Оптимизация режимов синтеза водорастворимых сульфопроизводных лигнина из отходов древесины

Abstract

Актуальность. При обработке древесины образуется до 40 % отходов, которые включают в себя стружку, опилки, древесную пыль, части коры и некондиционную древесину различной формы и размеров. Вторичные отходы древесины содержат в своем составе лигнин, являющийся источником для получения солей лигносуль-фоновых кислот - лигносульфонатов. Возможность применения этих соединений в качестве диспергаторов пигментов обусловлена амфифильным строением их молекул. Целенаправленный синтез лигносульфонатов из вторичных отходов древесины с одной стороны решает задачи обеспечения безотходных производств, а с другой - получения товарного продукта, обладающего диспергирующими свойствами. Цель. Оптимизация способа получения водорастворимого диспергатора из отходов древесины. Методы. Вероятностно-детерминированный метод планирования эксперимента, метод спектрофотометрии, метод компьютерной-микроскопии. Результаты и выводы. Показана возможность целенаправленного синтеза лигносульфоната ЛСс из отходов распиловки березы. С применением методов вероятностно-детерминированного планирования проведена оптимизация режимов синтеза и получена обобщенная модель, позволяющая оценить выход лигносульфоната. Исследовано влияние трех модификаторов на диспергирование диоксида титана в водно-акриловой эмали. Показано, что введение ЛСс, ЛСт и Dispers 715w на уровне 1,0-0,5 г/дм3 приводит к более тонкому диспергированию пигмента. Лучшие показатели диспергирования отмечаются при содержании ЛСс 0,5 г/дм3, при этом среднестатистический диаметр уменьшается в 3,1 раза (с 8,4 до 2,6 мкм). При содержании синтезированного ЛСс на уровне 1,0 г/дм3 в составе водно-акриловом лакокрасочном покрытии степень защиты стали в сернокислых растворах cоставила не менее 62 %

Relevance. When processing wood, up to 40% of waste is generated, which includes shavings, sawdust, wood dust, bark parts and substandard wood of various shapes and sizes. Secondary wood waste contains lignin, which is a source for the production of salts of lignosulfonic acids - lignosulfonates. The possibility of using these compounds as pigment dispersants is due to the amphiphilic structure of their molecules. The targeted synthesis of lignosulfonates from secondary wood waste, on the one hand, solves the problems of ensuring waste-free production, and on the other hand, obtaining a marketa-ble product with dispersing properties. Aim. Optimization of the method for obtaining a water-soluble dispersant from wood waste. Methods. Probabilistic deterministic method of experiment planning, spectrophotometry method, computer microscopy method. Results and conclusions. The paper shows the possibility of targeted synthesis of lignosulfonate LSs from birch sawing waste. Optimization of synthesis modes was carried out using probabilistic-deterministic planning methods and a generalized model was obtained that allows estimating the yield of lignosulfonate. The authors studied the effect of three modifiers on the dispersion of titanium dioxide in aqueous acrylic enamel. It is shown that the introduction of LSs, LSt and Dispers 715w at the level of 1.0-0.5 g/dm3 leads to a finer dispersion of the pigment. The best dispersion indicators are observed at a LSs content of 0.5 g/dm3, while the average diameter decreases by 3.1 times (from 8.4 to 2.6 microns). With the content of synthesized LSs at the level of 1.0 g /dm3 in a water-acrylic paint coating, the degree of protection of steel in sulfuric acid solutions was at least 62%