Выделение целлюлозы из древесины (варка целлюлозы)

При выделении из древесины целлюлозы или, точнее, целлюлозы вместе с химически связанными с ней другими полисахаридами, необходимо применять такую обработку, при которой растворяется не только лигнин, но и легко гидролизуемые полисахариды. При получении древесной целлюлозы для химической переработки необходимо не только удалить примеси, но и разрушить некоторые эле.менты морфологической структуры волокна, в частности — срединную пластинку клеточной стенки. Технологический процесс выделения целлюлозы из древесины состоит из ряда операций, из которых основное значение имеют варка древесины и отбелка полученной целлюлозы. В отдельных случаях при получении целлюлозы, содержащей минимальное количество примесей и пригодной для химической переработки, перед варкой проводят предварительный гидролиз древесины, обрабатывая ее [c.148]

Для выделения целлюлозы щелочными способами (натронный и сульфатный) могут быть использованы все виды древесины хвойных и лиственных пород, так как в процессе варки в раствор переходят жиры и смолы, а также кремнезем, содержащийся в золе древесины. [c.658]

Целлюлоза — главная составная часть стенок клеток высших растений, В стеблях однолетних растений (камыш, кукуруза, подсолнечник) ее содержится 30—40%, в древесине — 40—50%, хлопчатнике — 97—98%. Выделение целлюлозы производится разрушением или растворением нецеллюлозных компонентов путем сульфитной варки и натронной или сульфатной варкой. В первом случае древесину 4—12 ч обрабатывают под давлением и при нагревании до 135—150° С варочной кислотой с pH 1,5—2,5, содержащей 3— 6% свободного 80 2 и около 2% связанного в бисульфит кальция, магния, натрия или аммония. При этом лигнин сульфируется и переходит в раствор в виде лигносульфонатов. Часть гемицеллюлоз гидролизуется, образующиеся олиго- и моносахариды растворяются. При натронной варке щепу 5—6 ч при 170—175° С под давлением обрабатывают 4—6% каустика, при сульфатной варке — смесью его с сульфитом натрия. При этом происходит растворение лигнина, растворение и гидролиз части гемицеллюлоз и превращение образующихся сахаров в оксикислоты (молочную, сахариновую и др.) и кислоты (муравьиную). Смоляные и высшие жирные кислоты (абиетиновая, линолевая, линоленовая и др.) переходят в варочный щелок в виде натриевых солей (сульфатное мыло). [c.157]

Проявление этого свойства гемицеллюлоз во время сульфитной варки целлюлозы не вызывает сомнения. Так, в работе [17 было показано, что хлопковая целлюлоза, сорбирует выделенные из сульфитного щелока гемицеллюлозы. Было замечено, что этот процесс легче протекает при повышенных температурах. В присутствии щелочи сорбция гемицеллюлоз снижается. После промывки волокон целлюлозы с сорбированными гемицеллюлозами 10%-ным холодным едким натром гемицеллюлозы удаляются полностью. При промывке водой сорбированные гемицеллюлозы не удаляются. Особенно ярко это явление проявляется при стабилизации глюкоманнана в условиях двухступенчатой сульфитной варки хвойной древесины. [c.357]

Все эти принципы выделения компонентов в чистом виде используются в химическом анализе древесины прямыми методами, а некоторые из них также и в промышленных способах делигнификации. В производстве технических целлюлоз используют сульфитные и щелочные способы делигнификации растительного сырья (так называемая варка целлюлозы), а также делигнификацию действием окислителей для отбелки технических целлюлоз и в окислительных способах варки целлюлозы, что будет рассматриваться в соответствующих разделах (см. главу 13). [c.187]

ВЫДЕЛЕНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ (ВАРКА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ] [c.171]

Для выделения целлюлозы принципиально может быть использован любой вид древесины, однако пока применяется преимущественно хвойная. Это объясняется тем, что в ней содержится меньше пентозанов, трудно удаляемых в процессе варки. [c.169]

На состав и свойства (в частности, на реакционную способность) выделяемой целлюлозы влияет также местонахождение древесины в стволе [1]. Например, целлюлоза, выделенная из основания ствола, содержит после варки и отбелки в одних и тех же условиях больше лигнина и обладает более высоким молекулярным весом и меньшей полидисперсностью, чем целлюлоза, выделенная из вершины ствола. Целлюлоза, полученная из древесины, находящейся в середине дерева, содержит больше лигнина и пентозанов и обладает более высокой степенью полимеризации, чем выделенная из заболони на той же высоте дерева). Это необходимо учитывать при подборе баланса, используемого для получения высококачественной однородной целлюлозы. [c.171]

При сульфитном методе выделения целлюлозы варка древесины производится под давлением в котлах объемом 200—300 м , а иногда 350—400 м . В котел, кроме щепы, загружаются раствор бисульфита кальция и другие реагенты. [c.171]

При выделении целлюлозы другими методами подготовительные процессы (подбор баланса, измельчение и сортировка) остаются те же, но изменяются реагенты, применяемые для обработки древесины, и условия проведения варки. [c.174]

Как правило, древесина, применяемая для выделения целлюлозы сульфатным способом, подвергается предварительному гидролизу для облегчения удаления полиоз при последующей варке. [c.174]

При выделении целлюлозы из древесины сульфатным способом или при применении новых методов варки для получения целлюлозы, пригодной для производства химических волокон, могут быть использованы хвойная и лиственная древесины, в частности буковая. [c.187]

Технологический процесс выделения целлюлозы из древесины состоит из следующих основных операций 1) подготовка древесины (подбор баланса и измельчение) 2) варка древесины 3) промывка целлюлозы после варки 4) отбелка целлюлозы 5) промывка 6) сушка. [c.188]

На состав и свойства (в частности, на реакционную способность) выделяемой целлюлозы влияет также местонахождение древесины в стволе . Например, целлюлоза, выделенная из основания ствола, содержит после варки и отбелки в одних и тех же условиях больше лигнина и обладает более высоким молекулярным весом и меньшей полидисперсностью, чем целлюлоза, выделенная из вершины ствола. Целлюлоза, полученная из древесины, находящейся в середине дерева, содержит [c.188]

Деструкция целлюлозы в процессе предсозревания происходит значительно равномернее и полидисперсность ее меньше, чем в результате снижения молекулярного веса в процессе варки или отбелки при выделении целлюлозы нз древесины . [c.285]

Методы выделения целлюлозы из древесины различаются по условиям проведения процесса варки древесины и по характеру реагентов, применяемых для этой обработки. [c.149]

Наибольшее промышленное значение имеют сульфитный, натронный и сульфатный способы варки. В последнее время начинают приобретать практическое значение новые методы выделения целлюлозы из древесины. Из этих методов наибольший интерес представляют хлорно-щелочной и азотнокислотный методы, а также метод, основанный на действии органических растворителей. [c.149]

Другими методами выделения целлюлозы из древесины являются натронный и сульфатный способы. При работе по натронному методу древесина подвергается варке под давлением в 6—8 ат с 6—8%-ным раствором едкого натра при 150—180 в течение 6 час. Расход едкого натра достигает 16—22 % от веса, получаемой целлюлозы. В условиях натронной варки лигнин растворяется в щелочи, гемицеллюлозы переходят в раствор и гидролизуются, а образующиеся в результате гидролиза гексозы и пентозы окисляются и превращаются в молочную, муравьиную и сахариновые кислоты. Смолы растворяются в виде натриевых солей смоляных кислот, жиры омыляются и образующиеся жирные кислоты превращаются в мыла. [c.152]

Щелочная варка, в отличие от сульфитной, применима также и для переработки сосновой и лиственной древесины. Этот метод варки может быть использован также и при выделении целлюлозы из соломы, содержащей много кремнекислоты, которая удаляется при действии щелочи. [c.153]

Целлюлоза, выделенная из древесины по любому методу, после варки и промывки подвергается отбелке. В процессе отбелки происходит хлорирование и удаление остатков лигнина и окисление окрашенных примесей. Одновременно происходит дополнительная деструкция целлюлозы. Изменение соотношения компонентов древесной целлюлозы после отдельных стадий технологического процесса ее выделения приведено в табл. 43. [c.154]

В процессе сульфатной варки смолистые вещества древесины количественно переходят в образующиеся продукты — черный щелок и сульфатную целлюлозу. По окончании процесса варки в черных щелоках найдено от 94 до 105 % смолистых веществ от их количества в исходной древесине, определенного аналитически. В целлюлозе содержится 1—3 % смолистых веществ от их количества в сырье. Всего в слабых черных щелоках и целлюлозе найдено 96—107 % смолистых веществ от содержания в древесине, определенного аналитически. В процессе упаривания черных щелоков и выделения сульфатного мыла смолистые вещества также количественно распределяются (при отсутствии потерь) в мыле и соответствующих черных щелоках. Так, в сульфатном мыле и черных щелоках после его выделения в сумме найдено 97—106 % смолистых веществ от их количества в слабом серном щелоке или 97—105 % от их количества в исходной древесине. Средние значения суммарных [c.66]

При- комплексном лесохимическом использовании древесины большое значение приобретают экстрактивные вещества, извлекаемые из нее органическими растворителями или их смесями с водой. Многие иа выделенных при этом органических веществ обладают физиологической активностью, некоторые пригодны для использования в пищевой, текстильной и других видах промышленности. Кроме этого, удаление экстрактивных веществ иа древесины положительно сказывается на процессе варки и качестве получаемой из нее целлюлозы [1]. [c.72]

Выделение целлюлозных волокон из древесины включает стадии механического расщепления древесины с целью увеличения активной поверхности контакта варки (делигнификации) целлюлозы для удаления лигнина — природного полимера сложного строения с трехмерными связями, присутствие которого приводит к получению бумаг с низкими механическими показателями в некоторых случаях проводят процесс так называемого облагораживания целлюлозы — удаления низкомолекулярных фракций целлюлозы путем обработки ее растворами щелочей. [c.111]

При варке древесины для выделения из нее целлюлозы вещества срединной пластинки растворяются в варочной жидкости, и волокна теряют связь друг с другом. [c.132]

Как уже указывалось в гл. II, сульфитная варка является важнейшим техническим способом получения целлюлозы из древесины. Несмотря на громадное техническое значение этого процесса, реакция лигнина с сернистой кислотой еще далеко не изучена. Известно, что природный лигнин древесины при высокой температуре и под давлением присоединяет сернистую кислоту, образуя так называемые лигносульфоновые кислоты, которые в виде кальциевых солей растворяются в варочной жидкости. Способность растворяться в варочной жидкости в процессе сульфитной варки является специфическим свойством природного лигнина. Изолированные лигнины — солянокислотный, технический гидролизный лигнин, шелочный лигнин и лигнины, выделенные при помощи органических растворителей, не растворяются [c.617]

Целью варки является выделение из древесины волокон целлюлозы в наименее поврежденном виде с оптимальным выходом. Сущность процесса варки сульфатной целлюлозы заключается в обработке древесины варочным раствором — белым щелоком при температуре 165—175 °С и давлении 0,7—1,2 МПа. Поскольку растворение и удаление лигнина составляет основу варки целлюлозы — процесс варки называют также делигни-фикацией. [c.7]

Широкое распространение получил один из вариантов щелочного способа—так называемый сульфатный способ, по которому производится около 40—45% от общего количества вырабатываемой целлюлозы. При сульфатном способе выделения целлюлозы древесину обрабатывают раствором едкого натра и сернистого натрия. Сернистый натрий добавляют в варочную жидкость (до 30 о от веса NaOH) для уменьшения деструкции целлюлозы под действием кислорода воздуха в присутствии щелочи при повышенной температуре. При таком способе варки потери щелочи восполняются путем добавления сульфата иатрия в процессе регенерации щелочи из отработанных щелоков. [c.658]

Гидротропный способ выделения целлюлозы заключается в обработке древесной щепы при повышенной температуре концентрированным водным раствором гидротропных вещест в— солей, при добавлении которых к воде резко увеличивается растворимость в ней различных веществ (эффект, обратный высаливающему действию электролитов). Для выделения целлюлозы из древесины применяется 40—50%-ный раствор ксилолсульфоновокислогонатрия. Обработка древесной щепы (варка) проводится при 160—180° в течение 4—6 час. В этих условиях основное количество лигнина и гемицеллюлоз переходит в раствор химического взаимодействия лигнина с ксилолсульфоновокислым натрием при этом не происходит. [c.662]

О большой роли ацетилов в процессе стабилизации гемицеллюлоз указывается также в работе [21], в которой сказано, что при делигнификации лиственной древесины хлоритом натрия ксилан в холоцеллюлозе приобретал повышенную устойчивость к гидролизу, если древесина предварительно обрабатывалась щелочью, т. е. вначале отщеплялись ацетилы. Наивысший эффект стабилизации при этом достигался при pH 9—10. В цитированной выше работе [19] по получению целлюлозы из древесины березы сульфитным двухступенчатым методом было обращено внимание на изменение состава природного ксилоуронида, остающегося на волокнах целлюлозы. Так, ксиланы, выделенные щелочной экстракцией из целлюлозы, первая ступень варки которой проводилась при pH 1,6 и 4,5, содержали 4% остатков уроновой кислоты, в то время как после варки при pH 11 содержание остатков уроновых кислот увеличивалось до 7%. [c.361]

Табл. 16.6 дает краткий обзор нетрадиционных методов получения целлюлозы. В литературе можно найти и более ранние сведения [2881, а также описание азотнокислотного н гидротропного методов варки [206, 288, 295]. Последние испытаны в производственных условиях и оказались наиболее пригодными для недревесного волокнистого сырья, а также для древесины лиственных пород. Варку с органическими растворителями можно рассматривать как вполне жизнеспособный метод, который может в будуш,ем стать основным методом варки целлюлозы благодаря относительно низким капиталовложениям, требуюш,имся для строительства новых заводов, отсутствию загрязнения окружающей среды и возможности выделения в почти неизмененном состоянии полиоз и лигнина, пригодных для дальнейшего использования с целью получения ценных продуктов (см. 18.6). [c.370]

Всегда, конечно, олезно определять весь химический состав древесины по наиболее рациональной схеме анализа. Однако такое исследование слишком трудоемко и продолжительно. Поэтому и возникает проблема выбора компонентов, которые необходимо определять при проведении анализа с той или иной практической целью. Так, например, в производстве целлюлозы в первую очередь необходимо установить возможный выход целлюлозы из древесного сырья. Для этого следует определить в древесном сырье содержание целлюлозы и лигнина, который удаляется при выделении целлюлозы. Гемицеллюлозы также удаляются из древесины при варке, что приводит к снижению выхода углеводного комплекса и повышенному расходу хими-калиев. Поэтому, чтобы правильно построить технологический процесс с учетом назначения (на производство бумаги или для химической переработки) получаемой древесной целлюлозы, необходимо знать содержание этих компонентов в древесном сырье. Второстепенные компоненты древесины, такие, как экстрактивные вещества и т. д., обычно имеют меньшее значение. Однако, например, высокое содержание смолистых веществ может оказать отрицательное влияние на получение и последующую переработку целлюлозы. В лесохимических производствах, наоборот, содержание экстрактивных веществ в древесине имеет первостепенное значение. [c.9]

Существенное влияние на набухание целлюлозы в растворах щелочи оказывает природа применяемой целлюлозы и условия ее выделения из древесины. До настоящего времени нет достаточной ясности в вопросе о влиянии условий варки, отбелки и облагоралсивания древесной целлюлозы на ее набухание в щелочи, несмотря на большое практическое значение этого вопроса. Известно, что при одних и тех же показателях, характеризующих состав и физико-химические свойства целлюлозы, степень набухания, ее в щелочи может различаться в 1,5—2 раза. Набухание целлюлозы в щелочи, по-видимому, тем больше, чем полнее произошло в процессе выделения и подготовки целлюлозы разрушение морфологической структуры волокна и разрыв связей между макромолекулами или их агрегатами. [c.247]

Когда растворимый природный лигнин сосны подвергался бисульфитной варке в присутствии флаванола, последний, не конденсируясь с лигнином, превратился в кверцетин. Кверцетин был выделен также из сульфитного щелока нормальной бисульфитной варки ядровой древесины лиственницы. Присутствие кверцетина являлось главной причиной, вызывавшей желтую окраску целлюлозы, полученной при такой варке (см. Мигита и др. [c.399]

В этом разделе представлены результаты исследования структуры лигнина, полученного в процессе водно-этанольной делигнификации древесины осины, в сравнении со структурой ЛМРО осины, исследование проведено методом количественной спектроскопии ЯМР на ядрах н и С [361] Лигнины 1, 2, 4 выделяли из водно-этанольного варочного раствора высаживанием в воду, лигнин 3 выделен подкислением после экстрагирования водноспиртовой целлюлозы Делигнификацию проводили с использованием катализаторов НС1 (3, 4) и Н3РО4 (1, 2) - при температуре 155°С (1) и 165°С (2, 3, 4) Время варки 1 - 30 мин, 2 - 120 мин, 3, 4 - 90 мин [c.193]

При обработке сточной воды от промывки целлюлозы, полученной по сульфитному способу варки с варочным раствором на кальциевом основании, выделение компонентов, находящихся в воде в виде растворенных твердых веществ, было высоким. Удерживание веществ, обусловливающих высокое значение БПКд, и других загрязняющих веществ было также высоким, но все же ниже удерживания этих веществ при обработке оборотной воды, образующейся в производстве нейтрально-сульфитной полуцеллюлозы. Было обнаружено, что удерживание низкомолекулярных летучих кислот не значительно, если обрабатываются стоки с высоким содержанием этих компонентов. Щепок от варки древесины лиственных пород мс жет содержать большие количества уксусной и муравьиной кислот. Кроме того, если щелок рециркулируется или длительное время хранится в условиях, благоприятных для микробиологических процессов, эти кислоты могут биологически образоваться из содержащихся в щелоке сахаров. Проникаше уксусной киспоты через мембраны влияет на величину БПК пенетранта, так как уксусная кислота учао- [c.266]

Для выделения Л. из растительных тканей с помощью спиртов (алкоголиз) или фенола необходимо присутствие минеральных к-т и более или менее длительное кипячение. При этом Л. претерпевает значительные изменения, вступая со спиртами во взаимодействие. Аналогично получают фенол-Л. и диоксан-Л. Природный Л. растворяется в т. наз. гидротропных р-рах (напр., в водных р-рах Na-соли бензол- или толуол-сульфокислоты) при нагревании и под давлением. Л. из таких р-ров может быть выделен разбавлением их водой (гидротропный Л.). В виде кальциевых солей лигносульфоновых к-т Л. получается в качестве отхода при производстве целлюлозы по сульфитному способу. Этот способ заключается в варке древесины при темп-ре ок. 140 °С с бисульфитом кальция, магния, натрия или аммония в присутствии свободного SOj. При сульфатной варке древесины Л. растворяется в щелочной варочной ж1ЗДКости и может быть осажден из нее подкис-лением р-ра (щелочной, или сульфатный. Л.). [c.32]

Известно большое число способов выделения лигнина из древесины. Одни из этих способов основаны на переводе в растворимое состояние углеводов тогда лигнин остается в виде нерастворимого, окрашенного в желто-коричневый цвет аморфного продукта. При других способах в раствор переводится лигнин. К первым относятся кислотные способы, например гидролиз древесины холодной 72%-ной серной кислотой (способ Класона), гидролиз холодной 41%-ной, (дымящей) соляной кислотой (способ Вильштеттера), многократна псперэ леннт обработка К1шящей 1%-ной серной кислотой и холодным швейцеровым реактивом (способ Фрейденберга) и др. Ко второй группе способов относятся алкоголиз (нагревание с абсолютными спиртами в присутствии НС1), варка древесины с раствором бисульфита кальция или натрия, варка с раствором ш,елочи при 160—180 . Последние два способа применяются в промышленном масштабе для получения целлюлозы из древесины, [c.344]

Природный Л., не изолированный из растительной ткани, нерастворим в органич. растворителях. В водных р-рах щелочей Л. растворяется только при длительном воздействии и при нагревании. Природный Л. приобретает способность частичной растворимости в органич. растворителях после интенсивного размола древесной муки на шаровой вибрационной мельнице в индифферентной жидкости, напр, в толуоле. После достаточно длительного размола еловой древесины моншо извлечь диоксаном при комнатной темп-ре до 50% содержащегося в ней Л. (т. наз. лигнин Бьёрк-мана). Этот Л., по-видимому, является наименее химически измененным видом изолированного Л. В спирте этот природный Л. растворяется в очень незначительных количествах. Для выделения Л. из растительных тканей с помощью спиртов (алкоголиз) или фенола необходимо присутствие минеральных к-т и более или менее длительное кипячение. При этом Л. претерпевает значительные изменения и вступает со спиртами во взаимодействие. Аналогично получают фонол-и диоксан-Л. Природный Л. растворяется в т. наз. гидротропных р-рах (напр., водные р-ры Ка-соли бензол- или толуолсульфокислот) при нагревании и под давлением. Л. из таких р-ров может быть выделен разбавлением их водой (гидротропный Л.). В виде кальциевых солей лигносульфоновых к-т Л. получается в качестве отхода при произ-ве целлюлозы по сульфитному способу. Этот способ заключается в варке древесины при темп-ре ок. 140° с бисульфитом кальция или других оснований в присутствии свободного ЗО . При сульфатной варке древесины Л. растворяется в щелочной варочной жидкости и может быть высажен из нее нодкислением раствора (щелочной Л., сульфатный Л.). [c.479]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология