Способ обработки лигнинсодержащих полимеров

 

Способ предназначен для использования в целлюлозно-бумажной и гидролизной промышленности. Проводят деструкцию полимера электрическим газовым разрядом с приложением высокого напряжения на коронирующие электроды. Толщина образца достигает 10-15 мм. Деструкцию производят при напряжении выше 45 кВ до пробоя, коронирующие электроды располагают от образца на расстоянии 65-120 мм. Достигается получение экологически чистого продукта при упрощении процесса. 2 табл.

Изобретение относится к воздействию ионизирующих излучений, электрических полей на высокомолекулярные соединения и может быть использовано в целлюлозно-бумажной и гидролизной промышленности.

Известно, что под влиянием радиации, гамма-облучения, электрического поля происходит деструкция макромолекул.

Известен способ воздействия электрического поля, температуры, рентгеновского и -излучения на пропилен [1]. Показано, что все виды воздействия, за исключением электрического поля, приводят к сшиванию и деструкции молекул полипропилена. Действие электрического поля приводит к деструкции макромолекул, увеличивающейся с повышением напряженности электрического поля.

Известен способ обработки лигносульфоната [2]. Облучение лигносульфоната в виде порошка плутонийбериллиевым источником при активности плутония 2,6 Кюри в течение 72 ч приводит к получению продукта с молекулярной массой ниже 4000 Д, не обладающего мутагенной активностью.

Недостатком такого способа для промышленного использования является сложность работы с радиоактивными элементами и длительность обработки образца.

Ближайшим аналогом является способ обработки стирольных полимеров внешними частичными разрядами [3] . Образцы представляли собой пленки толщиной 260-10 мкм, металлизированные с одной стороны. Высокое напряжение прикладывалось к игольчатым электродам с радиусом иглы 15-2,5 мкм, отстоящим от неметаллизированной поверхности на 1 мкм. Результаты испытаний статически обрабатывались на основе двухпараметрического распределения Вейбула. В результате воздействия происходит разрыв C-C-связей и снижение молекулярной массы полимера.

Недостатком способа является то, что небольшая толщина образца и близость расположения коронирующего электрода к поверхности образца затрудняют возможность использования способа для порошковых полимеров, особенно в промышленности.

Целью изобретения является получение экологически чистого продукта достаточно простым промышленно-применимым способом.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки лигнинсодержащих соединений путем деструкции полимера электрическим газовым разрядом, включающем подачу высокого напряжения на игольчатые электроды, отстоящие от поверхности образца, деструкцию полимера производят при напряжении выше 45 кВ, а электроды располагают от образца на расстоянии 65-120 мм.

Способ осуществляется следующим образом.

Высокое напряжение выше 45 кВ прикладывают к игольчатому электроду, отстоящему от поверхности порошкообразного и крупнодисперсного образца с размером частиц от 0,1 до 15 мм на расстоянии 65-120 мм. Толщина образца достигает 10-15 мм. В результате воздействия происходит снижение молекулярной массы образца за счет деструкции полимера.

Пример. Испытания проводились на образцах гидролизного лигнина Зиминского гидролизного завода. Образец, отмытый от кислоты и высушенный на воздухе, с молекулярной массой по данным гель-фильтрации на сефадексе G-75 в диметилсульфоксиде 11600 Д разделяли на две фракции. Одну часть измельчали до порошкообразного состояния, а другую оставляли в исходном виде. Оба образца подвергали воздействию электрического газового разряда при плотности тока 40-60 мА/см. Результаты обработки оценивали в зависимости от приложенного напряжения на коронирующий электрод, времени воздействия и расстояния от коронирующего электрода до поверхности образца по изменению молекулярной массы согласно данных гель-фильтрации на сефадексе G-75 в диметилсульфоксиде. Результаты обработки представлены в таблице 1.

Как видно из табл. 1, с увеличением напряжения на коронирующем электроде, времени воздействия, происходит более сильная деструкция полимера.

Уменьшение расстояния от коронирующего электрода до поверхности образца менее 65 мм приводит как к деструкции, так и сшивке макромолекул. Кроме того, при этом увеличивается вероятность пробоя. Увеличение расстояния выше 120 мм снижает эффективность обработки гидролизного лигнина.

Результаты оценки мутагенной активности образцов гидролизного лигнина после воздействия внешнего электрического поля представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, образцы гидролизного лигнина с молекулярной массой ниже 4000, полученные деструкцией электрическим газовым разрядом, имеют в концентрации 300 мг/л мутагенную активность на уровне контроля. Анализ мутагенной активности проводят анафазным методом учета аберраций хромосом в методе сперматогенеза у самцов моллюсков Benedictia baicalensis.

Обработанный электрическим разрядом гидролизный лигнин может быть использован в сельском хозяйстве как агрохимическое активное удобрение. Одновременно происходит утилизация отходов производства.

Формула изобретения

Способ обработки лигнинсодержащих полимеров путем деструкции полимеров электрическим газовым разрядом с приложением высокого напряжения на игольчатые коронирующие электроды, отстоящие от поверхности образца, отличающийся тем, что напряжение на электродах составляет не менее 45 кВ, а расстояние между электродами и поверхностью образца составляет 65 - 120 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2