Междисциплинарный курс: Наноцеллюлоза и наноцеллюлозные материалы

Междисциплинарный курс: Наноцеллюлоза и наноцеллюлозные материалы.

Раздел 1. Наноцеллюлоза.

Тема 1.3. Бактериальная наноцеллюлоза.

Практическая работа: Получение НКЦ из МКЦ древесного происхождения ферментативным способом.

Ферменты – это катализаторы биологического происхождения, вещества, ускоряющие химические реакции, необходимые для жизнедеятельности организма. Для фермента характерна высокая специфичность, т. е. способность превращать только определенный тип субстрата. Это свойство никогда не достижимо в случае химических катализаторов. То обстоятельство, что ферменты катализируют лишь определенные индивидуальные реакции, позволило использовать их при отбелке целлюлозы.

В технологии производства НКЦ дезинтеграция клеточных стенок на фибриллы осуществляется методами сильного кислотного гидролиза и механического разделения под высоким давлением. Ферментативная обработка облегчает разделение стенки волокна на нанофибриллы, которые имеют большую среднюю молекулярную массу и большее отношение длины к толщине, чем при кислотном гидролизе.

Основная цель отбелки целлюлозы с участием ферментов направлена на снижение расхода химикатов в процессе отбелки и уменьшения содержания адсорбируемого органического галогена (АОХ) в сточных водах.

Цель: Оценка НКЦ, полученной ферментативным способом, из древесной целлюлозы. Анализ расхода реагентов.

План проведения

1. Контроль качества исходного сырья (ферментативная древесная целлюлоза) согласно требований нормативных документов:

ГОСТ 9571-89  Целлюлоза сульфатная беленая из хвойной древесины. Технические условия.

ГОСТ 6840-78  Целлюлоза. Метод определения содержания альфа-целлюлозы

ГОСТ 6841-77  Целлюлоза. Метод определения смол и жиров

ГОСТ 7004-93  Целлюлоза. Отбор проб для испытаний

ГОСТ 7516-75  Метод определения набухания

ГОСТ 10070-74  Целлюлоза и полуцеллюлоза. Метод определения степени делигнификации

ГОСТ 13525.1-79 Полуфабрикаты волокнистые, бумага и картон. Методы определения прочности на разрыв и удлинения при растяжении

ГОСТ 13525.2-80 Полуфабрикаты волокнистые, бумага и картон. Метод определения прочности на излом при многократных перегибах

Результаты оценки качества сырья занести в таблицу 1.

Таблица1.

Наименование сырья	Гос. стандарт	Показатели, обязательные для проверки	Регламентируемые показатели	Фактические показатели
Целлюлоза марки ХБ-0		1. Механическая прочность при размоле в мельнице ЦРА до 60° ШР:
ГОСТ 13525.1	Разрывная длина, км, не менее	9,0
ГОСТ 13525.2	Прочность на излом при многократных перегибах, число двойных перегибов, не менее	1300
ГОСТ 7690	2. Белиза, %, не менее	90
Визуально	3. Сорность, шт,, для соринок площадью:
От 0,1 до 1 мм2 включ., не более	25
Свыше 1 до 2 мм2 включ., не более	0
Свыше 2 до 3 мм2 включ., не более	0
Свыше 3 мм2 включ., не более	0
ГОСТ 12523	4. рН водной вытяжки	5,5 – 7,0
ГОСТ 16932	5. Влажность, %, не более	20

2. Контроль качества технологических вод оценить по нормативным документам:

ГОСТ Р 51232-98 (2002): Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества

ГОСТ 6709-72: Вода осмотическая

3. Соблюдение всех требований технологического процесса получения гидролизным способом НКЦ из свекловичного жома согласно внутренней методике -НТ» на пилотной установке.

4. Оценка остатков реагентов в сточных водах после технологических стадий. Количественную оценку проводят методом титрования. Данные занести в Таблицу 2.

Таблица 2.

№ п/п	Сточные воды после стадии	Анализируемый параметр	Значение параметра
1	Первый кислотный гидролиз	Количество свободной кислоты, мл
2	Первый щелочной гидролиз	Количество свободной щелочи, мл
3	Второй щелочной гидролиз	Количество свободной щелочи, мл
4	Второй кислотный гидролиз	Количество свободной кислоты, мл

5. Сравнение полученных данных Таблицы 2 с данными по остаточному содержанию реагентов в сточных водах при получении НКЦ из древесной целлюлозы гидролизным способом. Данные занести в Таблицу 3. Колонку 4 Таблицы 3 заполнить по результатам Лабораторной работы: «Получение НКЦ из МКЦ древесного происхождения гидролизным способом».

Таблица 3.

№ п/п	Сточные воды после стадии	Анализируемый параметр	Значение параметра при получении гидролизной НКЦ	Значение параметра при получении ферментной НКЦ
1	2	3	4	5
1	Первый кислотный гидролиз	Количество свободной кислоты, мл
2	Первый щелочной гидролиз	Количество свободной щелочи, мл
3	Второй щелочной гидролиз	Количество свободной щелочи, мл
4	Второй кислотный гидролиз	Количество свободной кислоты, мл

6. Большее содержание реагентов в сточных водах свидетельствует о меньшем расходе реагентов в химической реакции. Сделать вывод о том, что на получения НКЦ из древесной целлюлозы ферментативным способом расходуется меньше реагентов, чем а получение НКЦ из древесной целлюлозы гидролизным способом.