33
О ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛНОЦЕННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ
ГОССИПОЛОВОЙ СМОЛЫ - ОТХОДА МАСЛОЖИРОВЫХ
КОМБИНАТОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ ЦЕННЫХ ПРОДУКТОВ
Жуманиязов М.Ж., Жаббиев Р.М., Жуманиязова Д.М.
Ургенчский государственный университет
Основными объектами при проведении теоретических и приклад-ных
исследований в данной работе служили: соапсток и госсиполовая смола –
отходы масложировой промышленности.
При обработке жиров и масел растворами щёлочи при химической
рафинации образуются нерастворимые в нейтральном жире соли, мыла, водные
растворы которых вследствие большой плотности легко отделяются от жира.
Такую мыльную массу называют соапсток. Хлопковый соапсток по ТУ-18-Уз-
38-79 имеет следующие показатели: цвет от темно-коричневого до тёмно-
желтого; консистенция при 20
0
С от жидкой до мазеобразной; массовая доля
общего жира в массе соапстока не менее 35 %; массовая доля общих жирных
кислот и нежирных веществ в массе соапстока не менее 30%.
Соапстоки, образующиеся при нейтрализации хлопковых масел и жиров,
различаются по содержанию общего жира, наличию сопутствующих веществ.
В частности, хлопковые соапстоки Ташкентского масложиркомбината
(Узбекистан) содержат 40,8-61,2% общего жира, 16,2-22,1% нейтрального
жира, 3,6-6,2 % нежировых веществ, 9,0-30,6% влаги. Средний состав жирных
кислот соапстока, мас.%:С
14
–1,3; С
16
- 42,8; С
18
–23,2. Средняя молекулярная
масса 276.
Известно, что соапсток осветляется путем разложения жиров с
последующей дистилляцией полученных сырых жирных кислот. До
сегодняшнего дня на многих заводах установлены дополнительные
дистилляционные установки по получению дистиллированных жирных кислот.
Эти установки перерабатывают не более половины образующихся
масложировых отходов.
Дистилляция жирных кислот ведется при температурах 220-230
0
С. В
результате этих процессов одновременно с отгонкой части жирных кислот
образуется в кубе госсиполовая смола, содержащая от 40 до 50 % продуктов
конденсации, полимеризации и продуктов взаимодействия госсипола.
Несмотря на казалось бы очевидную выгоду, если вовлечь в производства
антикоррозионных материалов огромных запасов вторичного сырья-
госсиполсодержаюших отходов, к сожалению, до сих пор не решён главный
вопрос – немедленная или плановая их утилизация, ввиду чего огромные
количества госсиполсодержаюших отходов по- прежнему вывозятся в отвалы.
На протяжении многих десятилетий наносят огромный ущерб окружающей
среде во всём мире. Совершенно очевидно аналогичные проблемы такого рода
имеют место и в Узбекистане и других регионах мира.
Однако, госсиполовая смола как крупнотоннажный отход
масложировой промышленности, имея в своём составе в значительном
34
количестве жирные кислоты, наряду с другими продуктами конденсации и
полимеризации, мог бы служить сырьём для получения ценных,
остродефицитных продукций различного назначения с очень высоким
экономическим и социальным эффектами.
Приведённые нами научными исследованиями доказано, что структурные
особенности и свойства образующихся отходов-госсиполовой смолы
показывают весьма разнообразную и богатейшую их химическую природу, при
ближайшим рассмотрении которой становится вполне очевидной возможность
получения ценных материалов. В этом плане мировой опыт организации
производств, особенно в химических отраслях, показывает, что для утилизации
промышленных отходов лучшие результаты могут быть получены при
комплексном сочетании производств, т.е. когда отходы одного из них могут
служить сырьём для другого производства.
Вместе с тем, анализ литературных источников показывает, что
использование госсиполовой смолы при разработке антикоррозионных
материалов является одним из эффективных и целесообразных направлений.
Подобные композиции очевидно могут быть созданы на основе
карбоксилсодержащих соединений и получены на базе модифицированных
госсиполовой смолы, соапстоков, соляровых и масляных отходов. В этом
случае свободные карбоксильные группы, вступая во взаимодействие с
продуктами коррозии, могут превратить их в нерастворимые соли и создать
защитной слой на поверхности металла, предотвращающий проникновение
агрессивных ионов.
Принимая во внимание уже известные и очевидные факты в этой области,
мы в этом статье попытались систематизировать имеющиеся литературные
сведения
и
результаты
собственных
разработок,
по
проблеме
госсиполсодержаюших отходов. Развить научные основы их утилизации,
разработать
технологические параметры получения на их основе
антикоррозионных и изоляционных материалов и других полезных продуктов,
провести натурные испытания, выявить их эффективность и подготовить к
серийному выпуску и применению новой продукции на базе отходов, дать
заключение об эффективности и рентабельности базовых предприятий.
В данной работе была использована госсиполовая смола, получающаяся в
результате дистилляции жирных кислот при температуре 220-230
0
С,
содержащая в своём составе от 40 до 50% продуктов конденсации,
полимеризации и продуктов взаимодействия госсипола. Требования по ОСТ
18-114 для госсиполовой смолы:
1. Внешний вид – вязкотекучая масса
2. Цвет – от темно-коричневого до чёрного
3. Кислотное число, мг КОН – 50-100
4. Содержание золы, мас. % – 1,0-1,2
5. Содержание влаги и летучих веществ, % – до 4
35
6. Растворимость в ацетоне, мас. % –70-80
7. Удельная масса, г/см
3
– 0,98-0,99
8. Число омыления, мг КОН – 80-130
Химический состав госсипола изучен многими исследователями По
данным химических, физико-химических и спектроско-пических исследований
госсипол является ароматическим соединением с фенольными гидроксильными
группами и карбонильной группой в ортоположении к гидроксильной. В
госсиполовой смоле обнаружено 12% азотсодержащих соединений, 36%
продуктов превращения госсипола, сохранившего нафтольные гидроксилы и
52% жирных и оксижирных кислот в виде лактонов. Свойства госсиполовой
смолы зависят от качества исходного сырья, соблюдения технологических
режимов расщепления жиров, глубины дистилляции получаемых жирных
кислот и ряда других факторов. Госсипол химически активен, проявляет ярко
выраженные кислотные свойства, способен реагировать и как фенольное, и
как альдегидное соединение. Альдегидные группы сообщают ему свойства,
характерные для этого класса соединений. Однако, одновременное
присутствие -ОН и -С(О)Н - групп и их взаимное влияние несколько изменяют
свойства госсипола как фенола и альдегида. Как сильная двухосновная
кислота госсипол образует нейтральные соли в разбавленных водных растворах
щелочей. В смеси насыщенных и ненасыщенных кислот госсиполовой смолы
идентифи-цированы миристиновая кислота (0,5-1%), стеариновая кислота (30-
40%), остальное – продукты полимеризации и поликонденсации. По
молекулярному весу госсиполовая смола соответствует низко-молекулярным
полимерам – олигомерам.
Одним из направление использования госсиполовой смолы – создание на
её основе поверхностно-активных добавок. Госсиполовая смола используется
при этом не непосредственно, а после некоторой дополнительной подготовки:
путем смешивания с растворителями, омылением щелочными реагентами, а
также подвергается модификации традиционными лакокрасочными материа-
лами, эпоксидными смолами, наполнителями и т.д. Наличие фенольных,
карбоксильных, карбониль-ных и других функциональных групп позволяет
проводить модификацию госсиполовой смолы – переводить в водорастворимое
состояние Растворимость госсиполовой смолы, как пленкообразователя в воде
обеспечивается
нейтрализацией
карбоксильных
групп
основаниями.
Госсиполовая смола также может быть применена в качестве крепителя в
литейном производстве.
Во ВНИИЖ разработан и внедрен в производство способ изготовления
термостойкого антикоррозионного пигментированного крепителя на основе
госсиполовой смолы. Лаки, полученные совмещением госсиполовой смолы с
алюминиевой пудрой, выдерживают нагрев при 300-320
0
С в течение 3 ч.,
сохраняя механическую прочность, необходимой для жаростойкой эмали АЛ-
701. Эти покрытия выдерживают также нагрев при 420
0
С в течение 10 минут.
Введение в госсиполовую смолу оксида металла амфотерного характера,
36
например, цинка или алюминия при заданных количествах способствует
созданию непроницаемых для агрессивных ионов плёнок, быстросохнущих
антикоррозионных покрытий без термической сушки. Кроме этого, цинковые
соли госсиполовой смолы обладают свойствами антисептиков и могут
применяться с целью защиты древесины от домового грибка.
В связи с особенностью госсиполовой смолы растворяться в полярных
растворителях, а также из наличия в ней фенольных, гидроксильных,
карбонильных, карбоксильных и др. функциональных групп, нам позволял
разработать ряд антикоррозионных, изоляционных и битумных материалов.
В
широком
диапазоне
температур,
времени,
составов
и
термодинамических исследований выявлены физико-химические основы
получения разнообразных новых материалов из соапстока и госсиполовой
смолы. Проведенные теоретические исследования и полученные результаты
позволили осуществить технологию получения новых антикоррозионных,
изоляционных и битумных материалов из госсиполовой смолы, разработать
новую безотходную технологию применительно к масложировом комбинатам
и вывести таким образом масложировой промышленность в разряд
«безотходных».
Рассмотрены
химические
особенности
структуры
соединений,
образующихся в процессе окислительной деструкции госсиполовой смолы, при
этом были получены продукты модификации. Высокая анионо-, катионо-
обменивающая и комплексообразующая способность модифицированных форм
госсиполовой смолы является основным фактором при получении
антикоррозионных материалов, составов комплексного действия с
синергетическими
свойствами.
Изучен
механизм
ингибирования
и
преобразования ржавчины, проведены испытания полученных ингибиторных
композиций при изготовлении конструкций в условиях Приаралья с
положительным результатом.
Путем термической обработки госсиполовой смолы в пределах 100-240
0
С
определен фракционный состав, в котором основное содер-жание принадлежит
твердому веществу (74%). Состав и строение каждой фракции подтверждены
физико-химическими методами иссле-дования. Показано, что госсиполовая
смола представляет собой сложное полифункциональное соединение,
госсиполороматическая составляющая которого представлена фенольными,
гидроксильными группами и карбонильной группой в ортоположении. В
результате взаимодействия термообработанной госсиполовой смолы, соапстока
и фосфорной кислоты получены устойчивые, модифицированные композиции
антикоррозионных покрытий и ингибиторов коррозии комплексного действия.
Выявлено, что оксиды металлов амфотерного характера, щелочные реагенты,
включая моно- и триэтаноламины, сажу, серу взаи-модействуют с активными
функциональными группами госсиполовой смолы. При этом образуются
новые композиции, механизм действия которых характеризуется не только
барьерным типом защиты, но и при-обретением свойств модификаторов
ржавчины. Установлено, что при взаимодействии компонентов композиции с
поверхностью металла образуются труднорастворимые устойчивые
37
соединения, которые оседают на стенках металла, формируют прочный
защитный и быстровысыхающий слой.
На основе госсиполовой смолы, соапстока, оксида кальция и
гексаметилентетрамина разработаны составы дорожного и изоляционного
битумов, которые по физико-механическим характеристикам превосходят
нефтяные битумы. При растворении полученных битумов в различных
органических растворителях образуется жидкое, гомогенное антикоррозионное
покрытие
с
высокими
физико-химическими
и
механическими
характеристикам].
Полученные новые научные и практические данные позволили
обосновать целесообразность и перспективность вовлечения госсиполовой
смолы и соапстока в сферу производства антикоррозионных материалов,
строительного битума, пигментов, сиккативов и технических моющих средств,
новизна технических решений которых защищена патентами РУз [1-5].
Таким образом, на основании выполненных исследований и
полученных результатов по комплексу химических, физико-химических,
термодинамических, математических и технологических работ автор выражает
надежду, что внес достаточно весомый вклад в развитие фундаментально-
прикладных исследований предложенной концепции «Производство – Отход –
Производство», реализация которой позволила решить крупную народно-
хозяйственную задачу, заключаю-щуюся в создании безотходных производств
или в использовании образующихся отходов в качестве сырья для производства
антикоррозионных материалов, дорожных и изоляционных битумов,
технических моющих средств и прочих полезных продуктов. Предложенная
работа является положительным аналогом для решения подобных задач в
Узбекистане и во всем мире.
Do'stlaringiz bilan baham: |