Определение примесей в технических целлюлозах

РЕФЕРАТ

На тему

Определение примесей в технических целлюлозах

Москва, 2009

Введение

Присутствие в технической целлюлозе различных примесей, таких, как минеральные вещества, смолы и жиры, остаточный лигнин и пентозаны, характеризует степень ее чистоты и определяет возможность дальнейшей переработки целлюлозы в различные ее производные. Все нецеллюлозные примеси, по существу, являются нежелательными и количество их в целлюлозе для химической переработки должно быть минимальным. Отрицательное их влияние на технологический процесс переработки и свойства готовых искусственных волокон и пленок изучено и освещено в литературе достаточно подробно.

Зольность целлюлозы существенно влияет на процессы получения вискозных и ацетатных волокон и пленок. Даже незначительное повышение общего содержания золы в целлюлозе приводит к нарушению режима производства эфиров целлюлозы и ухудшению свойств готовой продукции. При использовании целлюлозы для химической переработки имеет значениемассовая доля золы, но и ее состав.

Ионы металлов переменной валентности оказывают сильное влияние на окислительную деструкцию целлюлозы во время предсозревания щелочной целлюлозы в процессе получения вискозного волокна. Соединения кальция и кремния ухудшают процесс фильтрации вискозы. Кроме того, соли кальция способствуют увеличению засоряемости фильер вследствие образования гипса во время формования волокна, что приводит к обрыву нити.

Реакционная способность целлюлозы при ацетилировании также в значительной степени зависит от содержания в ней различных солей. Даже небольшие количества сульфатов, особенно сульфата магния, присутствующих в целлюлозе, снижают скорость ацетилирования, тогда как силикаты и другие соли марганца ускоряют реакцию. Катионы натрия, железа и меди вызывают помутнение растворов ацетатов целлюлозы. В присутствии зольных элементов происходят заметные изменения и в растворах нитратов целлюлозы. Например, щелочноземельные и поливалентные металлы повышают вязкость концентрированных растворов. Вследствие вышеизложенного в целлюлозах для химической переработки содержание золы согласно требованиям стандартов не должно превышать 0,07...0,12%.

Содержание золы в беленых и небеленых целлюлозах, идущих на производство бумаги и картона, не нормируется, за исключением целлюлозы для выработки электроизоляционных бумаги и картонов. Присутствие в целлюлозах солей, являющихся сильными электролитами, понижает диэлектрические свойства целлюлозы, что имеет отрицательное значение при ее использовании для электроизоляционных видов бумаги. Зольность целлюлозы для электроизоляционных бумаги и картона не должна превышать 0,25 и 0,51%, соответственно.

Повышенное содержание смол и жиров в целлюлозе, применяемой для получения вискозного волокна, нежелательно по нескольким причинам. Прежде всего эти примеси вызывают увеличение содержания воздуха в вискозе, повышают стабильность его пузырьков и тем самым затрудняют процесс их удаления из вискозы. Кроме того, жиры и смолы засоряют отверстия фильер, а при сушке волокна разлагаются и остаются на нем в виде желтых пятен. Однако в литературе имеются и противоположные мнения. Отмечается, что вискоза, полученная из целлюлозы, не содержащей смол и жиров, труднее фильтруется. Поэтому остаточная массовая доля смолы в целлюлозе для вискозообразования должна быть не менее 0,06%, но и не более 0,3%. В процессе ацетилирования содержащиеся в целлюлозе смолы и жиры в значительной мере определяют желтую окраску ацетата целлюлозы.

Лигнин, остающийся в целлюлозе, как правило, понижает ее реакционную способность, ухудшает ее набухание и растворимость полученных эфиров. С увеличением содержания остаточного лигнина замедляется окислительный распад макромолекул целлюлозы в процессе предсозревания щелочной целлюлозы, повышается жесткость искусственных волокон.

Большое влияние как на свойства целлюлозы, так и на качество искусственных волокон и пленок оказывают гемицеллюлозы. Вследствие меньшей длины цепей они легко переходят в раствор при мерсеризации и загрязняют щелочь, а это влечет за собой необходимость ее очистки и, следовательно, усложнение технологического процесса. Маннаны и ксиланы, несмотря на более высокую скорость ацетилирования по сравнению с целлюлозой, образуют ацетаты с низкой растворимостью, что приводит к помутнению растворов ацетатов целлюлозы. Гемицеллюлозы влияют и на вязкость растворов ацетатов целлюлозы.

Таким образом, определение примесей целлюлозы является одним из необходимых условий для характеристики целлюлозы для химической переработки.

1. Определение содержания золы

Количество золы в целлюлозе характеризует содержание в ней минеральных веществ, состав которых обусловлен используемой древесиной, солями жесткости воды, применяемой в технологическом процессе варки и отбелки, механическими загрязнениями из растворов химикатов и используемого оборудования. Метод определения общего содержания золы основан на сжигании и прокаливании навески целлюлозы при определенной температуре до полного удаления углерода. Содержание отдельных элементов в полученной золе целлюлозы определяют с помощью химического и спектрального методов.

Спектральным методом определяют содержание катионов в золе целлюлозы, предназначенной для химической переработки и производства электротехнической бумаги. Сущность метода заключается в сжигании пробы исследуемой золы целлюлозы в ду