Технология удаления свободного формальдегида из карбамидоформальдегидных смол

Abstract

Актуальность исследования обусловлена высокой опасностью техногенной эмиссии формальдегида в окружающую среду. Основным антропогенным источником формальдегида является производство древесностружечных плит, в которых применяются карбамидоформальдегидные смолы. В работе предлагается технология удаления свободного формальдегида из карбамидоформальдегидных смол, что повысит безопасность и экологичность продукции на их основе. Результаты работы позволят безопасно утилизировать и наиболее оптимально использовать имеющиеся георесурсы, тем самым решая одну из основных задач геоэкологии. Целью данного исследования является разработка способа снижения токсичности карбамидоформальдегидных смол за счет удаления свободного формальдегида. Объекты: карбамидоформальдегидные смолы, характеризующиеся возможностью эмиссии формальдегида. Методы: моделирование оптимальных параметров процесса; лабораторные методы удаления формальдегида; лабораторные методы исследования физико-механических свойств модифицированной карбамидоформальдегидной смолы; моделирование необходимого оборудования; моделирование технологической схемы. Результаты. Была разработана лабораторная установка для удаления формальдегида из карбамидоформальдегидных смол, и подобраны оптимальные условия проведения процесса: рекомендуемый интервал рН составляет 3,5…4,0, температуру рекомендуется поддерживать в интервале 20-40 °С, количество гидросульфита натрия должно составлять 1,5…1,75 от стехиометрического соотношения, процесс рекомендуется проводить при атмосферном давлении. На основе лабораторной установки разработана технологическая схема получения экологически безопасных карбамидоформальдегидных смол, состоящая из двух стадий: приготовление реагента гидросульфита натрия и взаимодействие его с карбамидоформальдегидной смолой. Было подобрано необходимое основное и вспомогательное оборудование. Для проведения процесса необходимо два реактора с рубашкой и мешалкой, три насоса-дозатора и бак для хранения соляной кислоты. В рамках данного исследования было проведено изучение физико-механических свойств модифицированной карбамидоформальдегидной смолы. Полученные результаты несколько отклоняются от показателей исходной карбамидоформальдегидной смолы, но находятся в пределах допустимых норм.

The relevance of the study is caused by high danger of technogenic emission of formaldehyde into the environment. The main anthropogenic source of formaldehyde is the production of particle board, which uses urea-formaldehyde resins. The paper proposes a technology for removing free formaldehyde from urea-formaldehyde resins, which will increase the safety and environmental friendliness of products based on them. The results of the work will make it possible to safely utilize and make the most optimal use of the available georesources, thereby solving one of the main tasks of geoecology. The aim of this work is to develop a method for reducing the toxicity of urea-formaldehyde resins by removing free formaldehyde. Objects: urea-formaldehyde resins characterized by the possibility of formaldehyde emission. Methods: modeling of the optimal process parameters; laboratory methods for formaldehyde removal; laboratory methods for studying the physical and mechanical properties of the modified urea-formaldehyde resin; modeling the required equipment and technological scheme. Results. The authors have developed the laboratory installation to remove formaldehyde from urea-formaldehyde resins and selected the optimal conditions for the process: the recommended pH range is 3,5…4,0, the temperature is recommended to be maintained in the range of 20-40 °С, the amount of sodium hydrosulfite should be 1,5…1,75 of the stoichiometric ratio, the process is recommended to be carried out at atmospheric pressure. On the basis of a laboratory setup, a technological scheme for production of environmentally friendly urea-formaldehyde resins, consisting of two stages: the preparation of the sodium hydrosulfite reagent and its interaction with ureaformaldehyde resin, was developed. The necessary main and auxiliary equipment was selected for the technological scheme. The process requires two jacketed reactors with a stirrer, three dosing pumps and a hydrochloric acid storage tank. Within the framework of this study, the investigation of the physical and mechanical properties of the modified urea-formaldehyde resin was carried out. The results obtained deviate somewhat from the results of the study of the original urea-formaldehyde resin, but are within the permissible limits.