Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Влияние электролитов на размер частиц и агрегацию водных дисперсий сульфатного лигнина

Диссертация: Влияние электролитов на размер частиц и агрегацию водных дисперсий сульфатного лигнина
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В’настоящее время достигнуты большие’успехи в изучении-строения, свойств и применения С Л, однако вопросы, связанные с изучением' его коллоидно-химических свойств, продолжают оставаться актуальными. Это обусловлено прежде всего тем, что данная информация важна не только для решения широкого круга вопросов химической" технологии переработки древесины, но и для решения ряда других задач… Читать ещё >

Содержание

  • 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
    • 1. 1. Получение и применение сульфатного лигнина
    • 1. 2. Строение и свойства сульфатного лигнина
    • 1. 3. Электроповерхностные свойства и агрегация сульфатного лигнина в водных растворах электролитов
  • 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 2. 1. Объекты исследования
      • 2. 1. 1. Характеристика сульфатного лигнина
    • 2. 2. Методы исследования
      • 2. 2. 1. Приготовление рабочих растворов
      • 2. 2. 2. Спектрофотометрический метод исследования
      • 2. 2. 3. Мембранная фильтрация
  • 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
    • 3. 1. Агрегация CJI под действием соляной кислоты
    • 3. 2. Агрегация CJT под действием серной кислоты
    • 3. 3. Агрегация CJI под действием хлорида натрия
    • 3. 4. Агрегация CJT под действием хлорида кальция
    • 3. 5. Агрегация CJ1 под действием хлорида и сульфата алюминия
      • 3. 5. 1. Агрегация CJI под действием хлорида алюминия
      • 3. 5. 2. Агрегация CJI под действием сульфата алюминия
    • 3. 6. Оценка возможности образования динамических мембран при фильтрации дисперсий CJI
  • ВЫВОДЫ

Влияние электролитов на размер частиц и агрегацию водных дисперсий сульфатного лигнина (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Сульфатный лигнин (СЛ) — композиционно неоднородный сетчатый органический сополимер, образующийся как побочный продукт в результате наиболее распространенной сульфатной варки древесины [1]. Он является ценным органическим сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности. Сравнительно невысокая молекулярная масса и наличие реакционноспособных групп в сочетании с растворимостью в щелочных растворах позволяют использовать С Л в производстве полимеров, как связующий агент при! получении бумажных плит и т. п. [2−6]. В будущем СЛ может стать одним из значимых источников как низкомолекулярных, так и полимерных ценных органических продуктов.

В’настоящее время достигнуты большие’успехи в изучении-строения, свойств и применения С Л, однако вопросы, связанные с изучением' его коллоидно-химических свойств, продолжают оставаться актуальными. Это обусловлено прежде всего тем, что данная информация важна не только для решения широкого круга вопросов химической" технологии переработки древесины [7,8], но и для решения ряда других задач целлюлозно-бумажной промышленности, например, с нахождением новых более экономичных путей его использования [9,10], а также с оптимизацией работы систем! локальной-очистки лигнинсодержащих сточных вод [11−14].

На предприятиях черные щелока, в которых содержится СЛ, сжигаются и при их регенерации получают химические компоненты, используемые вновь в варочных процессах в основной технологии. Однако, как показывает практика, не весь объем черных щелоков извлекается и направляется на регенерацию. В результате обслуживания технологического оборудования и переливов образуются сточные воды с высокими значениями цветности и химического потребления кислорода (ХПК), вызванные присутствием в воде СЛ [15].

СЛ, поступающий в водные объекты со сточными водами, представляет серьезную угрозу для экологии и, в первую очередь, для водных экосистем, за счет роста цветности воды и уменьшения концентрации растворенного в ней кислорода [16,17]. В определенных условиях растворенный в воде лигнин может образовывать агрегаты, способные седиментировать и образовывать донные отложения в водоемах. К этим. условиям относится как изменение рН среды [18], так и присутствие в ней веществ, являющихся коагулянтами, — Существующие системы^ биологической очистки не позволяют достаточно полно выделить С Л из сточных вод, что приводит к его поступлению в водоемы. В связи с этим* крайне важным является исследование свойств разбавленных дисперсий СЛ и, в первую очередь, е закономерностей их агрегативной устойчивости и коагуляции под-действием различных электролитов.

Таким образом, получение новой информации об< агрегативной устойчивости водных дисперсий сульфатного* лигнина и изменении' распределения частиц по размерам при его коагуляции представляет интерес, как для решения прикладных задач, связанных с охраной окружающей среды и рациональным использованием природных ресурсов, так и для фундаментальной науки, изучающей, в частности, химические свойства компонентов? древесиньг. Цель.

Целью" диссертационной работы являлось исследование влияния вида и концентрации электролитов на агрегативную устойчивость и размер образующихся агрегатов в разбавленных (10мг/л) водных дисперсиях СЛ в широком диапазоне рН методом фильтрации через трековые мембраны. В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:

Методом фильтрации через набор трековых мембран с размерами пор от 30 до 3500 нм исследовать агрегативную устойчивость и распределение частиц по размерам разбавленных дисперсий СЛ в водных растворах при введении НС1, Н2804 в широком диапазоне рН (9.5 — 2.0).

Исследовать зависимость изменения агрегативной устойчивости и распределения частиц сульфатного лигнина по размерам при введении электролитов: ЫаС1, СаСЬ (Ю" 3, 10″ 2, 10″ ' моль/л) — А12(804)3 и А1С13 (10″ 5, 10″ 4, 10″ моль/л) в области рН 9.5−2.0 методом фильтрации через трековые мембраны с размерами пор от 50 до 2500 нм. Научная новизна В ходе данной работы впервые:

— Изучено влияние рН, вида и концентрации электролитов (НС1, Н2804, №ОН, ЫаС1, СаСЬ, А12(804)3 и А1С13) на размеры образующихся агрегатов СЛ.

— Получены гистограммы распределения частиц* СЛ по размерам в его низкоконцентрированных растворах (10мг/л) в интервале рН* (9.5−2.0) и концентраций НС1, Н2804, ИаОН, ИаС1, СаС12, А12(804)3 и А1С13 (Ю" 5- 10″ ' моль/л).

— Показано, что при введении электролитов (НС1, Н2804, ИаО, СаС12, А12(804)3 и А1С13) с ростом их концентрации и понижением рН происходит увеличение размеров образующихся агрегатов СЛ, вызванное сжатием ДЭС и уменьшением электрокинетического потенциала частиц.

Практическая ценность.

Полученные данные могут быть использованы для оптимизации существующих и разработки новых систем выделения СЛ при очистке сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности, а также при прогнозировании образования донных отложений лигнинсодержащих примесей в водных объектах.

9. Результаты работы могут быть использованы для прогнозирования переноса лигнинсодержащих примесей в водных объектах и для оптимизации физико-химической доочистки сточных вод на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.П. Самоорганизация и структурная организация лигнина. Екатеринбург: УрО РАН, 2004. 270 с.
  2. М.И. Промышленное использование лигнина. Изд. 3-е, испр. и доп., М.: Лесн. пром-ть, 1983. 200 с.
  3. Технология целлюлозно-бумажного производства: в 3 т. Т. I. Сырье и производство полуфабрикатов. Ч. 2. Производство полуфабрикатов/ Всерос. НИИ целлюлоз.-бумаж. пром-сти (ВНИИБ) — редкол.: П. С. Осипов (отв. ред.) и др. СПб.: Политехника, 2003. 633с.
  4. С.М., Кодина Л. А. Геохимия лигнина. М.: Наука, 1975. 232 с.
  5. Г. Ф. Функциональный анализ лигнинов и их производных. Рига.: Зинатне, 1987. 230 с.
  6. Н.Н., Резников В. М., Елкин В. В. Реакционная способность лигнина. М.: Наука, 1976. 368 с.
  7. С. В. Демьянцева Е.Ю. Статистическое распределение размеров частиц смолы и сульфатного лигнина в водно-щелочном растворе // ЖПХ. 2005. Т. 78, № 3. С. 498−501.
  8. Norgren М., Edlund Н., Wagberg L. Aggregation of Lignin Derivatives under Alkaline Conditions. Kinetics and Aggregate Structure / Langmuir. No. 18, 2002. P. 2859−2865.
  9. Baumberger S., Lapierre C., Monties B. Utilization of pine kraft lignin in starch composites: impact of structural heterogeneity / J. Agric. Food Chem. No. 46, 1998. P. 2234−2240.
  10. Л.С. Структурная организация и свойства лигнина и целлюлозы травянистых растений семейства злаковых: автореф. дис.. д-ра хим. наук. Архангельск, 2008. 43с.
  11. Пилипенко А. Т, Фалендыш Н. Ф., Пархоменко Е. П. Состояние алюминия (III) в водных растворах // Химия и технология воды, 1982. Т. 4. № 2. С. 136−147.
  12. Драгинский B. JL, Алексеева Л. П., Гетманцев С. В. Коагуляция в технологии очистки природных вод. М.: Науч. изд., 2005. 576с.
  13. А.П., Сороченко В. Ф., Козликовский Я. Б., Гречко В. Й. Очистка воды основными хлоридами алюминия. Киев: Техшка, 1984. 136с.
  14. , Е.Д. Очистка воды коагулянтами. М.: Наука, 1977. 356 с.
  15. Н.П., Демьянцева Е. Ю., Клюбин B.B. О гетерогенности водно-щелочных растворов сульфатного лигнина и смолы древесины // Коллоид, журн., 2002. Т. 64., № 3. С. 427−429.
  16. Н.С., Тищенко Д. В. Изучение вязкости чисто водных растворов сульфатного лигнина //ЖПХ. 1970. № 5. С.1120−1126.
  17. Parks George A. The Isoelectric Points of Solid Oxides, Solid Hydroxides, and Aqueous Hidroxo Complex Systems / Chemical Reviews, 1965. No. 65. P. 177−198:
  18. Kosmulski M. The pH-Dependent Surface Charging and the Points of Zero Charge / Colloid and Interface Science, 2002. No.253. P. 77−87.
  19. И.Т. Физико-химическое обоснование автоматизации технологических процессов обработки воды. Киев: Наукова думка, 1975. 215 с.
  20. Stamm W., Morgan J. Chemical aspects of coagulation./ J. Amer. Water Works Assoc, 1962. V. 54. P.971−992.
  21. Д.Т., Кузнецов П. М., Фогилева P.С. Исследование способности лигнинаv связывать ионы тяжелых металлов // Журн. аналит. химии, 1974. Т.29. С.2295−2297.
  22. JI.H., Кравец Н. А., Артинов Н. Б. Взаимодействие лигнинных веществ с тяжелыми металлами // 7-ая Всесоюзная конференция по химии и использованию лигнина. Тезисы докладов. Рига, 1987. С. 142 144.
  23. Adhikari М., Chakravorty G., Hazra G.C. Fulvic acid metal complexes / J. Indian Soc. Soil Sci., 1972. V.20., No. 4. P. 311−321.
  24. JI.H. О природе и свойствах продуктов взаимодействия гуминовых кислот и гуматов с полутороокисями. // Почвоведение, 1954. № 1. С. 43−48.
  25. М.В. Разработка новых композиций алюминиевого коагулянта с целью повышения эффективности очистки природных вод от гумусовых веществ: автореф. дис.. канд. хим. наук. Киев, 1976. 22 с.
  26. М.В. Коллоидно-химические свойства гетерогенных систем на основе сульфатного мыла и продуктов его переработки: автореф. дис.. канд. хим. наук. Архангельск, 2007. 19с.
  27. С.Б., Селиванова Н. В., Труфанова М. В. Особенности поведения сульфатных лигнинов в растворах // III международная конференция «Физикохимия лигнина»: материалы. Архангельск, 2009. С. 87−99.
  28. С.Б., Труфанова М. В., Афанасьев Н. И., Селиванова Н. В. Поверхностно-активные свойства сульфатных лигнинов //ЖПХ. 2007. Т.80., № 11. С. 1807−1810.
  29. Norgren M., Edlund H. Stabilisation of kraft lignin solutions by surfactant additions / Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2001. V. 194. No. 1. P. 239−248.
  30. Shulga G, Shakels V., Aniskevicha O., Zakharova J., Skudra S. Interfacial properties of polyelectrolyte complexes incorporating kraft lignin 10(th) EWLP / Holzforschung, 2009. V. 63. No. 6. P. 711−714.
  31. Н. И. Селянина С.Б., Селиванова Н. В. Стабилизация эмульсии олеиновая кислота-вода сульфатными лигнинами различной природы //ЖПХ. 2008. Т.81., № 10. С. 1731−1735.
  32. С.Б., Селиванова Н. В. Гидрофильно-олеофильные свойства сульфатного лигнина // ЖПХ. 2007. Т. 80., № 7. С. 1170−1174.
  33. Н.М. Эколого-токсикологическая оценка опасности сульфатного лигнина для гидробионтов: автореф. дис.. канд. биол. наук. СПб., 1993. 24с.
  34. А.Б. Электроповерхностные свойства и агрегативная устойчивость сульфатного лигнина в растворах электролитов: дис.. канд. хим. наук. СПб., 1992. 182с.
  35. .Д., Вакорина Н. И., Чудинова Л. С., Попова Г. И. Щелочной сульфатный лигнин — ценное химическое сырье//. Химическая переработка древесины, реферативная информация. Архангельск, 1969. № 21. С. 1−3.
  36. Н.И. Исследование зависимости коагулирующей способности ионов свинца и алюминия от их состояния в растворе: дис.. канд. хим. наук. Л., 1983. 173 с.
  37. Т. Мембранная фильтрация / пер. с англ. М.: Мир, 1987. 464 с.
  38. М.Т., Цапюк Е. А. Ультрафильтрация. Киев: Наук, думка, 1989. 288 с.
  39. Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия, 1978. 251 с.
  40. В.П., Перепечкин Л. П., Каталевский Е. Е. Полимерные мембраны. М.: Химия, 1981. 232 с.
  41. Технологические процессы с применением мембран. / Под ред. Лейси Р., Лёба С. М.: Мир, 1976. 380 с.
  42. Ю.И. Барометрические процессы. М.: Химия, 1986. 272 с.
  43. С.Т., Каммермейер К. Мембранные процессы разделения. М.: Химия, 1981.463 с.
  44. А.Н., Власова O.JL, Царева C.B., Коликов В. М., Мчедлишвили Б. В. Ультрафильтрация на ядерных фильтрах. // Коллоид, журн. 1990. Т. 52., № 2. С. 323−330.
  45. Трековые наномембраны нового поколения // «В мире науки», национальный информационный центр по науке и инновациям. 2005. № 12 URL: http://www.sciam.ru/article/2841 / (дата обращения 15.03.2008).
  46. C.B. Динамическая мембрана при ультрафильтрации водных растворов сульфонола в присутстствии хлорида натрия// Структура и динамика молекулярных систем. Ч. 2. 2003. № 10. С. 128−130.
  47. Tizon В., Boivin Ph., Bayle S., Pradelle H., Bloch J.-F. Ultrafiltration treatment of coating effluents from, paper machine/ 91 Annual Meeting of PAPTAC. Montreal. PAPTAC. 2005. P. l 17−121.
  48. Kuula T. Mehr Effizient durch Wasserruckfurung/ Allg. Pap.-Rdsch. 2007. V. 131. No.ll.P: 25−26.
  49. Морева. Ю: Л., Алексеева H.C., Чернобережский Ю. М. Исследование зависимости размеров частиц водной дисперсии сульфатного лигнина от pH методом фильтрации на трековых мембранах // Целлюлоза Бумага Картон. 2010. №. 4. С. 54−56.
  50. Н.И., Тельтевская C.E., Макаревич H.A., Парфенова Л. П. Структура и физико-химические свойства лигносульфонатов. Екатеринбург: Уро РАН, 2005. 162 с.
  51. Т.В., Саидов С. С., Борышкевич Л. Д., Субботина З. Е., Кульский Л. А. Динамическое модифицирование ацетатцеллюлозных мембран полимерами // Химия и технология воды. 1986. Т. 8., № 2. С. 60−67.
  52. Лей И.З., Сарканен К. В. Выделение лигнинов и исследование их строения // Лигнины / Под ред. К. В. Сарканена и К. Х. Людвига. М.: Лесн. пром-сть, 1973. 487 с.
  53. Ю.Л., Алексеева Н. С., Чернобережский Ю. М. Гистограммы распределения частиц сульфатного лигнина по размерам в водных растворах при разных значениях рН // ЖПХ. 2010. Т. 83., № 7.С. 11 751 177
  54. Ю.Л., Алексеева Н. С., Чернобережский Ю. М. Влияние электролитов NaOH, НС1, NaCl и СаСЬ на агрегативную устойчивость водных дисперсий сульфатного лигнина по данным фильтрации через трековые мембраны // Коллоид, журн. 2011.Т. 73., № 3. С. 359−363.
  55. О.П., Елкин B.B. Достижения и проблемы химии лигнина. М.: Наука, 1973. 296 с.
  56. Ю.М., Дягилева А. Б. О возможном механизме очистки сточных вод от лигнина сульфатом алюминия // Коллоид, журн. 1993. Т.55., № 6. С.138−139.
  57. Ю.М., Атанесян A.A., Дягилева А. Б., Лоренцсон A.B., Лещенко Т. В. Влияние концентрации сульфатного лигнина на агрегативную устойчивость его водных дисперсий // Коллоид, журн. 2002. Т. 64., № 5. С. 704−707.
  58. Ю.М., Дягилева А. Б., Атанесян А.А, Лещенко Т. В. Влияние концентрации сульфатного лигнина на эффективность его коагуляционного выделения из водных растворов электролитов // ЖПХ. 2002. Т. 75., №.7. С. 1189−1192.
  59. Ю.М., Дягилева А. Б. Коагуляция водных растворов лигнина хлоридами натрия и кальция // Коллоид, журн. 1994. Т.56., № 2. С.287−289.
  60. Hem J.D., Roberson С.Е. / Geol. Surv. Water Supply Pap., A 1967. No. 1827. P. 3−8.
  61. Ю.Л., Чернобережский Ю. М. Исследование ультрафильтрационного выделения сульфатного лигнина из его разбавленных водных растворов в присутствии Al2 (SU4)3 Н ЖПХ. 2010. Т. 83., № 12. С. 1978−1981.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?