Розробка ресурсозберігаючих екологічно безпечних технологій перероблення стебел рослинної сировини у товари широкого вжитку. Разработка ресурсозберегающих экологично безопасных технологий переработки стеблей растительного сырья в товары широкого



Скачать 111.59 Kb.
Дата26.10.2016
Размер111.59 Kb.
Розробка ресурсозберігаючих екологічно безпечних технологій перероблення стебел рослинної сировини у товари широкого вжитку.
Разработка ресурсозберегающих экологично безопасных технологий переработки стеблей растительного сырья в товары широкого использования.
The elaboration resourse saving ecology safe technologies of processing of vegetal raw material stems in confumer goods.

1. Номер державної реєстрації теми - 0111U002489, НТУУ КПІ” – 2443-п


2. Науковий керівник – к.х.н., доц. Барбаш В.А., Барбаш В.А., Barbash V.A.

3. Суть розробки, основні результати.

(укр.)

Встановлено хімічний склад і мікроскопічну будови стебел представників недеревної рослинної сировини, що дозволило обґрунтувати доцільність їх перероблення у продукцію целюлозно-паперової, фармацевтичної і деревообробної промисловостей. Встановлено вплив основних технологічних параметрів (температури, тривалості, гідромодуля, витрат хімікатів) одержання волокнистих напівфабрикатів на їх показники якості (вихід, вміст залишкового лігніну, фізико-механічні характеристики), що дозволило із застосуванням математичних методів планування експерименту розрахувати адекватні рівняння регресії. Подальшим їх обробленням методом багатокритеріальної оптимізації з використанням узагальненої функції бажаності Харінгтона визначено оптимальні значення технологічних параметрів проведення процесів органосольвентних варінь та отримано показники якості недеревних волокнистих напівфабрикатів в точці оптимуму.

На основі проведених досліджень хімічного складу відпрацьованих органосольвентних щолоків розроблено технологічні схеми регенерації компонентів варильного розчину, що забезпечують їх використання у замкненому циклі із суттєвим скороченням витрат хімічних реагентів та об’ємів промислових відходів. Дослідним шляхом доведено доцільність вибілювання органосольвентної целюлози із відходів сільського господарства пероксидом водню без застосування шкідливих хлормістких сполук.

Встановлено композиційний склад картонно-паперової продукції з використанням органосольвентних недеревних волокнистих напівфабрикатів, що дозволяє одержати різні види паперу і картону, показники якості яких задовольняють вимогам чинних стандартів.

Встановлено оптимальні умови проведення стадії попереднього гідролізу рослинної сировини і розроблено нові технологічні схеми одержання мікрокристалічної целюлози із стебел недеревної рослинної сировини з використанням органосольвентного способу делігніфікації, застосуванням модифікованих схем вибілювання і гідролізу. Це дозволило запатентувати процес одержання із недеревної рослинної сировини мікрокристалічної целюлози з необхідними показниками якості.

Експериментально одержані зразки паливних брикетів із стебел недеревної рослинної сировини за фізико-хімічними показниками відповідають вимогам європейських стандартів. Розроблено нормативно-технічну документацію на виробництво паперу для друку з використанням вибіленої целюлози із стебел недеревної рослинної сировини.



(рос.)

Определен химический состав и микроскопическое строение стеблей представителей недревесного растительного сырья, что позволило обосновать целесообразность их переработки в продукцию целлюлозно-бумажной, фармацевтической и деревооб-рабатывающей промышленностей. Определено влияние основных технологических параметров (температуры, продолжительности, гидромодуля, расходов химикатов) получения волокнистых полуфабрикатов на их показатели качества (выход, содержание остаточного лигнина, физико-механические характеристики), что позволило с применением математических методов планирования эксперимента, рассчитать адекватные уравнения регрессии. Последующей их обработкой методом многокритериальной оптимизации с использованием обобщенной функции желательности Харрингтона определены оптимальные значения технологических параметров проведения процессов органосольвентных варок и получено показатели качества недревесных волокнистых полуфабрикатов в точке оптимума.

На основании проведенных исследований химического состава отработанных органосольвентных щелоков разработаны технологические схемы регенерации компонентов варочного раствора, что обеспечивает их использование в замкнутом цикле из существенным сокращением расходов химических реагентов и объемов промышленных отходов. Опытным путем доказано целесообразность отбелки органосольвентной целлюлозы из отходов сельского хозяйства пероксидом водорода без использования вредных хлорсодержащих компонентов.

Установлено композиционный состав картонно-бумажной продукции с использованием органосольвентных недревесных волокнистых полуфабрикатов, что позволяет получить разные виды бумаги и картона, показатели качества которых удовлетворяют требованиям действующих стандартов.

Установлены оптимальные условия проведения стадии предыдущего гидролиза растительного сырья и разработаны новые технологические схемы получения микрокристаллической целлюлозы из стеблей недревесного растительного сырья с использованием органосольвентного способа делигнификациии, применением модифицированных схем отбелки и гидролиза. Это позволило запатентировать процесс получения из недревесного растительного сырья микрокристалисеской целлюлозы с необходимыми показателями качества.

Экспериментально полученные образцы топливных брикетов из стеблей недревесного раститеотного сырья по физико-химическим показателям отвечают требованиям европейских стандартов. Разработана нормативно-техническая документация на производство бумаги для печати с использованием отбеленной целлюлозы из стеблей недревесного растительного сырья.



(англ)

Chemical composition and microscopic structure of stems of representatives of non-wood plant raw material were established, which allowed to prove the feasibility of processing them into production of pulp and paper, pharmaceutical and woodworking industries. Influence of main technological parameters (concentration, temperature and chemicals consumption) of obtaining pulp on quality indexes (yield, content of residual lignin, physical and mechanical properties) was studied. This allowed calculating adequate regression equations using mathematical methods of planning experiment. With further processing by method of multi criteria optimization using Harington’s generalized desirability functions optimal values of technological parameters of performing organosolv pulping were defined and quality indexes of non-wood pulp were received in optimum point.

Basing on previous investigations of organosolv liquors chemical composition technological schemes of components regeneration were created, allowing using them in closed cycle with significant decrease of chemicals consumption and industry wastes volumes. Feasibility of organosolv pulp from agricultural wastes bleaching using hydrogen peroxide without polluting chlorine compounds.

Composition of pulp and paper products using organosolv non-wood pulpproducts was defined, allowing obtaining different kinds of paper and cardboard with quality indexes, which meet the requirements of existing standards.

Optimal conditions of performing plant raw material prehydrolysis were defined and new technological schemes of obtaining microcrystal cellulose from non-wood raw material stems by organosolv pulping method and with usage of modified bleaching schemes and hydrolysis. It allowed to patent process of obtaining microcrystal cellulose from non-wood raw material stems by organosolv pulping method with required quality indexes.

Fuel briquettes samples obtained from stems of non-wood plant raw material meet the requirements of European standards in their physical and mechanical properties. Normative-technical documentation for production printing paper using bleached pulp from stems of non-wood plant raw material was developed.


4. Наявність охоронних документів на об’єкти права інтелектуальної власності.

1. Патент на корисну модель. №58262. Спосіб отримання органосольвентних волокнистих напівфабрикатів/ Барбаш В.А., Трембус І.В., Примаков С.П. – опубл. 11.04.2011 р. Бюл. №7.

2. Патент на корисну модель № 58268. Паливний брикет / Барбаш В.А., Шабанов М.В., Грабовський О.В. - опубл. 11.04.2011 р. Бюл. №7.

3. Патент на корисну модель. Спосіб отримання мікрокристалічної целюлози / Барбаш В.А., Трембус І.В., Нагорна Ю.М.Позитивне рішення № 24349/ЗУ/12 від 14.11.2012 р.


5. Порівняння зі світовими аналогами.

Результати відповідають світовому рівню виробництва товарів широкого споживання (паперу, картону, мікрокристалічної целюлози, паливних брикетів) за техніко-економічними і екологічними показниками, значно розширяють сировинну базу целюлозно-паперової, фармацевтичної, хімічної, деревообробної промисловостей за рахунок залучення у виробництво відходів переробки щорічно відновлюваної сільськогосподарської рослинної сировини.


6. Економічна привабливість для просування на ринок.

Впровадження розроблених технологій одержання волокнистих напівфабрикатів із стебел недеревної рослинної сировини зменшує витрати більш дорогої деревини та навантаження на довкілля за рахунок екологічно безпечних органосольвентних способів делігніфікації рослинної сировини. Собівартість виробництва 1 тонни недеревних волокнистих напівфабрикатів на 15…25 % менша ніж традиційних волокнистих напівфабрикатів із деревини, відсутні викиди шкідливих діоксинів, фуранів і сполук сірки, які характерні для традиційних сульфатного і сульфітного способів одержання целюлози.

Виробництво мікрокристалічної целюлози яз вітчизняної рослинної сировини частково вирішує проблему імпортного заміщення, зменшує вартість продукції підприємств фармацевтичної і хімічної промисловості.

Застосування розробленої технології одержання паливних брикетів дозволяє значно збільшити об’єми первинних енергоресурсів за рахунок розширення номенклатури дешевої щорічно відновлюваної рослинної сировини, зменшити споживання традиційних паливно-енергетичних ресурсів (кам’яне вугілля, нафта, газ, деревина) та викидів в навколишнє середовище шкідливих сірковмісних сполук і золи з вмістом важких металів.


7. Потенційні користувачі (галузі, міністерства, підприємства, організації).

Розроблені технології одержання товарів широкого споживання найдуть застосування на підприємствах целюлозно-паперової, фармацевтичної, хімічної, деревообробної промисловостей під час модернізації існуючих і введення нових промислових потужностей з виробництва товарів широкого вжитку (різних видів паперу і картон, мікрокристалічної целюлози як наповнювача для лікарських пігулок та інертного носія стоматологічних матеріалів і гігієнічних серветок; паливних брикетів для застосування на підприємствах комунального господарства і приватних будинків, а також при виконанні інноваційного проекту Наукового парку «Київська політехніка» «Створення комплексних технологічних ліній з переробки побутових і промислових відходів» пріоритетного напрямку «Енергетика сталого розвитку».



8. Стан готовності розробки.

Розроблені ресурсозберігаючі технології одержання товарів широкого вжитку (картонно-паперової продукції, мікрокристалічної целюлози та паливних брикетів) із різних представників недеревної рослинної сировини готові до промислового впровадження.



9. Існуючі результати впровадження.

Розроблені технології одержання товарів широкого споживання пройшли випробування на ВАТ «Дніпропетровська паперова фабрика» та рекомендовані для впровадження на підприємствах целюлозно-паперової та ряду суміжних галузей. Інформацію про результати розробки передано до Асоціації українських виробників картонно-паперової продукції «УкрПапір» для їх використання при створенні нових та модернізації існуючих потужностей підприємств галузі. Отримано акт впровадження результатів НДР на одному із вітчизняних підприємств деревообробної галузі з виробництва паливних брикетів.

Результати роботи впроваджено у навчальний процес при викладанні дисциплін «Хімія деревини та синтетичних полімерів» (розділ «Нетрадиційні способи делігніфікації»), «Технологія виробництва плит» (розділ «Особливості використання недеревної рослинної сировини»), «Хімічна переробка недеревної рослинної сировини», при виконанні нових лабораторних робіт з курсу «Методи досліджень процесів одержання та переробки волокнистих напівфабрикатів»: «Одержання целюлози із недеревної рослинної сировини», «Переробка рослинних волокон на целюлозу для хімічної промисловості», захищено 7 магістерських і дипломних робіт студентами спеціальності «Хімічна технологія переробки деревини та рослинної сировини» кафедри Е та ТРП. Матеріали роботи увійшли до докторської дисертації "Ресурсозберігаючі процеси перероблення недеревної рослинної сировини у целюлозовмісну продукцію" та монографію "Перероблення недеревної рослинної сировини".
10. Назва підрозділу, телефон, е-mail.

НТУУ «КПІ», інженерно-хімічний факультет, кафедра екології та технології рослинних полімерів. Тел. 236-60-83, 406-81-18. Е-mail.: v.barbash @ kpi. ua


11. Перелік публікацій з матеріалами досліджень за період виконання розробки:

  1. Барбаш В.А. Бумага и картон из сиды многолетней / В.А. Барбаш, И.В. Трембус, В.М. Шевченко, Д.Б. Рахметов // Упаковка. – 2011. - №1. – с. 22-23.

  2. Барбаш В.А. Використання регенерованого розчинника для одержання волокнистих напівфабрикатів / В.А. Барбаш, І.В. Трембус, Т.В. Габінет // Вісник НТУУ „КПІ” хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження. – 2011. - №1. – с. 88-91.

  3. Барбаш В.А. Потенціал недеревної рослинної сировини для виробництва паперу і картону / В.А. Барбаш // Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість. – 2011. - №1 (37). – с. 171-180.

  4. Барбаш В.А., Шабанов М.В., Грабовський О.В., Рахметов Д.Б. Паливні брикети із відходів рослинної сировини / Экотехнологии и ресурсосбережение.- 2011, № 1, с. 46-49

  5. Дейкун І.М. Получение целлюлозы из короткого льняного волокна окислительно-органосольвентной делигнификацией / І.М. Дейкун, В.А. Барбаш, В.В. Пойда // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2011. - №5. – с. 22-25.

  6. Барбаш В.А. Обґрунтування виробництва паперу і картону із недеревної рослинної сировини. Наукові вісті НТУУ «КПІ», 2011, №6, с. 148-153

  7. Оксентюк Н.М. Органосольвентна делігніфікація стебел конопель / Н.М. Оксентюк, І.В. Трембус, В.А. Барбаш // Екологія. Людина. Суспільство: XІV Міжнародна науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених, 18-22 травня 2011 р.: тези доповідей. – Київ, 2011. – С. 194.

  8. Габінет Т.В. Використання відпрацьованого органосольвентного щолоку / Т.В. Габінет, І.В. Трембус, В.А. Барбаш // Екологія. Людина. Суспільство: XІV Міжнародна науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених, 18-22 травня 2011 р.: тези доповідей. – Київ, 2011. – С. 170-171.

  9. Барбаш В.А. Бумага для гофрування із органосольвентних волокнистих напівфабрикатів / В.А. Барбаш, І.В. Трембус, Ю.М. Нагорна // Новітні технології пакування. VII науково-практична конференція молодих вчених: тези доповідей. – Київ, 24 лютого 2011. – с. 5-6.

  10. Барбаш В.А. Хімічний склад нових представників недеревної рослинної сировини / В.А. Барбаш, І.В. Трембус, Ю.Я. Нікітюк // Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів. VIII всеукраїнська науково-практична конференція студентів, аспірантів і молодих вчених 20 – квітня 2011 р.: тези доповідей. – Київ, 2011. – С. 127.

  11. Barbash V.A. Peracetic acid pulp from annual plants / V.A. Barbash, V.V. Poyda, I.M. Deykun // Cellulose Chemiatry and Technology. – 2011. - №45 (9-10). – р. 613-618.

  12. Барбаш В.А. Обгрунтування методології оцінки ефективності процесів делігніфікаії рослинної сировини / Барбаш В.А. // Наукові вісті НТУУ „КПІ”. – 2011. - №5. – с. 155-160.

  13. Примаков С.П., Барбаш В.А., Черьопкіна Р.І. Виробництво сульфатної целюлози і вибілювання целюлози. Навчальний посібник. К.. ЕКМО, 2011.-290 с.

  14. Пойда В.В., Барбаш В.А. Дослідження процесу варіння недеревної рослинної сировини лужно-сульфітно-спиртовим способом делігніфікації/ Збірка тез доповідей XIV Міжнародної науково-практичної конференції студ., аспірантів та молодих вчених «Екологія. Людини. Суспільство» (18-22 травня 2011 р., Київ), с.195.

  15. Когутенко Н.А., Залітайло Б.М., Дейкун І.М., Барбаш В.А. Одержання волокнистих напівфабрикатів із соломи сорго багаторічного натронним способом делігніфікації/ Збірка тез XIV Міжнародної науково-практичної конференції студ., аспірантів та молодих вчених«Екологія. Людини. Суспільство» (18-22 травня 2011 р., Київ), с.58

  16. Барбаш В.А. Трембус И.В., Нагорна Ю.М., Шевченко В.М. Бумага из стеблей кукурузы // Упаковка, 2012, № 2, с. 22-26.

  17. Barbash V.A., Trembus I.V., Nagorna U.M. Pulp obtaining from corn stalks // Chemistry & chemical technology, 2012, № 1, р. 83-87.

  18. Барбаш В.А., Примаков С.Ф., Трембус И.В., Нагорная Ю. Н. Органосольвентная делигнификация стеблей кеукурузы // Химия растительного сырья. 2012, №1, с. 45-50.

  19. Барбаш В.А., Трембус І.В. Обгрунтування методики визначення вмісту холоцелюлози в недеревній рослинній сировині //. Наукові вісті НТУУ «КПІ», 2012, № 1, с.132-136.

  20. В.А. Барбаш, И.В. Трембус, Н.Н. Оксентюк, С.Ф.Примаков. Альтернативное сырье для получения органосольвентных волокнистых полуфабрикатов / Экотехнологии и ресурсосбережение. 2012, № 1, с.27-32.

  21. В.А. Барбаш Методология сравнения эффективности процессов делигнификации растительного сырья. Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: Материалы V Всероссийской конференции с междунар. участием, 24-26 апр. 2012. / под.. ред.. Н.Г. Базарновой, В.И. Маркина.- Барнаул : узд-во Алт. ун-та, 2012. – 533 с. (с. 67-69)

  22. Семенюк А.В., Алушкін С.В., Утченко Р.Є., Трембус І.В., Барбаш В.А. Мікроскопічна будова рослинної сировини. Зб. тез ІІ Міжнародної наук. – практ. конференції cтудентів, аспірантів і молодих вчених «Ресурсозберігаючі технології та обладнання», 01-04 квітня 2012, с.104-105.

  23. Нікітюк Ю.Я., Трембус І.В., Барбаш В.А. Хімічний склад представників рослинної сировини. Зб. тез ІІ Міжнародної наук. – практ. конференції cтудентів, аспірантів і молодих вчених «Ресурсозберігаючі технології та обладнання», 01-04 квітня 2012, с. 92-93.

  24. І.М. Дейкун, В.А. Барбаш, В.В. Пойда. Одержання волокнистого напівфабрикату окисною делігніфікацію короткого лляного волокна // Вісник Національного технічного університету України «КПІ». Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження. Науковий збірник.- 2011.-№2(8).- С.28-32.

  25. І.М. Дейкун, В.А.Барбаш, Н.А. Когутенко. Одержання і використання волокнистих напівфабрикатів із соломи сорго багаторічного// Вісник Національного технічного університету України «КПІ». Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження. Науковий збірник.- 2012.-№1(9).-С.83-87.

  26. Барбаш В.А., Трембус І.В., Оксентюк Н.М. Сольволізна делігніфікація стебел кенафу і сорго цукрового // Наукові вісті НТУУ «КПІ», 2012, № 3, с.93-97.

  27. Грабовський О.В., Калинич І.М., Барбаш В.., Шабанов М.В., Рахметов Д.Б. Паливні брикети із відходів рослинної сировини/ Збірник наукових праць з проблем матеріа-льних резервів. Київ, 2012, с. 166- 173.

  28. Грабовський О.В., Барбаш В.., Шабанов М.В. Огнезащищенные прессованные строительные плиты из растительного сырья / Збірник наукових праць з проблем матеріа-льних резервів. Київ, 2012, с. 174-180.

  29. Барбаш В.А., Зінченко В.О., Трембус І.В. Ресурсозберігаючі технології перероблення стебел міскантуса / Наукові вісті НТУУ «КПІ», 2012, № 5, с. 35-39.

12. Фото



Фото мікрокристалічної целюлози (Юля)





База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница