Деэмульгирование сульфатного мыла при введении неиногенного поверхностно-активного вещества

  • О. С. Андранович Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна https://orcid.org/0000-0002-7947-7068
  • Е. Ю. Демьянцева Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна https://orcid.org/0000-0001-9570-1827
  • А. П. Филиппов Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, Институт высокомолекулярных соединений РАН https://orcid.org/0000-0002-8729-6275
  • Р. А. Смит Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна https://orcid.org/0000-0002-9665-4636
Ключевые слова: сульфатное мыло, черный щелок, деэмульгаторы, агрегация, мицеллообразование

Аннотация

Инновационным решением для целлюлозно-бумажной промышленности в условиях динамично развивающегося рынка лесопромышленной продукции является биорефайнинг, основанный на комплексной и глубокой переработке древесного сырья с получением продуктов, имеющих высокую добавленную стоимость, и минимизацией отходов. Выделение из отработанных щелоков органических веществ, представляющих вторичные продукты производства в технологии переработки древесины, – актуальная задача биорефайнинга. Существующая технология выделения побочного продукта (сульфатного мыла) из отработанных щелоков технологически сложна и энергоемка. Все это делает процесс получения сульфатного мыла для предприятий целлюлозно-бумажной промышленности малопривлекательным, несмотря на то, что оно является сырьем для изготовления широкого ассортимента продуктов с высокой добавленной стоимостью (биологически активные вещества, талловое масло, канифоль и др.). Представлены коллоидно-химические характеристики сульфатного мыла, выделенного из черных щелоков от варки различных пород древесины. Предложен способ его извлечения, основанный на агрегации частиц мыла за счет введения деэмульгатора. Установлено, что при добавлении неионогенного поверхностно-активного вещества (неонола АФ 9-6) в раствор сульфатного мыла существенно снижается молекулярно-растворенная часть мыла, при этом дисперсная составляющая представленной системы возрастает до 98 %. В результате наблюдается ухудшение агрегативной и седиментационной устойчивости и, как следствие, укрупнение частиц мыла. Методом динамического светорассеяния зафиксировано увеличение в 4 раза размеров частиц мыла при введении деэмульгатора. Это позволит повысить скорость седиментации сульфатного мыла в черном щелоке в десятки раз и ускорить процесс его отстаивания. Предложенный способ может стать основой наукоемкой технологии извлечения побочного продукта из производственных растворов предприятий целлюлозно-бумажной промышленности.
Для цитирования: Андранович О.С., Демьянцева Е.Ю., Филиппов А.П., Смит Р.А. Деэмульгирование сульфатного мыла при введении неиногенного поверхностноактивного вещества // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 224–232. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.224

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

О. С. Андранович, Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна

асп.

Е. Ю. Демьянцева, Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна

канд. хим. наук

А. П. Филиппов, Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, Институт высокомолекулярных соединений РАН

д-р физ.-мат. наук

Р. А. Смит, Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна

асп.

Литература

Аким Э.Л. Целлюлозно-бумажная промышленность (ЦБП) в мире и в России // Леса России: политика, промышленность, наука, образование: материалы второй междунар. науч.-техн. конф. Т. 3. СПб.: СПбГЛТУ, 2017. С. 198–202. [Akim E.L. Pulp and Paper Industry in the world and in Russia. Proceedings of the Second International Scientific and Technical Conference “Forests of Russia: Politics, Industry, Science, and Education”. Saint Petersbutg, SPbGLTU, Publ. 2017, pp. 198–202].

Андранович О.С., Демьянцева Е.Ю., Смит Р.А., Харламова А.Н. Влияние поверхностно-активных добавок на коллоидно-химические свойства сульфатного мыла // Вестн. молодых ученых С.-Петерб. гос. ун-та технологии и дизайна. 2017. № 1. С. 60–63. [Andranovich O.S., Demiantseva E.Yu., Smit R.A., Kharlamova A.N. The Effect of Surface-Active Additives on the Colloid-Chemical Properties of Sulphate Soap. Vestnik molodykh uchenykh Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo universiteta tekhnologii i dizayna, 2017, no. 1, pp. 60–63]. Режим доступа: http://publish.sutd.ru/docs/content/ vestnik_mu1_2017.pdf.

Богомолов Б.Д., Буцаленко В.С., Осташенко М.И., Мариев А.А. Направление использования таллового пека // Лесохимия и подсочка (обзор. информ.). М.: ВНИПИЭИлеспром, 1989. № 1. 28 с. [Bogomolov B.D., Butsalenko V.S., Ostashenko M.I., Mariyev A.A. Direction of Use of Tall Oil Pitch. Lesokhimiya i podsochka (obzornaya informatsiya), 1989, no. 1, p. 28].

Владимирова Т.М., Соколов О.М., Третьяков С.И. Повышение выхода экстрактивных веществ дерева в процессе щелочной делигнификации // Материалы междунар. конф. «Физикохимия лигнина». Архангельск, 2005. С. 157–160. [Vladimirova T.M., Sokolov O.M., Tret’yakov S.I. Increasing the Yield of Wood Extractives in Alkaline Delignification. Proceedings of the International Conference “Physical Chemistry of Lignin”. Arkhangelsk, 2005, pp. 157–160].

Ковернинский И.Н., Комаров В.И., Третьяков С.И., Богданович Н.И., Соколов О.М., Кутакова Н.А., Селянина Л.И. Комплексная химическая переработка древесины / под ред.. И.Н. Ковернинского. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. 347 с. [Koverninskiy I.N., Komarov V.I., Tret’yakov S.I. Complex Chemical Processing of Wood Ed. by I.N. Koverninskiy. ASTU Publ., 2002. 347 p.].

Лысогорская Н.П., Демьянцева Е.Ю., Клюбин В.В. О гетерогенности воднощелочных растворов сульфатного лигнина и смолы древесины // Коллоид. журн. 2002. Т. 64, № 3. С. 427–429. [Lysogorskaya N.P., Dem’yantseva E.Yu., Klyubin V.V. On the Inhomogeneity of Aqueous Alkaline Solutions of Sulfate Lignin and Wood Resin. Kolloidnyy zhurnal [Colloid Journal], 2002, vol. 64, no. 3, pp. 427–429]. DOI: 10.1023/A:1015989330575

Осовская И.И., Демьянцева Е.Ю., Андранович О.С. Определение поверхностного натяжения методом отрыва кольца Дю-Нуи : ВШТЭ СПбГУПТД. СПб., 2016. 24 с. [Osovskaya I.I., Dem’yantseva E.Yu., Andranovich O.S. Determination of Surface Tension by the Anchor-Ring Method (Du Nui Method). Saint Petersburg, VShTE SPbGUPTD Publ., 2016. 24 p.].

Труфанова М.В., Селянина С.Б., Афанасьев Н.И. Влияние сульфатного лигнина ели на коллоидно-химические свойства основных компонентов сульфатного мыла (сообщение 1) // Химия растит. сырья. 2010. № 2. С. 23–26. [Trufanova M.V., Selyanina S.B., Afanas’yev N.I. The Effect of Spruce Sulphate Lignin on the ColloidChemical Properties of the Main Components of Sulphate Soap (Report 1). Khimija Rastitel’nogo Syr’ja [Chemistry of plant raw material], 2010, no. 2, pp. 23–26].

Фейгус Э.И., Змачинская Н.Е. Выделение и сбор сульфатного мыла // Целлюлоза. Бумага. Картон (обзор. информ.). М.: ВНИПИЭИлеспром, 1990. № 9. 48 с. [Feygus E.I., Zmachinskaya N.E. Sulphate Soap Isolation and Skimming. Tsellyuloza. Bumaga. Karton (obzornaya informatsiya), 1990, no. 9. 48 p.].

Филиппов Б.С. О выделении сульфатного мыла из черных щелоков // Лесн. журн. 1964. № 1. С. 154–158. (Изв. высш. учеб. заведений). [Filippov B.S. On the Isolation of Sulphate Soap from Black Liquor. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 1964, no. 1, pp. 154–158]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/apxiv/1964.pdf

Филиппов Б.С. Оценка состава смолистых веществ сульфатного мыла // Лесн. журн. 1973. № 5. С. 102–105. (Изв. высш. учеб. заведений). [Filippov B.S. Assessment of the Composition of Resinous Substances of Sulphate Soap. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 1973, no. 5, pp. 102–105]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/apxiv/1973/5.pdf

Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1988. 464 с. [Frolov Yu.G. Course of Colloid Chemistry. Surface Phenomena and Disperse Systems. Moscow, Khimiya Publ., 1988. 464 p.].

Царев Г.И., Некрасова В.Б. Побочные продукты производства сульфатной целлюлозы и их использование при получении древесных плит // Лесохимия и подсочка (обзор. информ.) М.: ВНИПИЭИлеспром, 1985. № 3. 40 с. [Tsarev G.I., Nekrasova V.B. Sulphate Pulp Production By-Products and Their Use in the Production of Wood-Based Panels. Lesokhimiya i podsochka (obzornaya informatsiya), 1985, no. 3. 40 p.].

Цветков А.А., Богданович Н.И., Селянина С.Б. Извлечение сульфатного мыла, как способ увеличения эффективности работы предприятия ЦБП // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2014. № 7. С. 58–61. [Tsvetkov A.A., Bogdanovich N.I., Selyanina S.B. Removing of Sulphate Soap as a Way to Increase the Efficiency of Pulp and Paper Enterprises. Tsellyuloza. Bumaga. Karton, 2014, no. 7, pp. 58–61].

Evdokimov A.N., Kurzin A.V., Trifonova A.D., Popova L.M., Buisman G.J.H. Desulfurization of Black Liquor Soap for Production of Crude Tall Oil with Lower Sulfur Content. Wood Science and Technology, 2017, vol. 51, iss. 6, pp. 1353–1363. DOI: 10.1007/s00226-017-0912-y

Gu X.-F., Huo J., Wang R.-T., Wu D.-C., Yan Y.-L. Synergism in Mixed Zwitterionic Surface Activity Ionic Liquid and Anionic Surfactant Solution: Analysis of Interfacial and Micellar Behavior. Journal of Dispersion Science and Technology, 2014, vol. 36, iss. 3, pp. 334–342. DOI: 10.1080/01932691.2014.901915

Huibers D.T.A., Rogers R.R. Environmental Aspects of Tall Oil Distillation. INFORM: International News on Fats, Oils and Related Materials, 1994, no. 4. 526 p.

Prado F.I. Air Emissions Aspects, Tall Oil Plants. INFORM: International News on Fats, Oils and Related Materials, 1994, no. 4. 526 p.

Selyanina S.B, Makarevich N.A., Tel’tevskaya S.E., Afanas’eva N.I., Selivanova N.V. Influence of Adsorption of Lignosulfonates on Kraft Lignin in the Presence of Tall Oil on Separation of Water-Tall Oil Emulsion. Russian Journal of Applied Chemistry, 2002, vol. 75, iss. 11, pp. 1873–1877. DOI: 10.1023/A:1022243010785

Selyanina S.B., Selivanova N.V., Afanasiev N.I., Trufanova M.V. The Model Investigations of the Behavior of Heterogeneous Systems with Participation of Lignin and Extractive Substances. Proceedings of the 8th European Workshop on Lignocellulosics and Pulp (EWLP 2004), Riga, Latvia. Riga, 2004, pp. 285–289.

Tikka P., Kovasin K., Laxén T. Solving Soap and Turpentine Related Process Problems in Softwood Kraft Mills. Pulp and Paper Canada, 2002, vol. 103, pp. 30–35.

Zubarev A.Yu., Iskakova L.Yu. To the Theory of the Aggregation of Polydisperse Colloids. Colloid Journal, 2004, vol. 66, iss. 3, pp. 296–301. DOI: 10.1023/B:COLL.0000030839.66688.ea

Опубликован
2019-12-11
Как цитировать
Андранович, О., Е. Демьянцева, А. Филиппов, и Р. Смит. Деэмульгирование сульфатного мыла при введении неиногенного поверхностно-активного вещества. Лесной журнал, вып. 6, Dec. 2019, с. 224, doi:10.17238/issn0536-1036.2019.6.224.
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)