Исследование влияния добавок поверхностно-активных веществ в варочный раствор на качество сульфатной лиственной целлюлозы

В статье рассматриваются перспективы применения поверхностноактивных веществ при сульфатной варке целлюлозы. Присутствие поверхностно-активных веществ снижает поверхностное натяжение между жидкостью и древесной щепой, что способствует быстрому проникновению щелока во внутреннюю матрицу щепы и обеспечивает селективную делигнификацию, снижение количества непровара и содержания экстрактивных веществ в полученной целлюлозе. Исследования компонентного состава лиственной древесины, представляющей смесь березы и осины, показали, что содержание экстрактивных веществ в ней составило 1,037%. Сульфатные варки были проведены по классической схеме и с добавками поверхностно-активных веществ марки Dispersol. Расход поверхностно-активных веществ на варку составлял 0,1% от массы абсолютно сухой древесины. В результате варок получена техническая сульфатная целлюлоза, определен общий выход лиственной целлюлозы, количество непровара в полученной целлюлозе, произведен анализ целлюлозы на содержание остаточного лигнина и экстрактивных веществ. Исследования показали, что добавка поверхностноактивных веществ марки Dispersol в варочный раствор для сульфатной варки незначительно влияет на выход целлюлозы и содержание остаточного лигнина. Содержание непровара в полученной целлюлозе при добавлении в варочный раствор поверхностно-активных веществ марки Dispersol PCS 306 снижается на 14% по сравнению с варкой без добавок. При этом использование добавок поверхностно-активных веществ в варочный раствор для сульфатной варки лиственной древесины позволяет снизить содержание экстрактивных веществ в полученной целлюлозе в 2-6 раз. Присутствие данных поверхностно-активных веществ в варочном растворе понижает поверхностное натяжение отработанного черного щелока на 5-6%, но их небольшой расход на варку не должен в значительной степени повлиять на работу выпарных аппаратов. 

1. Аллен JI., Лапойнт С. Повышение степени обессмоливания небеленой сульфатной целлюлозы в процессе ее промывки на канадском предприятии. // Pulp Paper Can. 2003. №12. С. 59-62.

2. Вураско А.В., Пепелин М.А., Пермяков А.Н., Атаева Ю.Г., Самородов С.А., Агеев М.А., Шерстобитов А.Л., Сиваков В.П., Губанов И.А. Применение варочно-диспергирующих добавок при сульфатной делигнификации композиции лиственных пород древесины // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2025. Вып. 253. С. 304-320.

3. Дейнеко И.П., Фаустова Н.М. Элементный и групповой химический состав коры и древесины осины // Химия растительного сырья. 2015. №1. С. 51-62.

4. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС-1 2023. Целлюлозно-бумажное производство. М.: Бюро НДТ, 2023. 459 с.

5. Копнина Р.А., Демьянцева Е.Ю., Карпов И.А., Андранович О.С. Влияние смесей амфифильных соединений и ферментных препаратов на смолистость волокнистых полуфабрикатов // Бутлеровские сообщения. 2015. Т. 42, № 4. С. 158-161.

6. Никитин В.М., Оболенская А.В., Щеголев В.П. Химия древесины и целлюлозы. М.: Лесн. пром-сть, 1978. 368 с.

7. Печурина Т.Б. Использование диспергаторов с целью снижения смоляных затруднений при производстве беленой лиственной сульфатной целлюлозы: дисс. … канд. техн. наук. Архангельск, 2006. 141 с.

8. Печурина Т.Б., Миловидова Л.А., Комарова Г.В., Комаров В.И. Влияние добавок диспергантов на изменение состояния смолы и содержание экстрактивных веществ в лиственной сульфатной целлюлозе // ИВУЗ. Лесной журнал. 2003. № 2-3. С. 68–75.

9. Правилова Т.А. Химический контроль производства сульфатной целлюлозы. М.: Лесн. пром-сть, 1984. 256 с.

10. Производство сульфатной целлюлозы: учеб. пособие / сост. Ю.С. Иванов, А.Г. Кузнецов, Л.Ю. Бабкина. СПб., 2016. Ч. II. 72 с.

11. Прокшин Г.Ф., Гусакова М.А., Афанасьев Н.И., Личутина Т.Ф., Вишнякова А.П., Фесенко А.В. Особенности образования и механизм извлечения остаточного лигнина и смолы при сульфатной варке березовой и осиновой целлюлозы // Химия растительного сырья. 2008. № 2. С. 5–10.

12. Смит Р.А. Влияние синергетических композиций поверхностно-активных веществ и липазы на остаточную смолистость волокнистых полуфабрикатов: автореф. дис. … канд. хим. наук. СПб., 2021. 16 с.

13. Смит Р.А., Демьянцева Е.Ю., Андранович О.С. Анализ состояния смолы при обессмоливании сульфатной лиственной целлюлозы // ИВУЗ. Лесной журнал. 2019. № 4. С. 168-178.

14. Старжинская Е.В. Совершенствование технологии промывки сульфатного мыла из смеси щелоков от варки древесины различных пород: дисс. … канд. техн. наук. Архангельск, 2024. 156 с.

15. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. М.: Энергоиздат, 1982. 512 с.

16. Технология целлюлозно-бумажного производства: в 3 т. Т. I: Сырьё и производство полуфабрикатов. Ч. 2: Производство полуфабрикатов. СПб.: Политехника, 2003. 633 с.

17. Хироси Я., Вассабуро К. Исследование смоляных затруднений сульфитной целлюлозы с применением ПАВ // Сэнъи Гиккайси. 1965. № 11. С. 68.

18. Якубова О.С., Демьянцева Е.Ю., Смит Р.А. Физико-химические характеристики черного щелока до и после извлечения сульфатного мыла в присутствии добавок поверхностно-активных веществ // Химия растительного сырья. 2021. №4. С. 337-343.

19. Ahluwalia M.R, Coffy J.M, Norris A.D. Emering technology in kraft pulping with digester additives // CPPA Conference Proceedings. 1992. P. 1.

20. Akadiri M.M.A. The role of surfactants in the processes of pulp craft cooking / Department of Chemical Engineering. Montreal: McGill University, 2010. 67 p.

21. Pitch Control, Wood Resin and Deresination. Atlanta, GA: TAPPI Press, 2000. 392 p.

22. Chen G.C. Application of a surfactant as a kraft pulping additive // Tappi Journal. 1994. Vol. 77, no. 2. P. 125-128.

23. Chen D., Zhao J., Berry R., Berk D., Kubes G. A method for measuring pulping liquor penetration into the wood structure // Cellulose Chemistry and Technology. 2010. Vol. 44, no. 9. P. 319-325.

24. Duggirala P.Y. Surfactant based digester additive technology for kraft soft wood and hard wood pulping // Appita Journal. 2000. Vol. 53, iss. 1. P. 41-48.

25. Kathomdani P.D.S., Marsoem S.N., Sunarti S., Nirsatmanto A. Effect of surfactant application on acacia hybrid kraft pulp properties // Cellulose Chemistry and Technology. 2022. Vol. 56, no. 5-6. P. 619-624.

26. Mishra R.P., Maheshwari G.D., Bhargava G.G., Dasgupta T.K., Thusu N.K. Effect of Surfactant Application on Pulping Characteristics of Mill Chips and Reduction in Pollution Load // IPPTA: Quarterly Journal of Indian Pulp and Paper Technical Association. 2007. Vol. 19, no. 1. P. 61-65.

27. Rosen M.J. Surfactants and Interfacial Phenomena. 3rd ed. New Jersey, USA: Wiley-Interscience, 2004. 500 p.

28. Wei H., Ukem N., Berk D., Kubes G.J. The role of surfactants in wood deresination // Cellulose Chemistry and Technology. 2006. Vol. 40, no. 1. P. 71-75.