Способ получения целлюлозы

Способ касается получения целлюлозы, относится к области целлюлозно-бумажного производства и может быть использован при получении волокнистых полуфабрикатов из однолетних растений, в частности из шелухи и/или соломы риса. Из рисовой соломы и/или рисовой шелухи предварительно удаляют диоксид кремния путем обработки сырья раствором NaOH 20-60 г/л при температуре не менее 70°С в течение не менее 20 мин. Затем целлюлозную массу промывают водой до нейтральной реакции. Обескремненное сырье далее подвергают процессу делигнификации в смеси ледяной уксусной кислоты и пероксида водорода в присутствии молибдата натрия. Техническим результатом является улучшение качества получаемого целлюлозного материала и расширение сырьевой базы. 2 табл.

 

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажного производства, может быть использовано при получении волокнистых полуфабрикатов из однолетних растений, в частности из шелухи и соломы риса.

Известен способ получения целлюлозного материала из однолетних растений путем щелочной варки в водном растворе едкого натра и сульфида натрия при температуре 150...160°С под давлением [Непенин Ю.Н. Технология целлюлозы. т.2, М.: Лесная промышленность, 1990 г.]. Однако высокое содержание минеральных компонентов (SiO₂), переходящих в процессе варки в раствор в виде малорастворимых силикатов по реакции (1), что приводит к существенному снижению выхода и качества продукта (снижение степени белизны, увеличение содержания остаточного лигнина), а также к возникновению силикатных отложений на поверхностях технологического оборудования по реакции (2).

Известен способ получения целлюлозного материала из измельченной древесины в смеси ледяной уксусной кислоты и пероксида водорода в присутствии катализатора, в качестве которого могут быть использованы вольфрамат или молибдат натрия при нагревании [RU №2042004, МПК D21C 3/04, 1995].

Однако этот способ не приемлем для сырья, содержащего соединения кремния. В условиях варочного процесса по данной технологии диоксид кремния, находящийся в сырье, в кислой среде образует продукт Н₂SiO₃, который не растворяется и не переходит в варочный раствор, остается в целлюлозном материале, увеличивая таким образом зольность, ухудшая делигнификацию и, как следствие, приводит к низким показателям белизны получаемого продукта.

Задачей изобретения является улучшение качества получаемого целлюлозного материала (повышение белизны) за счет снижения кремнийсодержащих соединений и расширение сырьевой базы.

Поставленная задача решается тем, что в качестве сырья используют рисовую солому и/или рисовую шелуху, из которой предварительно удаляют диоксид кремния путем обработки сырья раствором NaOH 20÷60 г/л при температуре не менее 70°С в течение не менее 20 мин, с последующей промывкой целлюлозной массы водой до нейтральной реакции.

Обескремненное сырье далее подвергают процессу делигнификации в смеси ледяной уксусной кислоты и пероксида водорода (25%) при соотношении 1:1 в присутствии молибдата натрия.

Заявленный способ иллюстрируется следующими примерами.

Рисовую солому (содержание SiO₂ 11,5%) и рисовую шелуху (содержание SiO₂ 15,0%) обрабатывали щелочью (10-60 мл г/л) при 50-100°С в течение 30-120 мин.

Содержание SiO₂ в сырье после обработки определяли по стандартной методике гравиметрическим методом [ГОСТ 9428-73. Реактивы: Кремний (IV) оксид]. Полученные результаты представлены в табл.1.

Из данных, представленных в табл.1, видно, что удаление диоксида кремния из рисовой соломы и рисовой шелухи происходит при следующих существенных условиях: содержание щелочи 20÷60 г/л, температура обработки ≥70°С, продолжительность ≥20 мин (примеры 12-29).

Для оптимальных условий (соответствующих удалению более 90% SiO₂) проведены варки целлюлозы. Диоксид кремния удаляют при концентрации 40 г/л, температуре 90°С и продолжительности 60 мин (пример 19, 27).

Варка обескремненного сырья

Процесс варки обескремненного сырья ведут в смеси ледяной уксусной кислоты и пероксида водорода (25%) при соотношении 1:1 в присутствии катализатора Na₂MoO₄ (5% от массы абсолютно сухого обескремненного сырья) в одну стадию при температуре 90°С и гидромодуле 10:1. Результаты варки представлены в табл.2.

Таблица 2
Влияние условий варки на качество получаемой целлюлозы
№ примера	Сырье	Предварительная обработка	Выход, %	Белизна,%	Остаточный лигнин,%
30	Плодовые оболочки риса (шелуха, лузга)	нет	47,5	62	4,8
31	есть	53,4	68	3,5
32	Рисовая солома	нет	65,3	65	4,5
33	есть	75	71	2,5

Как видно из представленных данных (табл.2), предварительное удаление из исходного сырья диоксида кремния щелочным раствором приводит к увеличению белизны, снижению содержания остаточного лигнина при варке рисовой шелухи (примеры 30, 31) и рисовой соломы (примеры 32, 33).

Как свидетельствуют данные табл.2. (пример 31, 33), предварительное удаление кремнийсодержащих соединений позволяет получить целлюлозосодержащий материал по белизне, близкой к полуфабрикатам, полученным из технологической щепы. Аналогичные результаты были получены при использовании смеси в различных соотношениях рисовой соломы и рисовой шелухи.

По нашему мнению это связано со снижением содержания не только SiO₂, но и лигнина при предварительной обработке растительного сырья, что способствует улучшению варочного процесса за счет лучшего доступа компонентов варочного раствора к лигноцеллюлозному материалу и вследствие этого более селективному удалению лигнина, повышению степени белизны, и, кроме того, увеличению выхода целлюлозного материала.

Способ получения целлюлозы путем варки исходного сырья смесью ледяной уксусной кислоты и пероксида водорода в присутствии катализатора при нагревании, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют рисовую солому и/или рисовую шелуху, предварительно подвергнутые химической обработке раствором NaOH с концентрацией 20÷60 г/л при температуре не менее 70°С в течение не менее 20 мин, с последующей промывкой водой до нейтральной реакции.