Характеристика чорного щолоку після натронної делігніфікації деревини павловнії
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.293363Ключові слова:
павловнія, натронне варіння, чорний щолок, pH, загальна та активна лужність, сухий залишок, органічні та мінеральні речовиниАнотація
Об’єктом досліджень є чорний щолок натронного варіння зразка Paulownia Clone in Vitro 112® за витрат активного лугу 14, 18 та 22 % в од. Na2O від маси абсолютно сухої сировини.
Проблема, що вирішується в роботі, пов’язана з утворенням відходів у вигляді чорного щолоку під час отримання целюлози. Зауважено, що в результаті виробництва 1 т целюлози утворюється до 7 т чорного щолоку.
У ході роботи проведено аналіз загальної титрованої та активної лужності у вихідному та чорному щолоках після варіння деревини павловнії, визначено значення рН. Наведено залежності вмісту сухих речовин у чорному щолоці від витрат активного лугу, тривалості варіння, наявності каталізатора та кінцевої температури процесу делігніфікації. Розраховано кількість органічної та мінеральної складової сухих речовин чорного щолоку на 1 т повітряно сухих волокнистих напівфабрикатів.
Встановлено, що з підвищенням температури на 20 °С (від 150 до 170 °С) і тривалості приблизно в 1,5 рази (від 60 до 90 хв та від 90 до 150 хв), за однакових витрат активного лугу та використання каталізатора в умовах натронного варіння вміст сухих речовин у чорному щолоці зростає на 1,5-3 %. Така закономірність пояснюється переходом у розчин більшої кількості продуктів розчинення лігніну, геміцелюлоз і мінеральних речовин.
Розрахункові значення щодо вмісту мінеральних та органічних речовин у чорному щолоці після варіння деревини павловнії за тривалості 150 хв і кінцевої температури 170 °С за різних витрат активного лугу та використання каталізаторів у вигляді антрахінону та етилового спирту знаходяться в межах 1024–1518 кг на 1 т пов. сух. целюлози нормального виходу та можуть бути використані на практиці. Отримані результати можна використовувати для формування оцінки чорного щолоку як додаткового ресурсного потенціалу для економіки виробництва.
Посилання
- Cheropkina, R. I., Trembus, I. V., Deikun, I. M., Barbash, V. A. (2021). Tekhnolohiia nederevnykh voloknystykh napivfabrykativ. Kyiv: KPI im. Ihoria Sikorskoho, 231.
- Kuparinen, K., Vakkilainen, E., Tynjälä, T. (2019). Biomass-based carbon capture and utilization in kraft pulp mills. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 24 (7), 1213–1230. doi: https://doi.org/10.1007/s11027-018-9833-9
- Black Liquor Gasification. Summary and Conclusions from the IEA Bioenergy ExCo54 Workshop (2007). IEA Bioenergy: ExCo:2007:03. Whakarewarewa, Rotorua, 1–12.
- Prymakov, S. F., Antonenko, L. P., Barbash, V. A., Deikun, I. M., Cheropkina, R. I. (2003). Metodychni vkazivky do vykonannia laboratornykh robit i kontrolnykh zavdan z dystsypliny – Tekhnolohiia tseliulozy dlia studentiv spetsializatsii 7.091611. 02 – Khimichna tekhnolohiia tseliulozno-paperovoho vyrobnytstva. Kyiv: KPI, 71.
- Fakhrai, R. (2002). Black Liquor Combustion in Kraft Recovery Boilers-Numerical Modelling. Stockholm: Royal Institute of Technology, 86.
- Introduction to Liquor of Paper Pulping. Available at: https://www.paperpulpingmachine.com/introduction-to-liquor-of-paper-pulping/
- Black Liquor. Encyclopedia, Science News & Research Reviews. Available at: https://academic-accelerator.com/encyclopedia/black-liquor
- Hubbe, M., Alén, R., Paleologou, M., Kannangara, M., Kihlman, J. (2019). Lignin recovery from spent alkaline pulping liquors using acidification, membrane separation, and related processing steps: A review. BioResources, 14 (1), 2300–2351. doi: https://doi.org/10.15376/biores.14.1.2300-2351
- Larson, E. D., Consonni, S., Katofsky, R. E. (2003). A Cost-Benefit Assessment of Biomass Gasification Power Generation in the Pulp and Paper Industry: FINAL REPORT. Princeton: Princeton University, 191.
- Black liquor. Available at: https://www.ctc-n.org/technologies/black-liquor
- Råberg, M. (2007). Black liquor gasification – Experimental stability studies of smelt components and refractory ligning. Umeå: Umeå University, 48.
- Global investment in clean energy is on course to rise to USD 1.7 trillion in 2023. Available at: https://www.fananews.com/language/en/global-investment-in-clean-energy-is-on-course-to-rise-to-usd-1-7-trillion-in-2023/
- Pola, L., Collado, S., Oulego, P., Díaz, M. (2022). Kraft black liquor as a renewable source of value-added chemicals. Chemical Engineering Journal, 448, 137728. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137728
- Kempkens, J. (2020). Black Liquor – New Material from Lignin. Available at: https://isola.design/Designer-Projects-Black-Liquor--New-Materials-From-Lignin
- TAPPI/ANSI T 412. Moisture in pulp, paper and paperboard (2022). Atlanta: TAPPI Press.
- TAPPI T 222. Acid-insoluble lignin in wood and pulp (2021). Atlanta: TAPPI Press.
- TAPPI T-650. Solids content of black liquor (2021). Atlanta: TAPPI Press.
- TAPPI T 625. Analysis of soda and sulfate black liquor (2014). Atlanta: TAPPI Press.
![Characteristics of black liquor after alkaline delignification of paulownia wood](https://journals.uran.ua/public/journals/15/submission_293363_331653_coverImage_en_US.jpg)
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Anna Denysenko, Romaniia Cheropkina
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.