял, что позволило разработать технологию получений пластификатора.

Практическая ценность.

Разработан способ и оригинальная технология получении пластификатора И-Ю На основе ЛСТ, модифицированных нейтрально-сульфитным щелоком, обогащенным солями экстрактивных веществ. Использование пластификатора И-10 в бетонных смесях способствует увеличению подвижности и прочности (на 25...40%) бетонов, повышению их морозоустойчивости ( на 2..,4 марки).

Предложен состав пластификатора И-5, включающий Б себя ЛСТ, модифицированные смесью НСЩ и сивушных масел. И-5 способен значительно повысить ИЛастифицирующий эффект и снизить воздухововлека-ющую способность яигносульфонатоп в бетонах (в 2..,2(5 раза).

Организован замкнутый производственный цикл переработки отработанного НСЩ, позволяющий нзркду с увеличением выхода целлюлозы (3...5%),'одновременно Пойысить скорость ее промывки (в 1,3..Л,9 раза} и производительность вакуум-фильтров."

Реализация результатов работы в промышленности.

В соответствии с разработанной технологией на Архангельском Ц6К вырвботзна опытная партия пластификатора И-10. Пластификатор успешно испытан на предприятиях п/й В-2973 и п/я А-7167 Минмон-тажспацстроя. •

Основные положения, защищаемые автором.

1. Способ получения пластификатора И-)0 для бетонных смесей,

2. Составы пластификаторов И-10, включающего в себя лигносульфонаты, Ачодифицированн.ые ИСЩ, обогащенным солями экстрактивных веществ, и И-5, состоящего из ЛСТ, обработанных смесью НСЩ и сивушных масел.

3. Влияние солей экстрактивных веществ НСЩ на физико-химические свойства лигносульфонатов и механические свойства пластифицированных' ими бетонов.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на 7-й Всесоюзной конференции по химии и использованию лигнина (Рига, 1987 г.), республиканской конференции по применению в литейном производстве сзязующих материалов на основе технических лигносульфонатов и фурзковы* смоп (г. Киев, 1988 г.), научно-практической конференции по проблемам использования отходов лесных комплексов (г. Ужгород, 1989 г.), Всесоюзной научно-технической конференции по переработке сульфитных» щелоков и новых направлений использования технических лигносульфонатов в различных отраслях народного хозяйства (г, Москва, 1990 г.), научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов по проблемам рационального использования и восстановления природных ресурсов Европейского Севера (г. Архангельск, 1989, 1991 гг.), на научно-технических конференциях АЛТИ им. В.В. Куйбышева (г. Архангельск, 1987-1993 гг.).

Публикация работ.

По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ и получены 2 авторских свидетельства на изобретение.

Объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, перечня литературы, содержащего 163 источкн-са. Работа игломена н<!

186 страницах машинописного текста, содержит 22 рисунка, 32 таблицы, 5 приложений.

Краткое содержание работы.

О целью улучшения потребительских свойств пигносупьфонатов, расширения обьемов их потребления в строительстве и сокращения сброса неутилизируемых лигносульфоматов в водоемы, в качестве модификаторов ЛСТ были использованы отходы ЦБП;

- талловый лигнин (отход производства таллоаого масла),

- отработанный нейтрально-сульфитный щелок,

- сивушные масла ( отход гидролизного и сульфит-спиртового производства)

и феноллигнинформальдегидная смола ФЛА-2, продукт щелочной конденсации фенола, формальдегида, ЛСТ и карбамида.

Результаты исследоъаний свойств модифицированных лигносульфо-натое и пластифицированных ими бетонов показали, что использование в качестве модификаторов ЛСТ таллового лигнина и смолы ФЛА-2 ведет к повышению вязкости модифицированных лигносульфонатов (в 1,7 и 2,3 раза соответственно). Бетоны, пластифицированные ими, имели невысокую прочность. Лучшие прочностные характеристики имели бетоны с ЛСТ,. модифицированными отработанным НСЩ и сивушными маслами. Поэтому эти модификаторы ЛСТ были использованы для дальнейших исследований.

Экспериментально доказано, что модифицировать сивушными маслами целесообразно не исходные пигносульфонаты, а пластификатор ЛСТ-МЩ1, включающий в себя смесь ЛСТ и отработанного НСЩ в соотношении 9:1 ( по сухим веществам). Это позволяет получать продукты в 4,5 раза меньшей вязкости, нем ЛСТ и лигносульфонаты, модифицированные сивушными маслами. Бетоны, пластифицированные ими,-имели в 1,7 раза большую прочность и более высокую подвижность (в 1,5 раза). Обработанный таким образом ЛСТ-МЩ1 получил название -пластификатор И-5. Изучение физико-мсханических свойств бетонов с И-5 показало, что по сравнению с бетонами, пластифицированными ЛСТ-МЩ1 и ЛСТ, увеличилась подвижность бетонной смеси в 1,5.,.5 раза, почти в 2 раза снизилось воздухововлечение при приготовлении бетона, повысилась его прочность, как после тепловлажностной обработки (ТВО) - в 1,3 раза, так и после 28 суточного твердения в нормальных условиях - в 1,2 раза.

Одной из основных причин повышения прочности при сжатии бетонов с И-5 является снижение избыточного воздухозог.лечения, которое характерно для исходных ЛСТ в бетонных смесях. К веществам, позволяющими снижать воздухозовлекающую способность лкгносульфо-натоз в бетонах, были отнесены амилоаый и изобутиловый спирты (основные компоненты сивушных масел) и часть НСЩ, которая включает а себя экстрактивные вещества (ЭБ) и продукты деструкции углеводов и лигносульфонатов.

Т.Ч, ВЬ1ХОДЫ сивушных масел 9 производства спирта невелики, 'ГО пяногяс*щий эффект было решено усилить путчм введения » ЛСТ большего количества НСЩ, Однако у получении!* модифицированных ЛСТ увеличилась в 3,3 раза вязкость, за счет увеличения содержания гамицшппюпоз щелока, и 1,2 раза содержаний золы, рН, электропроводности, Батоны, пластифицированные ими, имели незначительное увеличение прочности ( в 1,1 раза) и болев низкую подвижность ( в 1,2 разе) по сравнению с бетонами, пластифицированными ЛСТ.

С целью .снижения воздуховойлекающей способности ЛСТ я бетонах и улучшения их свойств, квк плостифицирующвЙ добавки, было сдвлвно предположение, что для модифицирования лигносульфонатов можно использовать только часть НСЩ, обогащенную экстрактивными веществами щелоке, Были исследованы состав и свойства ЭВ НСЩ и их влияние на потребительские свойства модифицированных ЛСТ. Установлено, что экстрактивные вещества НСЩ от варок лиственных пород древесины состоят из нейтральных веществ (73...96%) и небольшого количества жирных кислот (4,..22%). Нейтральные веществе представлены омыляемыми (52%) и неомыляемыми (44%) веществами. Сопоставление результатов элементного состава, газожидкостной хроматографии, а также ИК- и ПМР-слектросколии позволили сделать предположение о следующем составе экстрактивных веществ НСЩ:

- нейтральные вещества НСЩ представлены соединениями с высоким содержанием этома кислорода, который входит а состав простых и сложноэфирных связей, и гидроксильных групп. Подтверждено наличие двойных и сопряженных двойных связей. Вероятнее всего' можно предположить, что они представляют собой эфиры жирных кислот с различными спиртами по типу гяицеридоа (восков). Брутто-формулу нейтральных веществ можно представить в следующем виде:

С.-НМЧ1-О01,. '

- жирные кислоты НСЩ а основном являются непредельными соединениями и состоят из длинных цепочек атомоа углерода (алканов) с боковыми цепями изомеров жирных кислот,которые а. свою очередь содержат небольшое число атомоа углерода. Газожидкостная хроматография позволила идентифицировать только наличие насыщенных жирных кислот (око.1 о Из непредельных была обнаружена только олеиновая кислота. Брутто-формулз жирных кислот:

С. -О^-СООН

Известно, что соли экстрактивных веществ сульфатных 'и сульфитных щелоков от варок хвойных пород древесины являются воэдухововлекающими добавками и позволяют получать легкие бетоны с высоким пластифицирующим эффектом. Состав экстрактивных веществ НСЩ существенно отличается от состава ЭВ сульфетных и сульфитных щелоков большим содержанием нейтральных ааЩеств и низким содержанием жирных кислот. Эти особенности сосТайа 53 НСЩ должны

оказывать влияние на свойства модифицированных ЛСТ и пластифицированных ими бетонов.

Сопи экстрактивных веществ I ;СЦЦ являются типичными представителями коллоидных ПАВ. В щелоках они образуют коллоидные растворы. Процесс выделения солей ЭВ слагается из коагуляции коллоидных частиц и образовании крупных мицвпп. Мицеппаобраэование развивается в очень узкой области концентраций, которая характеризуется резким изменением свойств этих растворов. Сложность определении концентрации, аналогичной ККМ, для солеи экстрактивных веществ НСЩ состоит в том, что в коллоидном состоянии помимо солей ЭВ в щелоке находятся также лигносульфонзты и гемицеллюлозы, которые, очевидно, будут принимать участие в образовании мицелл. Изучение зависимости электропроводности и поверхностного натяжения от содержания солей ЭЙ в щелоке (рис.1) показало, что для НСЩ кон-

(крнвая 2) Ii iiuRipviincimii o тияжспня (крнпян 1) ог содержании co.icii )|1 в НСЩ

Среднее содержание солей ЭВ в отработанном НСЩ не превышает 4,8 г/л. Поэтому для обогащения НСЩ солями ЭВ необходимо искусственно вводить электролиты в щелок. Высаливающее действие добавок электролита в щелок заключается в том, что часть растворителя, которая идет на гидратацию введенного электролита, уже не может участвовать в гидратации мицелл солей ЭВ. Вследствие этого раствор в отношении первоначально растворенного вещества становится как бы перенасыщенным, что и приводит к выделению солей ЭВ в виде самостоятельной макрофазы.

В результате отстаивания смеси щелока и электролига образовы-

вале* слой - верхняя фракция НСЩ. в состав органических веществ верхней фракции (ВФ) входили (проц. от общего содержание в щелоке): около 18% лигносульфонатоа с М* = 9000, 17% гемицеппюлоз со СП 101 и 74% экстрактиань(х веществ. Таким образом верхняя фракция содержала основную часть солей экстрактивных веществ НСЩ.

Для составления технологического регламент«! необходимо определить оптимальные параметры получения модификаюра ЯСТ. в работе определено влияние содержания электропил, рН, температуры и времени высаливания на процесс обогащений НСЩ солями ЭВ. Введение электролита выше 7...0% (мае.) не позволяет ускорить процесс коагуляции коллоидны* час^ц солей ЭВ НСЩ {рис.2).'

Оптимальное значение рН щепока, позволяющее сдвинуть равновесие а сторону образования грубодисперсной формы коллоидных частиц солей ЭВ, составило 8...12 (рис.3). ■

Вопрос о влиянии температуры на процесс коагуляции коллоидных частиц солей Эй решается для каждой коллоидной системы с учетом ее особенностей. Для НСЩ наблюдается небольшое увеличение содержания сслей ЭВ с ростом температуры (рис.4), а при температуре выше НО"С оно снижается, чго объясняется возрастанием дезагрегирующего влияния теплового движения ионов солей ЭВ."

С увеличением времени высаливания у&еличииается количество образовавшихся мицелл солей ЭВ (рис.5), но при ведении процесса бопьше 24 часов оно снижается, очевидно, идут процессы, обратные коагуляции коллоидны* частиц. Процесс получения верхней фракции НСЩ можно ускорить, если простое отстаивание заменить центрифугированием смеси щелока и электролита. Минимальное содержание сопей ЭВ достигается при центробежной сипе не менее 50000 Н и продолжительности обработки до 40 минут. Использование метода флотации коллоидных частиц показало, что заметного обогащения пены солями ЭЙ НСЩ не происходит. Это объясняется тем, что, как ароматический соединения с высокой молекулярной массой, пигнасульфонаты обладают большей адсорбционной способностью на поверхности раздела фаз, чем сопи ЭВ.

Устаноьлено влияние солей ЭВ НСЩ на свойства модифицированных лигмосупьфонатов (рис.6). Кривые зависимости электропроводности и йизкости растворов модифицированных имеют характерные изле которым соо!ветствует содержание Эй а щелоке 5...5,4 г/л (концентрации, аналогичной НИМ).

Риб. Й, Влиини* оодвржя-ния еликтрвлйт* (Ма„60„ Ь« Н|16Ц#ве обо-МЩкНИй ЙОЩ ОСЛИМи йй

(Т-ай^О, ^И 18, йрвмя »ыоаииммми 14 ч*в«)

Рис. 3. Влияние рН на Процесс обогащения НСЩ солями ЭВ (Т*20°С, рН 11, ерами высаливания 24 часа)

1 • с электролитом 7 мас.% (Ма,804, N8,30,)

2 • без электролита

$Г>Г' Й)' «С

8 16 24 32 чо ,час

Рис, 4. Влияние температуры На процесс обогащения НСЩ солями ЭВ (рН 12, Шремя высаливания 24 Часа)

1 - ь »лактролитом 7 мвв.% (N«,80^, Наг803) ,2»бвв электролита

Рис. 5. Влияние времени высаливания на процесс обогащения НСЩ солями ЭВ (Т=20°С, рН 12)

1 • о электролитом 7 мас.У, (Ыаг80<, N8,80^

2' без электролита

Влияние электрр.чнтод на пропса обогащр ТлИлццг 1 ШН ПСИ] С0Л1ЩИ ЭП

Физико-кимическ»« характеристика щелока Названий э/1вк*ро/)мга Параметры процесса обогащения НСЩ солями ЭЭ при Т -20'С Содарж&нн В соявй ЭВ, % от общего К0ЛИ40С»В4 > НСЩ

рН мдссова« дол* суки« Ищ«сп, % содержаний ЭВ, г/л время, ч количество введенного ЛИТЙ, % (»ВС.)

5,0 II). 3 __у__ без электролита 30 - 14,7

6,0 11),4 4,2 ЬЦСО, 20 2,0 27,1

6,0 (0,4 4,2 Иа.СО, 20 6,0 4К.9

6,0 10,4 4,2 20 10,0 74,5

5,0 10,3 3.3 N«,.■30, 24 1,0 32,0

8.2 10,3 3,5 N«¡50, 20 6,0 63,7

ИМ 10,3 3,5 N»¡80, 24 7,0 85,8

5,У У,И 2,4 ЫаОН 2%-ныи* рИ 13,0 30 * 14,8

К.7 <),К 2,4 1К - 24,Н

11,1 9,8 2.4 1к - 26,7

12,1 У, К 2,4 20 - 2й,7

И.2 10,3 3,5 Черный** щелок ¡9 7,6 53,4

5,9 10,3 3,5 !« 14,0 52,2

П.2 ¡0,3 3,5 . 20 ..... 19,8

Прнме>кшие:*№ОН виодкли до аидпнного значения рН,*го количество не контролировав '♦Содержание сухих веществ в полуупарйннои черном щелоке 40%.

На основании ' полученных экспериментальных данных было выдвинуто предположение о том, что при введении верхней фракции а растворах ЛСТ происходит разрушение ассоцйатов и конформационные изменения макромолекул лигносульфонатов. Эти изменения делают макромолекулы лигносульфонатов в растворах более подвижными. Увеличение подвижности ведет к росту электропроводности и снижению вязкости растворов, модифицированных ЛСТ. Скачкообразное изменение свойств модифицированных лигносульфонатов, соответствующее концентрации НСЩ, аналогичной ККМ, подтверждает предположение о том, что данные изменения происходят под влиянием мицелл солей экстрактивных веществ

Исследования механических свойств бетонов, пластифицированных модифицированными ЛСТ, показали, что разрушение ассоциатйв и иа-менение формы макромолекул лигносульфонатов оказывает положительное влияние, на подвижность и прочйость бетонных Смесей (рис.7). Пластифицирующий эффект и прочность бетонов НрИ зт<эм увеличивают' ся.

Лигносульфонэты, модифицированные верхней фракцией НСЩ, получили название - пластификатор И-10.

На основании экспериментальных данных был предложен способ получения пластификатора. При приготовлении пластификатора И-Ю бьшо использовано такое же соотношение компонентов (ЛСТ и верхней фракции) какое и в пластификаторе ЛСТ-МЩ1. Установление оптимального количества модификатора в лигносульфонатах является важным, т.к. это оказывает влияние на физико-механические свойстве пластифицированных бетонов. Результаты механических испытаний бетонов с И-10 (табл. 2) показали, что оптимальное соотношение компонентов в пластификаторе И-10 должно быть следующее (% по сухим веществам):

лигносульфонаты технические 74,5......94,5

верхняя фракция НСЩ 5,5.....25,5.

Таблица а

Фшико-мехшшчсскнс сшшепш бегонии с пластификатором 11-10 ни основе

ЛСТ с ¡наличным содержанием мо.шфнк-.иора

Соотношении ЛСТ: Верхняя фракция НСЩ. % пи сухим Процентное содержание добавки [) бетоне, % ог Осадка конуса, см Предел прочности беюна при сжатии, МПа Марла по морозоуст 0ЙЧИ60С1И, им нпы Наличие грибкового гюкрьпия

веществам массы цемента

после ТВО ПОСИе ¿8 суюк нормального хранений

95,0: 5,0 0,3 13 38.5 45,0 М-350 -1

95,0 : 5,0 0,5 18 1 ЗХ.З 47,4 N1-350 +

94,5 5,5 <1,3 12 41,5 .4,6 М-450 -

94,5: 5,5 0,5 18 43, X 52,7 М-450 -

84,5 : 15,5 0,3 II 41,1 50,2 ' N1^450^ -

84,5 : 15,5 0,5 18 43,5 51,5 М-400 -

74,5: 25,5 0,3 11 40,5 50,7 N1-500 -

74,5: 25,5 ' 0,5 ¡7 44,8 51,8 М-450 -

74,0 : 26,0 «,3 (2 37,1 44,2 М-зоо -

74,0 : 26,0 0,5 17 45,9 М-ЗШ) -

ЛСГ-М11£1 0,3 12 37,(1 44,0 М-250 +

ЛСТ-МЩ1 0,5 18 31,4 31,4 М-150 +

без добавки - 4 34.7 42,1 М-200 +

Промышленные испытания подтвердили результаты исследований и показали, что пластификатор Й-10 относится к добавкам полифумкцио-нальмого дйй'-твия. Наряду с улучшением удобоукпадываемосТи бетонных смесей и повышения прочности (на 25...40%) бетонов, одновременно, увеличивается морозоус/ойчивоеть бетона на 2...4 марки и улучшаются и* бактерицидные свойства. Пластификатор позволяет экономить Цемент при приготовлении бетонной с^эсн (на 8...?0%), В связи с этим снижается себестоимость 1м1 бетона, производи? лиэНосТь труда возрастает на 8%. В АО "Архангельский ЦБК" разработаны И утрерждены технические условия на производство опытной партии И-10 (ТУ ОП ! 1-02751 >Совместно с МЙСЙ Предложены рекомендации йо применению модифицированных ЛС1 в 'тёТонах.

Рис. 6. Зависимость электропроводности (кривая 1) и вязкости (кривая 2) 20%-ных водных растворов модифицированных ЛСТ от содержания солей ЭО в модификаторе

с с

£19в

180 170

2 А б 8 10 12 14 1Ь,'/л

Рис. 7 Зависимость расплыва конуса (кривая 2), предела прочности на сжатие (кривая 3) и на изгиб (кривая 1) бетонных смесей пластифицированных модифицированными ЛСТ от содержания солей ЭВ в модификаторе.

Ркс. 8. Предлагаемая комплексная схема получения пластификатора для бетонзшх сквсйё Я-10 на основе лягкосульфокатов технических к отрабстгаянаго нейтральнс-суль-фиткого щелока.

I- емкость для хранения отработанного ШЩ.; 2- емкость с мешзйясй;

3- буккер с .электролитом, который поступает.яд пкавадсастеае { кристаллический //а2$04» /Vа2С0з) или по трубопроводу ( чэршг! щелпа };

4- гаггзтель; 5 - отстойник; 6- сепаратор; 7- емкость дощ сбора полученной верхней. Ззракцшцв- емкость для хранения концентрата ЖТ; 9- емкость; 10- Иасосн.

С целью создания малоотходной технологии получения пластификатора и замкнутого производственного цикла по переработка НСЩ, а также для сокращений объемов капиталовложений на производство пластификатора И-10 и снижения его себестоимости, было предложено оста*щуюся после обогащения НСЩ солями ЭВ часть щелока, содержащую 03% гвмицаллюлоз НСЩ, направлять на сорбцию гемицеллюлоз целлюлозой. По сравнению с обычным способом обработки скорость фильтрации воды через слой волокна возросла в 1,3...1,9 раза, как для сульфитной, так и для сульфатной целлюлозы.

Нижнюю фракцию НСЩ после сорбции гемнцеллюлоз, содержащую до 44 мг/л сульфат-ионов, можно направлять вместе с черным щелоком на сжигание с регенерацией химикатов.

Производственные испытания позволили разработать комплексную безотходную технологическую схему получения пластификатора И-10 (рис,8), позволяющую увеличить объем потребления ЛСТ и сократить сброс неутилизируемых лигносупьфонатов.

ВЫВОДЫ

1. Разработан способ и предложена комплексная малоотходная технология получения пластификатора И-10 на основе ЛСТ, модифицированных нейтрально-сульфитным щелоком, обогащенным солями - экстрактивных веществ (А.с. N1565323). Использование пластификатора И-10 в строительстве позволит расширить обьемы потребления ЛСТ и сократить сброс неутилизируемых лигносульфонатоа.

2. Показано, что отработанный нейтрально-сульфитный щелок, обогащенный 1 солями зкстрактигных веществ, кзлеатся эффективным модификатором ЛСТ, позволяющим улучшить их потребительские сгойства как пластификатороа бетонных смесей. Бетоны с пластификатором И-10 имеют более высокую прочность ( на 25...40%), подвижность и морозоустойчивость ( на 2...А марки), Пластификатор позволяет экономить цемент при приготовлении бетонной смеси ( на 8,..30%), а связи с этим снижается себестоимость 1м3 бетона.

3. Определены оптимальные технологические параметры обогащения НСЩ солями экстрактивных веществ: рН В... 12, содержание электролита не выше 7 мас.%, время высаливания не менее 2 часов, температура 20...80° С.

4. Впервые определен состав экстрактивных веществ щелокз нейтрально-сульфитной варки лиственных пород древесины, которые состоят в основном из нейтральных веществ; Жирные кислоты щелока представлены непредельными соединениями . Установлена зависимость физико-химических свойств НСЩ от содержания солей ЭВ а щепоке, определена концентрация аналогичная ККМ, для коллоидных частиц солей ЭВ ( 5...5,3 г/л), рассчитаны оазмеры образующихся мицелл.

5. Разработан состав ппестнфччатора И-5, состоящего из ЛСТ,

Т5

модифицированных смесью НС1Ц и сивушных масел. Пластификатор И-5 позволяет получать высокоподяижные 'бетонные смлси без снижения прочности' и в ¿...2,5 раза снизить ваздукововлечение, по сравнению с бетонами, пластифицированными ЛСТ и ЛСТ-МЩ1

Основные положения диссертации содержатся в следующих публикациях:

1. Изменение физико-химически* свойств лигносульфоматов с целью направленного улучшения их свойств, как пластифицирующей добавки в бетонные смоси/ О.М. Соколов, О.В, Гинтер, Б.Д. Богомолов и др.//Химия и использование лигнина: Тез. докл. 7-ой Всесоюз. конф. -Рига, 4987. -С. 176-17?.

2. Гинтер O.S., Соколов О.М., Богомолов Б.Д. Пластификатор для бетонной смеси//Исследования в области химии дравесины: Тез. докп, 5-ой межроспубл. конф. молодых ученых. -Рига, 1988. -С. 81.

3. Гинтер О,В,, Соколов Ü.M., Кочергина Г.Г. Пластификатор для бетонов//Прс)блемы использований отходов предприятий лесных комплексов! Сб. аннотаций до««ц науч. -практ. комф, -Ужгород, 19S9. -С. 5.

4. Гинтер-О.В, Изучение-физико-химических свойств лигносуль-фонатов, модифицированных фракциями отработанного нейтрально-сульфитного щелока//Актуаяьные проблемы использования и восстановления природных ресурсов Европейского Севера: Тез. докл. науч. -техн. конф. молодых ученых и специалистов. -Архангельск, 1989. -С. 39-40,

5. Гинтер O.S. Изучение составу и свойств экстрактивных веществ нейтрально-сульфитного щелока//Вопросы рационального использования природных и энергетических ресурсов Европейского Севера: Тез. докл. науч. -техн. конф. молоды* ученых и специалистов. -Архангельск, 1991-С. 23-24.

6. Состав эктрактивных веществ ■ нейтрально-сульфитного щелока, обогащенного Их солями/О.М. Соколов, О.В. Гинтер, Г.Г. Кочергина и др.//Гидролизная и лесохимическая промышленность. -1992. -N 1. -С. 15-18.

7. Соколов О.М., • ('интер О.В., Кочергина Г.Г. Свойства ЛСТ, модифицированных мылом нейтрально-сульфитного щелока, их влияние на физико-механические ¿иойства бетона//Гидролизная и лесохимическая промышленность. -1992. -N 2. -С. 12-13.

8. Гинтер О.В., Соколов О.М., Богомолов Б.Д. Выделение солей экстрактивных веществ нейтрально-сульфитного щелока//Гидролизная И лесохимическая промышленность. -1992. -N 3. -С. 21-23.

S. Гинтер О.В., Соколов О.М. Лигносу'пьфонаты - пластификаторы бетонных смесей//Проблемы экологии на Европейском Севере: Сб. науч. тГ -1992.-С. 82-85.

10. A.c. СССР N 1565823 С 04 В 24/18 Способ приготовления кг-", тесной добавки/Ссколэр О.М., Горчаков Г.И.,Гинтер О.В. и др. от

t>5. 12.87.

И. A.c. СССР N 162QS17 Д 2? С 9/00 Способ обработи цгллюло-зы после парки/Соколов О.М., Гинтер Ö.B., Новожилов E.Ü. и др. от 23,05.89.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах с эааеркнными подписями иапраляять по адресу: 163007, г. Архангельск, неб. Сеэ. Двины, 17, Архангельский лесотехнический институт. Ученый совет.