МЕХАНОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩЕЙ РАСТИТЕЛЬНОЙ МАССЫ

УДК 661.683

  • Татьяна Петровна Щербакова Федеральный исследовательский центр «Коми научный центр УрО РАН» https://orcid.org/0000-0002-9121-456X
Ключевые слова: растительная биомасса, механохимическая обработка, порошковая целлюлоза, кремнийсодержащий продукт, аморфный кремнезем

Аннотация

Исследована возможность комплексной переработки кремнийсодержащей растительной биомассы. Метод включает механохимическую обработку биомассы в растворе гидроксида натрия в роторно-пульсационном аппарате при температуре саморазогрева не ниже 80 °С. Полученную суспензию разделяют на твердый остаток и экстракт. Твердый остаток промывают и сушат с получением порошковой целлюлозы. Из экстракта после отделения твердого остатка выделяют кремнийсодержащий продукт с содержанием SiO2 от 49.4 до 62.6 масс.%. Путем озоления кремний-содержащего продукта при температуре 600 °С получают аморфный кремнезем. Содержание SiO2 (как целевого компонента) в золе составляет 85.5–92.0%. Дифрактограмма SiO2 характеризуется наличием диффузного гало с максимумом при 2q=22,75 ° и отсутствием дифракционных пиков. Предварительное кислотное выщелачивание позволяет повысить степень чистоты получаемого кремнезема до 99.0%. Удельная поверхность полученного кремнезема установлена методом БЭТ по сорбции азота составляет 260 м2/г.

Изучено влияние концентрации экстрагента на выход щелочерастворимых веществ и степени выщелачивания кремния. Показано, что уже при 1%-ной концентрации экстрагента (NaOH) происходит практически полное выщелачивание кремния из растительной матрицы. В зависимости от повышения концентрации NaOH степень делигнификации биомассы повышается до 13–18–22%, соответственно, при повышении концентрации NaOH 1–5–10%. Получена порошковая целлюлоза с содержанием (%): кремния~1.12, лигнина – 34.8, альфа-целлюлозы – 86.0, с выходом 33.0% и распределением частиц 80–300 мкм. Количество потерь биомассы составляет 17.6 масс.%.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биография автора

Татьяна Петровна Щербакова, Федеральный исследовательский центр «Коми научный центр УрО РАН»

кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории химии растительных полимеров

Литература

Obzor rynka dioksida kremniya (belaya sazha i aerosil) v SNG. [Market overview of silicon dioxide (silica white and aerosil) in the CIS]. Moscow, 2019, 112 p. (in Russ.).

Kolesnikov M.P. Uspekhi biologicheskoy khimii, 2001, vol. 41, pp. 301–332. (in Russ.).

Patent 2529151 (RU). 2014. (in Russ.).

Ngo N.N., Zenitova L.A., Kuang Z. Ekologiya, 2019, no. 2, pp. 5–11. DOI: 10.24411/1728-323X-2019-12005. (in Russ.).

Librea J.T., Dacanay F.D., Martin Z.Z., Diaz1 L.L. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2019, vol. 540, article 012007. DOI: 10.1088/1757-899X/540/1/012007.

Adebisi1 J.A., Agunsoye J.O., Bello S.A., Haris M., Ramakokovhu M.M., Daramola M.O., Hassan S.B. Nigerian Journal of technological development, 2018, vol. 15, no. 2, pp. 57–65.

Patent 2436730 (RU). 2011. (in Russ.).

Patent 2312945 (RU). 2006. (in Russ.).

Patent 2533459 (RU). 2019. (in Russ.).

Patent 2394764 (RU). 2010. (in Russ.).

Zainal N.S., Zaleha M., Mustapa M.S., Badarulzaman N.A., Abdul Salim Z.A.S., Masirin M.I. International Journal of Chemical Engineering and Applications, 2018, vol. 9, no. 5, pp. 158–162.

Monte L.S., Escócio V.A., Furtado de Sousa A.M., Furtado C.R.G., Moreira Leite M.C.A., Visconte L.L.Y., Pacheco E.B.A.V. Biomass Conv. Bioref., 2018, no. 8, pp. 189–197. DOI: 10.1007/s13399-017-0271-9.

Ngoc N.N., Thanh L.X., Vinh L.T., Van Anh B.T. Cite this paper: Vietnam J. Chem., 2018, vol. 56, no. 6, pр. 730–736. DOI: 10.1002/vjch.201800079.

Adebisi J.A., Agunsoye J.O., Bello S.A., Kolawole F.O., Ramakokovhu M.M., Daramola M.O., Hassan S.B. Waste and Biomass Valorization, 2019, vol. 10, pp. 617–629. DOI: 10.1007/s12649-017-0089-5.

Foo K.Y., Hameed B.H. Advances in Colloid and Interface Science, 2009, vol. 152, no. 1–2, pp. 39–47. DOI: 10.1016/j.cis.2009.09.005.

Bakar R.A., Yahya R., Gan S.N. Procedia Chemistry, 2016, vol. 19, pp. 189–195.

Soltani N., Bahrami A., Pech-Canul M.I., Gonzalez L.A. Chem. Eng. J., 2015, vol. 264, pp. 899–935. DOI: 10.1016/j.cej.2014.11.056.

Katalog sortov risa i ovoshchebakhchevykh kul'tur kubanskoy selektsii. [Catalog of varieties of rice and vegetables and melons of the Kuban selection]. Krasnodar, 2016, 160 p. (in Russ.).

Obolenskaya A.V., Yel'nitskaya Z.P., Leonovich A.A. Laboratornyye raboty po khimii drevesiny i tsellyulozy. [Labora-tory work on the chemistry of wood and cellulose]. Moscow, 1991, 258 p. (in Russ.).

GOST 13997.3-84. Izdeliya ogneupornyye. Metody ispytaniy. Chast' 2: materialy i izdeliya ogneupornyye tsirkoniy soderzhashchiye. Metody opredeleniya dvuokisi kremniya. [GOST 13997.3-84. Refractory products. Test methods. Part 2: zirconium-containing refractory materials and products. Methods for the determination of silicon dioxide]. Moscow, 2004, 7 p. (in Russ.).

Опубликован
2020-10-22
Как цитировать
1. Щербакова Т. П. МЕХАНОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩЕЙ РАСТИТЕЛЬНОЙ МАССЫ // Химия растительного сырья, 2020. № 3. С. 255-261. URL: http://journal.asu.ru/cw/article/view/6644.
Выпуск
Раздел
Технологии