Орошение карт с хранимыми ТБО в периоды пониженной пожароопасности в засушливый летний период.

Не допускается совместное складирование и хранение ТБО с даже единичными трупами животных, а также токсичных, взрывоопасных промышленных отходов. За правильной эксплуатацией полигонов ТБО осуществляется постоянный контроль соответствующими санитарными эпидемиологическими центрами и комитетами по охране природы.

Итак, по мнению ведущих российских и зарубежных специалистов наиболее современным экологическим и экономическим требованиям соответствует комплексная технология (1) переработки ТБО, соединяющая воедино комбинацию процесса сепарации и сортировки ТБО, процессов экологической биотехнологии, высокотемпературной переработки определенной фракции ТБО (при t +12°С в течении 4-7 часов и захоронение не утилизируемой и экологически безопасной фракции ТБО).

При поступлении каждой порции ТБО необходимо производить тщательный осмотр поступивших ТБО, производить дозиметрический контроль каждой порции ТБО. Далее допускается выгрузка порции ТБО на заранее спланированный участок ( карту ). Порция ТБО подвергается перед переработкой сепарации по группам и сортировке. Сепарация и сортировка ТБО может производиться различными технологическими способами.

Например, поступающая порция ТБО подается на ленточный транспортер-питатель по которому движется порция ТБО и далее, по мере движения ленты металлические частицы улавливаются электромагнитными сепараторами (см. рис 3).






Рис. 3. Электромагнитные сепараторы с разгрузочной лентой.

После улавливания металлических частиц ТБО поступают на операцию дробления. Дробилки, применяемые для дробления ТБО могут быть различного типа. Например дробилки типа " Мультиротор" (Франция) (2). Для дробления ТБО необходимо учитывать тот фактор, что после отделения металла (точнее черного металла) в ТБО могут находиться камни, в лучшем случае кирпичи, в худшем булыжники, кости, стекло, различные виды пластических масс. Поэтому необходимо, чтобы элементы дробления дробилки (любого типа) выдерживали такую кратковременную экстремальную нагрузку. Двигатель с приводом дробилки также должен иметь достаточный предел мощности (запас мощности) и должен быть готовым к таким максимальным нагрузкам. Вот здесь можно сделать (после отделения черных металлов) как наиболее опасных для дробления второй этап сортировки. А именно поставить на технологическом потоке пневматический (потоком воздуха) классификатор ТБО типа "ЗИГ-ЗАГ" (См. рис. 4).









Рис. 4. Воздушный классификатор типа "Зиг-Заг": I - подача мусора; II - отходящий воздух; III - тяжелая фракция; IV - легкая фракция.

Этот второй этап классификации следует использовать когда нет гарантии безаварийной работы дробилки при дроблении камней, костей, стекла и пластмасс. В этом случае твердые тяжелые части ТБО будут отделяться от легкой фракции. Однако есть у данного варианта и существенный недостаток. Вместе с камнями, стеклом, пластическими массами и костями в тяжелую фракцию попадут и пищевые отходы, что крайне нежелательно для дальнейшей переработки. В общем, каждый технолог и специалист выбирает свою технологическую схему, исходя из реальных конкретных условий работы.

На наш взгляд интересна технологическая схема переработки ТБО, приведенная в работе (2). По этой схеме порция ТБО поступает на два технологических потока (См. рис. 5). ТБО разгружаются на два питателя и транспортируются по этим линиям, на которых установлены электромагнитные сепараторы СЭ-1 конструкции ВНИИ коммунмаш. Отделенный черный металл попадает на прессование где из него получаются определенные изделия. Ширина ленты конвейеров, описанная в работе (2) составляет 1200 мм, скорость движения 1м/с. Над лентой конвейера и устанавливаются электромагнитные сепараторы. После отделения черного металла ТБО поступают на дробилки и далее по слабому наклону дробленные ТБО поступают на горизонтальный транспортер, питающий специальные биологические барабаны. В трех вращающихся барабанах происходит главная технологическая операция - приготовление биомассы-компоста. Однако, если грамотно и правильно рассматривать эту биомассу, то она так называется весьма условно. Это точнее только грязное сырье для получения экологически чистой биомассы. Это биомасса-компост получается способом экологической биотехнологии, описанной нами далее весьма подробно в последующих главах. Более того масса может содержать тяжелые (в первую очередь цветные) металлы (1) (Cu, Zn, Cr и т. д.), что крайне недопустимо, особенно содержание кадмия.

Биобарабан представляет из себя стальной пустотелый цилиндр. В работе (2) указываются размеры: длина 60 и диаметр - 4 м. Толщина стенки 20 мм. Впереди есть загрузочное устройство в виде неподвижной камеры. На торце барабана находится разгрузочный люк, который открывается с помощью электропривода. Внутри барабана вмонтирована система аэрации (специальная подача воздуха) и одновременно осуществляется удаление выделяющихся газов с помощью специальной системы отсоса. Внутри барабана кроме того производится орошение биомассы обеспечивающее требуемую влажность продукта. Вращение биобарабанов осуществляется от электрического привода.

Разумеется такая биотехнологическая схема переработки ТБО, приведенная на рис.5





Рис. 5. Проектная технологическая схема завода МПБО (г. Ленинград) (данные 1980 г.)
А - приемный бункер; Б - ленточный электромагнитный сепаратор; В - пакетировочный пресс; Г - дробилка; Д - горизонтальный вращающийся барабан; Е - контрольный грохот; 1-6 - смотровые люки.

очень далека от оптимальной биотехнологической схемы. Более того, такая масса является слишком грязной по следующим причинам:

В такой массе могут присутствовать цветные металлы: медь, цинк и т. п., т. к. производится отделение только черного металла с помощью электромагнитных сепараторов.

В такой массе могут присутствовать камни, стекло, пластические массы из синтетических полимерных материалов и, что самое неприятное, очень большое количество отработанных химических источников тока (ОХИТ), которые могут быть источниками образования хлора, а следовательно и источниками образования галоидированных ДО и ДПВ, т. е. самых опасных супертоксикантов в мире.

Кроме того, такая масса не является полноценным готовым компостом - биомассой, т. к. в такой массе не прошла до конца ферментация (см. последующие главы), и более того, применение такой массы представляет определенную микробиологическую опасность (см. также последующие главы), т. к. в такой массе может быть активная патогенная микрофлора и паразитическая гельминтофауна. И кроме всего прочего в такой массе могут содержаться тяжелые металлы, что также недопустимо.

В общем, такая технологическая схема переработки ТБО, приведенная на рис.5 далека от совершенства и от оптимальной схемы. Более того, как мы уже упоминали, такая грязная масса, засоренная камнями, пластмассами и с возможным присутствием тяжелых металлов не может с учетом современных требований без проведения дополнительной тщательной очистки, в первую очередь от тяжелых металлов, быть использована для получения истинно экологически чистой биомассы в качестве природного органического удобрения. И, кроме того, необходимо проведение всего цикла ферментации, чтобы такая биомасса была безопасной с микробиологической точки зрения (подробно биотехнология рассматривается в последующих главах).

Существуют самые разнообразные схемы разделения (сепарации) ТБО по фракциям. По мнению Л. Штарке (3), мокрый способ сепарации целесообразен тогда, когда компоненты ТБО представлены уже в так сказать обогащенном виде. А именно в процессе подготовки ТБО к переработке производится очистка и тонкое разделение (предварительная сепарация) ТБО (4). Процесс, созданный фирмой Bureau of Mines позволяет получать бумажную фракцию, содержащую почти 100% основного компонента Однако, в большинстве рассмотренных нами технологических схем разделение ТБО на первой стадии осуществляется сухим способом. Для этого используется воздушные сепараторы (например, типа "Зиг-заг", приведенный на рис.4) и различные классификаторы. Фирма Kraus-Maffei (ФРГ) использует чаще всего сухие способы сепарации ТБО. Для разделения бумажной и пластмассовой фракции используется гидроразделитель, работа которого основана на различной гидрофильности разделяемых фракций ТБО. В этом агрегате составные фракции подвергаются дальнейшему измельчению. Бумажная фракция с помощью водного потока подвергается турбулентному движению (т. е. движению с завихрением) и выделяется отдельно. Пластические массы вместе с отходами текстильных изделий образуют легко удаляемый верхний слой. Такой способ, как считают специалисты, рассчитан на отделение и возврат бумажных отходов. Одновременно он служит и для отделения и последующей переработки пластмасс. Технология фирмы Kraus-Maffei несомненно является более прогрессивной по сравнению с технологией указанной и др. (2), где производится только на наш взгляд предварительная грубая сепарация от тяжелых черных металлов с помощью электромагнитных сепараторов и дробление. Определенный технологический интерес может представлять технологическая схема комбинированной сепарации ТБО, разработанной в г. Аахене (ФРГ). Здесь по схеме после магнитной сепарации черных металлов, просеивания крупные фракции ТБО измельчают и подвергают более глубокой сепарации. Легкая фракция (бумага и пластмасса) разделяется мокрым способом (см. рис








Рис. 6. Установка для сепарации по группам мусора (ФРГ).

1 - разрыхляющая установка; 2,3 - мелкие сита; 4 - магнитный отделитель; 5 - резательно-валковый измельчитель; 6 - воздушный сепаратор; 7 - циклон; 8 - вентилятор с нижним дутьем; 9 - пыле-отделитель; 10 - поточный классификатор; 11 - фильтр для обезвоживания; 12 - концентратор; 13 - накопитель; 14 - насос; 15 - приспособление для выгрузки и обезвоживания; 16 - магнитный отделитель; 17,18 - установка для разделения по плотности; 19 - рифленые вальцы; 20,21 - оптико-механический прибор для сортировки.

I - бытовой мусор; II - зола, песок, органические соединения; III, IX, XIII - органические продукты; IV, XIV - железо; V - свежий воздух, VI - отработанный воздух; VII - мелкая пыль, VIII - циркули-рующий воздух; X - бумага, легкие пластмассы, текстиль; XI - промывная вода; XII - свежая вода; XV - цветные металлы; XVI - керамика; XVII - бесцветное стекло; XVIII - зеленое стекло; XIX - ко-ричневое стекло; XX - органическая составляющая, тяжелые пластмассы.

Целлюлозно-бумажная фракция набухает в воде. Переработка тяжелой фракции производится в классификаторе или в разделителе. Этот способ сепарации экономически выгоден при годовом объеме переработки ТБО т. Ценным в данной схеме, как считает Л. Штарке), является то, что измельчение ТБО производится после отделения металлической фракции. Но с данным суждением можно не согласиться, так как такая последовательность операций характерна и для ранее упомянутых технологических схем в том числе и для схемы, приведенной на рис. 5.

Самой интересной и перспективной на наш взгляд представляет собой схема сепарации ТБО, представленная как схема сепарации RRR, приведенная на риси применяемая по данным немецких специалистов в Стокгольме. По существу, такая же схема разделения ТБО, основанная на сухом способе отделения, разработана в США, в институте Франклина. По этой схеме ТБО дробятся в молотковой мельнице. Далее ТБО разделяются воздушными и магнитными сепараторами и классификаторами. Отдельные промежуточные фракции подвергаются дополнительному измельчению. Разделение пластических масс и бумаги производится в высоковольтном разделиВ процессе сепарации ТБО играют важную роль форма отходов, загрязненность их поверхности маслами, жирами и поверхностно-активными веществами. Степень сепарации может быть достигнута весьма высокая, более 96%. Это очень важно, т. к. примеси во вторичном сырье оказывают существенное влияние на последующие технологические свойства материала при его переработке. Согласно этой схемы пластмассовая фракция спрессовывается в рулон. В






Рис. 7. Технологическая схема процесса RRR для сепарации по группам ТБО.
1 - загрузочное устройство; 2 - шреддер; 3 - барабанные сита; 4 - магнитный отделитель; 5 - возду-ходувки; 6 - воздушные классификаторы; 7 - циклоны; 8 - фильтр; 9 - классификатор; 10 - мель-ницы; 11 - сита; 12 - флотационная ячейка; 13 - воздушная сушилка; 14 - нагреватель; I - сме-шанная органическая составляющая; II - олово; III - железо; IV - алюминий; V - цветные металлы; VI - смешанное стекло; VII - пластмассы; VIII - бумага.

Стокгольме такая технологическая схема по данным работы (3) успешно функционирует при производительности установки т ТБО в год. В чем заключается ценность, перспективность и оптимальность схемы сепарации ТБО, приведенной на рис. 7? Ну, во-первых, данная схема позволяет глубоко разделять ТБО на практически однородные фракции. Более того, по данной схеме достигается разделение ТБО практически до отдельных компонентов. Это позволяет полностью перерабатывать ТБО с максимальным выходом ценных сырьевых продуктов и создавать таким образом из бесплатного сырья благодатную основу для организации и работы различных предприятий по производству ценных товарных продуктов. В наше время перспективность данной технологической схемы переработки ТБО заключается прежде всего в том, что она позволяет получать раздельно олово, алюминий, цветные металлы. Это особенно важно, когда во всем чувствуется дефицит цветных металлов. И, наконец, во-вторых, оптимальность данного технологического процесса заключается в том, что этот процесс позволяет достигнуть степени сепарации, приближающейся к 0,97 (т. е. почти к единице).

Сравнивая приведенные технологические схемы (см. рис. 5, 6, 7) между собой следует отметить, что схема, приведенная на рис. 5 и работающая с некоторыми добавлениями и усовершенствованиями, до сих пор в Санкт-Петербурге (1), на наш взгляд, в значительной степени, устарела и не отвечает современным экологическим требованиям.

4.3. Перспективность переработки фракции ТБО

Итак, после разделения ТБО на фракции, каждая из фракций поступает на последующую технологическую стадию - стадию переработки в конечный продукт. На основании данных, приведенных директором департамента природопользования администрации Владимирской области г. С. Алексеевым, в работе (13)1 , из поступающих в год ТБО из Владимира м3 можно получить, по нашим расчетам, следующие количества ценных товарных продуктов.

50 000т биологической массы2 - компоста в качестве экологически чистого природного органического удобрения для всех видов почв.
10 000т - стеклоизделий.
10 000т - железа и железных изделий.
~ 7 000 т - пластических масс и изделий из них способом экструзии или литья.

И это еще далеко не полный перечень ценных товарных продуктов, которые можно получить из ТБО, поступающих за год в один из средних городов РФ Владимир. Если применить глубокое фракционное разделение ТБО (применив для разделения технологическую схему процесса RRR, изображенную на рис. 7), то можно получить кроме вышеназванных компонентов и цветные металлы, причем раздельно, такие ценные металлы, как олово (Sn), алюминий (Al) и суммарную фракцию цветных металлов, которую нетрудно разделить на виды: свинец (Pb), медь (Cu) и т. д.. Мы считаем, что после предполагаемого пуска Центра технического захоронения в любом благоразумном варианте или какого-либо другого полигона по переработке ТБО с глубоким разделением по фракциям, предприимчивым молодым предпринимателям нужно, все взвесив, все рассчитав, очень основательно, начинать свое дело. Главное дешевое сырье и широкий ассортимент получаемых ценных продуктов от экологически чистого, дефицитного для среднего класса органического природного удобрения биомассы-компоста до широкого ассортимента товаров из металла, пластических масс, стекла и т. п.. Одна только биомасса-компост, составляющий по весу 60-70% от общего количества ТБО, поступающих за год (включая все целлюлозно-бумажные отходы) при цене биомассы в 2 раза дешевле животного навоза, т. е. по цене рублей за одну тонну (по ценам 1996 - начало 1997 г. г.) может дать за один год прибыль в несколько миллиардов рублей. От продажи такой продукции можно получить до 6 миллиардов рублей за вычетом расходов на приобретение оборудования (один бульдозер для перемешивания и перемещения биомассы, одна или две дробилки), на оплату обслуживающего персонала и на приобретение биодобавок для разложения биомассы (с целью ускорения разложения). Подробно технология получения такого природного органического удобрения изложена в последующих главах.

Литература к Главе 4

В. Ульянов, О существующих методах обезвреживания твердых бытовых отходов // Экологический бюллетень "Чистая земля", Владимир, Спец. выпуск, №1, 1997, с.22-27.

, , Твердые бытовые отходы, Л-д, Стройиздат, 1978, с.51, 69.

Л. Штарке, Использование промышленных и бытовых отходов пластмасс, Пер. с немец., к. х.н. , Л-д, Химия, (Лен. отд.), 1987, с.30-33.

Schenkol W. // Chem. - Ing. - Techn. 1977, jg.49, №12, s. 966-969.

Baum B., Parker C. H. // SPEJ., 1973, v.29, №5, р.41-45.

Mod. Plast. Int., 1975, v.5, №10, p.64-66.

Sinn H // Chem.- Ing.- Techn., 1974, Jg.46, № 5, s.576-579.

Chem.- Ing.- Techn., 1975, Jg.47, №13, s. A384.

Hoberg H., Schulz E. // Aufbereitungstechnic, 1977, jg.18, №1, s.1-5.

Wasser, Luft und Betrilb., 1979, jg.23, №10, s.46-47.

Mod. Plast. Int., 1977, v.7, №11, p.11-13.

Firnhaber R. B. // VDI-Nachr., 1974, jg.28, №5, s.1-2.

С. Алексеев, Что такое ЦТЗ? // Экологический бюллетень "Чистая земля", Спец. выпуск, №1, 1997, с.1-5.

Сноски

Данные получены и обработаны Институтом Рудологии (Франция) в 1995 году

50 000т в год можно получить готовой биомассы при глубокой сепарации ТБО. Выход сырья для получения биомассы из общего годового поступления ТБО в количестве ~т составляет ~90 000 т. В процессе переработки способом экологической биотехнологии из такого количества образуется т биомассы.

5.2. Переработка целлюлозно-бумажных и картонных отходов в ценные товарные продукты

ЦБО и картонные отходы, как уже упоминалось, могут образовываться в ТПО и как фракция ТБО. Эти мягкие (подчеркиваем мягкие) целлюлозосодержащие отходы можно перерабатывать как только что описывалось способом экологической биотехнологии с приготовлением биомассы. При этом эта биотехнология включает комбинацию всех возможных биологических и биохимических факторов воздействия на целлюлозосодержащие компоненты. Однако в последние годы нашла широкое распространение одна из разновидностей экологической биотехнологии, культивирование вермикультуры, т. е. разведение на отходах целлюлозосодержащих компонентов специально культивируемых калифорнийский червей. Насколько мы понимаем это окультивированный вид диких дождевых червей Annelida.

Впервые идея промышленного разведения дождевых червей появилась и воплотилась в США в штате Калифорния в 50-х годах текущего столетия. Для культивирования используется, полученная путем отбора продуктивная популяция червя Eiseia foctida, получившая название "красный калифорнийский червь". Эти черви, и соответствующая вермитехнология, является предметом экспорта США. В Европе красный калифорнийский червь известен под другим торговым названием "Тенесси Виглер". В промышленных масштабах вермитехнология развивается в Германии, Италии, Японии, Великобритании, Франции, Швейцарии.

Культивирование компостных червей позволяет получать ценное концентрированное органическое удобрение - биогумус. Концентрированный биогумус позволяет получать следующие продукты:

Полноценный природный корм для птицефабрик и рыбхозов, получение белкового компонента для комбикорма; целесообразно использовать червей в качестве пищевых добавок для птиц;

Получать стимуляторы роста из биогумуса, из червей получать лекарственные препараты (например, средство "Эпаолай", производимого в Венгрии и регулирующего содержание холестерина в крови и, кроме того, различных препаратов для косметической промышленности).

В Великобритании дождевые черви очищают канализационные стоки. Следует отметить, что наши обычные канализационные трубы всех размеров из обычной стали являются прекрасными аппаратами для приготовления биомассы способом анаэробного и частично аэробного компостирования. При этом можно предполагать, что сталь, точнее железо, является весьма благоприятной средой для биохимического разложения пищевых отходов. Надо отметить, что в Великобритании этот способ очистки стоков существует десятки лет, как и вообще способ экологической биотехнологии переработки многих видов ТПО, в т. ч. отходов ряда большинства канцерогенных веществ мономерного и полимерного характера (в т. ч. ряда фенолов и его производных) и, практически большинства ТБО за исключением гадоидпроизводных мономерных и полимерных синтетических материалов и веществ. Биогумус, получаемый на основе применения вермикультуры удобен для транспортировки и использования в сухом и в гранулированном виде.

В чем же заключается сущность вермикультуры и вермитехнологии? В специальный ящик (без щелей) или в длинный короб (так же без щелей) помещаются мелкие влажные целлюлозно-бумажные и картонные отходы в несколько слоев весьма плотно так, чтобы масса всегда была мягкой и влажной. В этот ящик, вмещающий влажный целлюлозосодержащий мягкий многослойный продукт (из тонких мягких слоев бумаги и картона) запускается популяция компостного червя, например, под торговым названием "Тенесси Виглер" и начинается развитие этой популяции и постепенное выделение концентрированного биогумуса. Регулярно необходимо подкладывать свежие порции целлюлозно-бумажных и картонных отходов, производить увлажнение общей массы так, чтобы для червей был свободный доступ пищи - целлюлозосодержащий компонент, причем пищи мягкой и влажной при одновременном свободном доступе воздуха. Пища для червей должна быть мягкой и влажной потому, что у червей нет зубов и они втягивают целлюлозосодержащий компонент в свою пищеварительную систему не пережевывая ее. Необходимо также принять меры, чтобы черви не выползали из этого "искусственного реактора". Скажем можно плотно закрыть ящик-реактор с червями мягкой стальной сеткой и периодически увлажнять массу не забывая о свободном доступе воздуха, т. е. создать для нормального роста и развития условия близкие к тем, которые существуют в почвенном слое.

Для широкого распространения вермитехнологии есть одна трудность - высокая стоимость популяции червей. Так в Германии в 1991г. партия червей для разведения весом 300 г (1000 особей) вместе с упаковкой продавалась мелким и средним производителям по 50-70 немецких марок. К. Эдварс (1985г.) руководитель компании "Британская техника применения дождевых червей" считает, что применение червей для получения биогумуса для производства белка выгодно при наличии подходящей технологии и соответствующего оборудования.

Таким образом, используя разновидность экологической биотехнологии - вермитехнологию можно из различных целлюлозно-бумажных и картонных отходов получать концентрированный биогумус - ценный продукт для птицефабрик и рыбхозов, для получения стимуляторов роста и препаратов, регулирующих содержание холестерина в крови человека, а также различных компонентов для косметической промышленности. Для получения таких продуктов не требуется приобретения капиталоемкого оборудования. Рассматривая целесообразность внедрения вермитехнологии на том или другом большом, среднем или малом предприятии следует исходить конечно из действующих рыночных отношений и, если начать это производство то, по-видимому, надо иметь достаточное количество дешевого сырья и главное, выпускать широкий ассортимент товарной продукции, начиная от концентрированного биогумуса до косметических добавок. В зависимости от условий рынка уметь быстро переключаться с одного ассортимента к другому с широкой палитрой всевозможных изделий. В наше время это стоящее дело при наличии начального капитала и помещения.

Помимо экологической биотехнологии целлюлозосодержащие твердые отходы (ЦТО) целесообразно перерабатывать в другие продукты с очень широким ассортиментом применения. ЦТО можно и следует перерабатывать в следующие товарные продукты:

Карбоксиметилцеллюлозу, точнее натрийкарбоксиметилцеллюлозу (Na-КМЦ), являющейся простым эфиром целлюлозы и гликолевой кислоты для применения в следующих областях:

для текстильного производства, а именно в качестве добавки в составе шлихтующей ванны для шлихтования текстильных нитей (в первую очередь нитей на основе целлюлозы и ее производных, а именно ацетатных, триацетатных, вискозных, медно-амиачных, а также других текстильных филаментных нитей). Шлихтование, как известно, одна из технологических операций текстильных нитей, которая производится перед сновкой нитей с паковок прядильных машин и заключается в пропитке нитей веществами, состоящими из многих компонентов. Шлихтование заключается в какой-то степени в склеивании нескольких нитей с целью придания нити компактности, гладкости и снижения электризуемости. Для вискозных (гидратцеллюлозных) ацетатных и медноаммиачных волокон Na-КМЦ является родственным полимером и поэтому она великолепно склеивает эти волокна при шлихтовании. Кроме того, Na-КМЦ применяется в качестве загустителя печатных красок для аппретирования тканей;

для получения моющих средств в качестве добавки, которая поглощается волокном и загрязнениями на нем и тем самым препятствует повторному осаждению загрязнений на различных тканях;

для нефтяной и газовой промышленности в качестве добавки для стабилизации глинистых суспензий, применяемой при бурении нефтяных и газовых скважин;

для горнообогатительной промышленности в качестве добавки при флотационном обогащении медно-никелевых и других руд, а также при флотационном обогащении сильвинитовых руд;

для производства различных керамических изделий с целью улучшения пластичности массы; для строительной индустрии с целью повышения прочности изделий и цементной массы, регулирования сроков "схватывания", и текучих свойств изделий из цементной массы. Na-КМЦ, кроме того является великолепнейшим клеем для склеивания всех изделий из древесины, стекла, керамики, наклейки обоев. Лучше клея, чем Na-КМЦ для применения в быту и в строительной индустрии практически нет. Na-КМЦ великолепно склеивает шпули и катушки всех разновидностей, применяемых в текстильной промышленности и в легкой промышленности. Nа-КМЦ является практически вечным, великолепным, экологически безопасным при длительном старении клеящим агентом для наклеивания всех видов обоев к каменным, бетонным и, конечно, к деревянным поверхностям. Очищенная Na-КМЦ широко применяется в химико-фармацевтической промышленности для добавки при производстве всевозможных зубных паст многих марок. В отличие от подсластителей, например, сахарина который добавляется во все импортные зубные пасты, и который является канцерогенным веществом (которое может длительно накапливаться в зубных тканях человека, а затем проникать в желудочно-кишечный тракт) и со временем может вызывать разнообразные онкологические заболевания, в т. ч. злокачественные, Na-КМЦ является безвредным веществом на основе природного высокомолекулярного материала - целлюлозы-клетчатки.

Для медицинской хирургической практики очищенная и стерилизованная Na-КМЦ применяется как агент способствующий быстрому заживлению ран и ожогов и как кровоостанавливающий агент. Очищенная Na-КМЦ применяется в производстве радиоэлектронных ламп, различных кинофотоматериалов. У нас в бывшем Советском Союзе теперь РФ Na-КМЦ выпускается различных марок со степенью полимеризации 200-650 и со степенью этерификации (степенью замещения25).

Микрокристаллическую целлюлозу (МКЦ), которую можно получать путем очистки ЦТО и перевода ЦТО в очищенную целлюлозу до степени очистки гидратцеллюлозы или природной, например, древесной целлюлозы. МКЦ, как уже упоминалось ранее, можно получать гидролизом гидратцеллюлозы или природной целлюлозы 2,5 н. раствором соляной кислоты HCl при 105°С до предельного значения степени полимеризации (СП) (26). МКЦ можно широко использовать в химико-фармацевтической промышленности, в лакокрасочной промышленности. Высокая плотность МКЦ и компактность порошкообразной МКЦ позволяют проводить процесс последующей этерификации и О-алкилирования при сравнительно малых модулях ванны. Это повышает производительность основных аппаратов для получения МКЦ. Единственная существенная трудность - получение из ЦТО обогащенной целлюлозы по физической и химической природе равной регенерированной целлюлозе (гидратцеллюлозе). Для этого необходимо проведение процесса варки ЦТО со слабым раствором щелочи и дальнейшее кислородно-щелочное отбеливание ЦТО. Проведение отбелки ЦТО в присутствии хлорсодержащих реагентов конечно не допускается в виду возможности образования галоидированных ДО и ДПВ.

Большой класс простых эфиров целлюлозы. Это очень широкий ассортимент товарных продуктов - производных целлюлозы, растворяющихся в зависимости от химического вида заместителя, степени этерификации g и степени полимеризации практически во всех известных растворителях, в т. ч. в воде и в разбавленных щелочах и устойчивых к действию разбавленных кислот и концентрированных щелочей в весьма широком температурном интервале. Для получения простых эфиров целлюлозы необходим также перевод ЦТО в очищенную обогащенную целлюлозу на уровень гидратцеллюлозы.

После перевода ЦТО в очищенную обогащенную целлюлозу технически пригодную для переработки в простые эфиры целлюлозы эту техническую целлюлозу подвергают щелочной обработке. Щелочная обработка обогащенной технической целлюлозы обычно называемая мерсеризацией производится в специальных аппаратах. Во время этой обработки происходит изменение физической и химической структуры целлюлозы. Образуется, как считают одни исследователи, комплексное аддитивное соединение Cell-OH·NaOH. По взглядам других, происходит образование алкоголята целлюлозы Cell-ONa. Мы считаем, что возможно происходит и то и другое. Процесс образования комплексного (за счет образования побочных валентностей) и химического соединения (за счет образования главных валентных связей), очевидно зависит от многих факторов, а именно:

Концентрации щелочи и температурном и временном режиме при обработке;

Физической и химической природы целлюлозного материала.

Одновременно с образованием соединения между целлюлозой и щелочью происходит набухание целлюлозы и изменение молекулярной массы целлюлозы. Происходит снижение степени полимеризации при щелочной обработке.

Далее, после щелочной обработки, целлюлозный материал отжимается от избытка щелочи и подвергается алкилированию алкилсульфатами или галогеналкилами. Более безопасны в экологическом отношении алкилсульфаты в виду возможного образования при применении галогеналкилов галоидированных ДО и ДПВ. Оксиалкилирование производится воздействием на щелочную целлюлозу окисью этилена или окисью пропилена. Алкилирование отжатой целлюлозы следует производить в обычном 2-х лопастном смесителе Вернера-Пфлейдерера (См. рис. 11). Свойства этилцеллюлозы







Рис. 11. Двухлопастной смеситель Вернера-Пфлейдерера периодического действия.
1- Z - образные мешалки; 2 - труба для подачи реагента; 3 - привод. определяются степенью этерификации и степенью полимеризации. Из этилцеллюлозы (ЭЦ) можно получать пластмассы, которые являются самыми легкими материалами на основе целлюлозы (плотность пластмасс из ЭЦ - 1,09-1,12г/см3, плотность пластмасс на основе СЭЦ - 1,27-1,34г/см3) (2). Недостатком пластмасс из ЭЦ является то, что пластик из ЭЦ желтеет уже при +150-+160°С с одновременным снижением молекулярной массы.

Цианэтилцеллюлозу синтезируют по реакции из целлюлозного материала полученного из ЦТО:

[C6H7O2(OH)3]n+nxCH2=CH-CN[C6H7O2(OH)3-x(OCH2-CH2-CN)x]n

Цианэтилцеллюлоза в противоположность другим простым и сложным эфирам целлюлозы сравнительно мало гигроскопична даже при низких степенях этерификации. Цианэтилцеллюлоза (ЦЭЦ) применяется в электротехнике, в производстве электролюминисцентных ламп и при изготовлении некоторых изделий электрооборудования, работающих в жестких климатических условиях.

Метилцеллюлозу получают по реакции:

[C6H7O2(OH)3·xNaOH]n+nxCH3Cl[C6H7O2(OCH3)x(OH)3-x]n+nxNaCl+nxH2O.

Метилцеллюлоза применяется в различных областях: в текстильной промышленности, для получения мелованной бумаги, в химико-фармацевтической промышленности, в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве для покрытия семян с целью исключения их механического повреждения, для получения клеев всех марок, для получения изделий спецтехники.

Кроме того, очищенная и обогащенная техническая целлюлоза, полученная из ЦТО может применяться для получения смешанных простых эфиров целлюлозы: этилметилцеллюлозы, этилококсиэтилцеллюлозы, оксиэтилцеллюлозы, метилоксиэтил-целлюлозы, оксипропилметилцеллюлозы, этилоксибутилцеллюлозы и т. п.

Рассмотрим поподробнее получение из промышленных целлюлозосодержащих твердых отходов натрийкарбоксиметилцеллюлозы, минуя стадию обогащения (бучения и отбелки ЦТО), которую здесь можно исключить. Na-КМЦ, как наиболее интересный и реальный ценнейший товарный продукт с очень широким ассортиментом применения можно получать практически из всех видов целлюлозно-бумажных и картонных отходов. Для этого не надо проводить очистку ЦТО и обогащение с целью получения более чистой технической целлюлозы, а вполне можно использовать ЦТО. Для этого их нужно просто очистить от пыли и тщательно мелко раздробить. Дробление ЦТО нужно осуществлять так, чтобы не было сдавливания и фибриллирования отдельных целлюлозных волокон. Как показали результаты испытаний Тимохина с сотр. (эффективность получения Na-КМЦ определяется природой целлюлозного сырья и его предварительной подготовкой. Наиболее экономичным способом получения Na-КМЦ является способ карбоксиметилирования порошкообразной целлюлозы (размер частиц < 84 мкм). Использование порошкообразной целлюлозы позволяет изменить расход всех видов сырья, увеличить выход продукта и повысить производительность оборудования. Na-КМЦ получается по реакции:

[C6H7O2(OH)3·xNaOH]n+nxClCH2COONa [C6H7O2(OH)3-x(OCH2COONa)x]n+nxNaCl+nxH2O;

Одновременно с основным процессом как всегда в синтетической химии, в отличие от биохимии, где "правят" энзимы, протекает серия побочных процессов:

ClCH2COONa+H2OHOCH2COOH+NaCl
HOCH2COOH+NaOHHOCH2COONa+H2O
ClCH2COONa+NaOHHOCH2COONa+NaCl.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6