Способ получения гидролизного лигнина

(51) 07 1/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ хозяйственно-бытовой воды, производственных и сточных вод от различных загрязнителей. Достигаемый технический результат уменьшение удельного расхода кислоты,предотвращение выделения высокотоксичных газообразных отходов и повышение экологической безопасности процесса. Предлагаемый эффективный способ получения гидролизного лигнина включает измельчение древесины саксаула, трехкратную экстракцию щепы этилуксусным эфиром,сушку,гидролиз экстрагированной щепы саксаула в автоклаве 1 ной серной кислотой (плотностью 1,005 г/см 3) при температуре 2005 С и давлении 200 атм с постоянным перемешиванием в течение 60 минут,фильтрацию,пятикратную промывку дистиллированной водой и кипячение в дистиллированной воде в течение 60 минут, сушку при температуре 1032 С.(72) Наурызбаев Михаил Касымович Ефремов Сергей Анатольевич Нечипуренко Сергей Витальевич Шилина Юлия Александровна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Боголицын К.Г., Резников В.М. Химия сульфитных методов делигнификации древесины.М. Экология, 1994. - с. 92-97(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА(57) Изобретение относится к области применения сорбентов на основе углеродсодержащего сырья и может быть использовано в пищевой и медицинской промышленности,в процессах очистки 23161 Изобретение относится к области получения сорбентов на основе углеродсодержащего сырья и может быть использовано в пищевой и медицинской промышленности,в процессах очистки хозяйственно-бытовой воды, производственных и сточных вод от различных загрязнителей. Известен сорбент для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов,исходными материалами для которого являются гидролизный лигнин и зола ТЭС (Сорбент для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов / Сорокин Н.А., Урсегов СО. // Патент РФ 2146318,опубл. 10.03.2000,13). Недостатком такого сорбента является его хрупкость. В процессе сушки гранул сорбента связывающие силы, возникающие в результате химических реакций, ослабевают и при полном обезвоживании гранул прочность уменьшается. Известен медицинский энтеросорбент на основе лигнина и способы его получения (Энтеросорбент и способ его получения / Беляков Н.А., Леванова В.П.,Артемьева И.С, Королькова СВ., Исаева Л.В., Бойко Т.А., Гвоздева Э.Н. Патент РФ 2005118620,опубл. 20.07.2007,15). Недостатком такого сорбента является сложность процесса изготовления,требующего введения дополнительных операций, осуществляемых в жестких условиях, и повышенного расхода энергии на обработку лигнина. Известен ряд способов получения гидролизного лигнина ( 2116080 С 1, 27.07.1998.2061488 С 1, 10.06.1996.2234931 С 2, 27.08.2004.9730720 А 1, 28.08.1997.), в основе которых лежит обработка последнего раствором щелочи с последующими операциями промывки,нейтрализации, измельчения в виде водных суспензий, обезвоживания их до различного содержания воды путем фильтрации,центрифугирования, а также возможной сушки, с получением препарата в различных формах. Наиболее близким к заявляемому является способ получения сернокислотного лигнина Класона (Боголицын К.Г., Резников В.М. Химия сульфитных методов делигнификации древесины.М. Экология, 1994. - с. 92-97). Согласно данному способу древесину измельчают, экстрагируют спиртобензолом для удаления экстрактивных веществ и высушивают. Затем высушенный материал заливают 64-72-ной серной кислотой и при комнатной температуре перемешивают до получения желатинизированной однородной массы. Последнюю разбавляют пятикратным количеством воды и нагревают на водяной бане в течение 12 часов, для того чтобы полностью гидролизовать полисахариды. По охлаждению реакционной смеси лигнин отфильтровывают и высушивают. Недостатком данного способа получения лигнина является то, что конечный результат зависит от многих факторов концентрации кислоты,температурного и временного режимов, природы исходного сырья. Кроме того, во время реакции древесины с кислотой образуется много токсичных газообразных веществ. 2 Задачей изобретения является разработка способа получения гидролизного лигнина. Технический результат - уменьшение удельного расхода кислоты, предотвращение выделения высокотоксичных газообразных отходов и повышение экологической безопасности процесса. Технический результат достигается предлагаемым способом получения гидролизного лигнина, включающим измельчение древесины,экстракцию щепы органическим экстрагентом,высушивание, гидролиз раствором серной кислоты экстрагированной и высушенной щепы,фильтрацию, высушивание, но в отличие от известного способа в качестве щепы используют древесину саксаула, в качестве органического экстрагента этилуксусный эфир, экстракцию проводят трижды, гидролиз экстрагированной щепы саксаула проводят в автоклаве 1-ной серной кислотой при температуре 2005 С и давлении 200 атм с постоянным перемешиванием в течение 60 минут,затем пятикратно промывают дистиллированной водой и кипятят в дистиллированной воде в течение 60 минут, потом сушат при температуре 1032 С. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Навеску экстрагированной щепы саксаула помещают в камеру реактора автоклава. К навеске добавляют разбавленную 24 и в герметичном состоянии осуществляют процесс гидролиза при температуре 2005 С и давлении 200 атм с постоянным перемешиванием во избежание образования комков. Герметичность камеры реактора автоклава способствует растворению выделяющихся газов и образованию высокого давления. После охлаждения камеры реактора содержимое отфильтровывают и помещают в термостойкую коническую колбу вместимостью 1000 мл, пятикратно промывают 500 мл дистиллированной воды и далее разбавленную смесь выдерживают в 500 мл дистиллированной воды с обратным холодильником на электрической плитке при слабом кипячении в течение 60 минут. Затем лигнин сушат в сушильном шкафу при температуре (1032)С до постоянной массы и взвешивают. Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет одновременно достичь снижения расхода серной кислоты на получение гидролизного лигнина,предотвратить образование высокотоксичных газообразных отходов,содержащих сероводород и повысить экологическую безопасность всего процесса получения гидролизного лигнина. В условиях проведения гидролиза при температуре 2005 С и давлении 200 атм в 1-ной 24 достигается идентичный результат как и с применением 64-72 ной 24 при комнатной температуре и атмосферном давлении. За счет высоких температуры и давления в предлагаемом способе получения гидролизного лигнина достаточно использовать 1-ную 24, что значительно снижает расход кислоты. Сушку полученного гидролизного лигнина осуществляют при 23161 температуре (1032)С, т.к. при температуре выше таковой происходит разрушение лигнинной структуры. На фиг. 1 приведен график зависимости образования лигнинаот времени проведения автоклавного гидролиза. Пример 1. 100 г щепы саксаула, предварительно трехкратно экстрагированной этилуксусным эфиром, помещают в камеру реактора автоклава и добавляют 800 мл 1-ной 24 (плотностью 1,005 г/см 3), герметично закрывают автоклав и проводят гидролиз в течение 60 минут при температуре 2005 С и давлении 200 атм. Далее полученный лигнин отфильтровывают и пятикратно промывают с последующим кипячением в дистиллированной воде в течение 60 минут. Затем лигнин сушат в сушильном шкафу при температуре (1032)С до постоянной массы и взвешивают. Содержание углерода в полученном лигнине составляет 66. Пример 2. В условиях примера 1, но с применением 5-ной 24 (плотностью 1,032 г/см 3). Содержание углерода в лигнине в данном случае достигает также 66. Присутствие лигнина в полученных материалах доказано методом ИКспектроскопии. Сопоставление примеров 1 и 2 показывает перспективность и достаточность применения раствора 1-ной серной кислоты для получения гидролизного лигнина. Пример 3. В условиях примера 1, но при различном времени автоклавного гидролиза получен и проанализирован ряд образцов лигнинсодержащих материалов для выявления оптимальных условий выхода лигнинаот времени. Зависимость представлена на фигуре 1. Для определения содержания лигнина в продуктах автоклавного гидролиза применяют метод с 72-ной 24(прототип). По полученным данным и построенному графику процентного извлечения лигнина видно, что наиболее оптимальным временем проведения гидролиза щепы саксаула является 60 минут. Последующее увеличение времени гидролиза на образование гидролизного лигнина существенной роли не оказывает. Из сопоставления вышеприведенных результатов следует, что при получении гидролизного лигнина по предлагаемому способу, в отличие от прототипа,расход серной кислоты на единицу получаемого продукта снижается в 9-9,2 раза и полностью исключается образование высокотоксичных газообразных отходов. Последнее позволяет исключить из технологической схемы получения гидролизного лигнина узел улавливания и обезвреживания парогазовых выбросов и повысить экологическую безопасность технологического процесса. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения гидролизного лигнина,включающий измельчение древесины, экстракцию щепы органическим экстрагентом, высушивание,гидролиз раствором серной кислоты экстрагированной и высушенной щепы, фильтрацию,высушивание, отличающийся тем, что в качестве щепы используют древесину саксаула, в качестве органического экстрагента - этилуксусный эфир,экстракцию проводят трижды,гидролиз экстрагированной щепы саксаула проводят в автоклаве 1-ной серной кислотой при температуре 2005 С и давление 200 атм в течение 60 минут,затем пятикратно промывают дистиллированной водой и кипятят в дистиллированной воде в течение 60 минут, и далее сушат в сушильном шкафу при температуре 1032 С до постоянной массы.