Способ комплексной переработки водорослей

Способ комплексной переработки водорослей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СССР

Мо 51001

Класс 12 i, 9

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, бЬ ДАННОМУ НАРОДНЫМ КОМИССАРИАТОМ ТЯЖЕПОЙ йРОМЬЫЗЯЕИНФСТН

Зарегистп ирсвано в Государственном бюро посла дуюигей регистрации ивобретений при Госплане СССР

П. А. Флоренский, Р. И. Литвинов и H. Я. Брянцев.

Способ комплексиой переработки водорослей

Заявлено 27 марта 1935 гола за М 190281.

Онуолнковано 31 чая 1937 гола.

Настоящее изобретение относится к области химической переработки водорослей. Как известно, некоторые виды морских водорослей, в особенности из семейства ламинарий,содержат ряд технически полезных веществ, а именно: иод, бром, маннит, целлюлозу. калиевые соли и др. Четыре первые из перечисленных компонентов обладают значительной технической ценностью. Содержание этих веществ варьируется в довольно широких пределах, соответственно ботаническому виду водоросли, местности и условиям ее произрастания, возрасту, времени года и, наконец, органу растения.

Elî настоящего времени существуют следующие основные направления в химической переработке водорослевого сырья, Зольный способ. Водоросли сжигаются в ямах или пе .ах: щелок, получаемый из золы, после упарки идет на осаждение иода. Практически используется здесь только иод и бром, тогда как органические вещества уничтожаются сжиганием, но и иод извлекается не полностью, а лишь на, q, тогда как ",в его уходит с дымовыми газами.

УГОЛЬНЫЙ СПОСОб или пирогенетическая переработка водорослей.

Ланные о нем противоречивы, так как выход иода одними авторами показывается большим, а другими— меньшим, чем при зольном; в качестве побочных продуктов получаются активный уголь, деготь и подсмольные воды, Промышленностью этот способ усвоен слабо.

Гидролитический способ, т. е. переработка вещества водорослей нагреванием с кислотой и катализаторами; в качестве побочного продукта может получится фурфурол.

Об извлечении иода при этом способе данных не имеется. Промышленностью способ не освоен.

Ферментативный или бродильный способ. Вещество водорослей подвергается биологической переработке путем сбраживания, с целью получить лакорастворители (ацетон, бутиловый спирт, прописновый эфир бутилового спирта и др.). Способ этот применяется CLUR; иод извлекается из рассола по осаждении органических кислот углекислым кальцием.

Во всяком случае ценность получающихся продуктов здесь ниже исходных (альгина и маннита), Мокрый способ илл химический.

Воздушно-сухие водоросли кипятятся с раствором углекислого натрия, отфильтровываются, из фильтрата серной кислотой осаждается альгин.

Вторичный фильтрат нейтрализуется углекиспым кальцием, упаривается и освобождается от солей. Иод извлекае: ся из маточного рассола одним из обычных спососов. Этот способ, как позволяющий извлечь весь иод и as.üãl.í, считается наиболее выгодным и широко использован промышленностью. Маннит остается неиспользованныи.

Технически наисопее целесообразным и экономически наиболее рентабельным представляется „мокрый способ". Однако, технологические псдрооности его не опубликованы.

Лвторы разработали электрохимический способ переработки водорослей, при котором потребность в химикатах практически устраняется и который может давать все важней. шие компоненты водорсслевого вещества непрерывным процессои при сравнительно простой аппаратуре.

Комбинируя иежду собой отдельные операции электрохииического и химического варианта, можно в соответствии с местными условиями маневрировать в производстве. Основная мысль электрохимическогс варианта состоит в возможности выделить из вещества водорослей ценные составные .асти порознь при помощи электрического тока, последовательно увеличивая наложенную на ванну разность потенциалов. Переработке подвергаются либо непосредственно добытые водоросли (летом), либо консервированные тем ипи иным способом (зимой ь Переработка ведется в эпектролизерах с диафрагмами.

Перед поступлением во внешнее пространство впектролизеров водоросли подвергаются грубому измепьчению и заливаются водой. В эпектролизерах ванна, изготовленная из листового железа, служит катодом, анодом же должен быть материал, стойкий против гапоидов, рациональнее всего графитированный уголь, Материалом для диафрагм может служить листовая целлюлоза. Гапоидные соедине ния водорослей, иинерапизуясь после смерти растения, легко зыщелачи, ваются, причем исдиды проявляют

: даже отрицательну;о сорбцию. Диафрагма электролизеров, действуя как фильтр, освобождает раствор галсидных и других солей, переходя:, щий из внешнего (катодного) во, внутреннее,анодное) отделение эпек тролизеров, от твердых компонентов,, содержащих альгин и целлюлозу. К

: аноду попадает также маннит. Как известно и проверено на опыте, при

l налсжечии на эпектроцы эпектроли1 зеров разности потенциалов, боль ш и поляризационного потенциала иода и меньшей поляризационного потенциала брома, на аноде выделяется из электролита, содержащего смесь галсидсв, один только иод, пока концентрация иодида в электролите не станет весьма малой, практически равной нулю. При этом выход иода теи ближе к количественному, . чеи разбавленнее электролит, так что слабость рассолов — главный враг зольного способ t, в электрохимическом способе, напротив, полезен.

Инолит с молекулярным иодом JIQ,ступает затем в адсорбер (где иод поглощается крахмалом, каолином,, гипсом и т. д., но лучше всего актив ным углем), после чего содержимое адсорбера подается на фильтрпресс, где поглотитель с иодом отделяется от рассола, содержащего соли и ианнит. Иод извлекается из поглотителя и сублиматора и получается в виде кристаллического продукта. Возможно также извлечение иода при помощи щелочи. Фипьтрат переходит в катод ное отделение второй серии электролизеров, куда поступает и кашеоб, разное содержимое катодного отделения перво, серии элсктролизеров.

Фильтруясь через диафрагму второй серии электропизерсз в аноднсе про. странство осладних, рассол подвер-! гается электролизу при более высокой разности потенциалов, причем вышеописанным способом из него, извлекается остаток иода, В третьей серии электролизерсв из рассола иззпекается брси и тоже ггэглощается активнь:и углем с дапьнеишим выде, лением из него путем нагреза. Б четвертой серия электролизерсв при еще оолее высокой разности потенциалов подвергаются разложению хлориды.

Выделяющийся хлор производит отбелку водорослевой массы и, в случае надобности, собирается. При всех вышеописанных операциях электролиза катодное пространс во обога-, щается едкой щелочью, которая свояк воздействием на вещество водорослей

1 размягчает его и приводит в состояние густой смеси целлюлозы с альгинатаки щелочных металлов. Этик ускоряется выделение галидсв в растворе и подготовляется выделение альгяна.

Когда mop и бром извлечены в доста- 1 точной мере, То фильтрат анодного отделения уже не возвращается в электролязер, но подвергается упарке, просушке и вакуумной е (лимация.

Маннит без разложения с g блимируется при 290 под давлением 3 лл ртути и получается в очищенном виде, как готовый товар, в реторте же субляматора остаются соли. Обработанная в катодных отделениях трех серий электролизеров водорослевая масса представляет полужидкую смесь из целлюлозы и раствора альгинатов щелочных металлов, Поэтому, если бы было признано выгодным, она могла бы непосредственно поступать на фильтрпрессы для отделения раствора альгинатов от целлюлозы, после чего фяльтрат, подвергнутый упарке и сушке, давал бы альгянатсырец в твердом виде, но возможна и дальнейшая электрохимическая операция, ведущая к большей рафинации продукта, а именно электрохямяческое разложение его в четвертой серии электролязерсв на альгин (альгяновую кислоту) и щелочь, что происходит при дальнейшем подъеме наложенного напряжения. Полужидкая масса разложенных водорослей вводятся в анодное отделение четвертой серии электролязеров H после электролиза альгян собирается на анодах в виде плотного слоя, затем обезвожявается на фильтрпрессе и просушивается на ваку ум-суш илке.

Целлюлоза после обезвоживания на фильтрпрессе промывается, отбеливается дополнительно и после фор-.

NoBKH просушивается в сушилке. Катопят четвертой серии электролизеров упарявается в выпарном котле яли аппарате и доводится до твердого состояния в упарочном котле.

Такова принципиальная схема максимального электрохимического варианта. На практике могут быть производямы не все операции в виду возможности потребления на месте некоторых промежуточных продуктов.

Так, может быть использована щелочь в растворе, например, для перевода аль-:èíà в очищенный альгинат, целлюлоза с остатками альгината для цементированяя торфяных брикетов, раствор альгината-сырца для покрытия этих брикетов водонепроницаемой пленкой альгяна и т. д. В связя с местным использованием различных полупродуктов схема электрохимической переработки водорослей может сыть значительно упрощена или частью переключена по потоку чисто химическому.

Химический вариант переработки водорослей слагается из следующих операций. Измельченные водоросли обрабатываются на холоду слабым раствором минеральной кислоты, соляной или серной, концентрации 0,5,., в течение примерно 12 час., после чего отделяются от кислоты с помощью фильтрпресса. В фяльтрат поступают иодиды и бромиды, значительная часть солей и маннит. Выделение этих продуктов из раствора производится далее по описанной схеме электрохимического варианта (т. е. иод я бром — электролитяческя, маннит — упа,ркой и сублимацией}.

Твердый осадок на Фильтре обрабатывается углекислым натрием яли едкой щелочью. Ускоренный про;есс, дающий альгянат темного цвета, состоят в разварке водорослей с карбонатом; пря более затяжном. но дающем светлый альгянат спссосе водорослевая масса сбрасатывается карсснатск на холоду. В paaëeöëe1÷ случае концентрация кароонатов должна быть оольшой, для чего водорослевая масса с содержание. > около

80 влажности смешивается с сухим карсонатом, тщательно перемешивается v, оставляется на 2 — 3 суток, в зависимости ст стеrr ни размел чения водорослей и температуры помещения. Образующийся альгинат натрия переходит в раствор и в виде раствора отделяется от целлюлозы на фильтрпрессе. Целлюлоза после промывки и отбелки подвергается отбелке и сушке. В фильтрат поступает альгинат натрия. Далее он или упаривается в вакуум-аппарате и просушивается в сушилке типа Краузе или подвергается рафинации; для последней цели из раствора альгината серной или лучше соляной кислотою выделяется альгин, промывается на фильтрпрессе, обезвоживается и просушивается. Если товар выпускают в виде альгината, то обезвоженный, Но не просушенный альгин смешивается с сухой щелочью или сухим карбонатом, и полученный раствор подвергается упарке и сушке, как. об этом сказано при изложении варианта электрохимического.

Предмет изобретения.

1. Способ комплексной переработки водорослей, отличающийся тем, что, с целью последовательного извлечения содержащихся в водорослях иода, брома, маннита, целлюлозы и альгина в виде альгингта щелочных металлов, водную суспензи:о измельченных водорослей подвергают электролизу на нескольких ступенях при последовательно увеличивающейся разности потенциалов и с промежуточным отделением обычными способами, выделяющихся из водорослей при электролизе продуктов.

2. Прием выполнения способа по и. 1, отличающийся тем, что на первой и второй ступени электролиза из анолита выделяют иод, на третьей— бром, HB четвертой разлагают хлориды, после чего анолит упаривают для получения из него маннита, из католита же фильтрованием отделяюг целлюлозу, а раствор альгината, упаривают.

3 Видоизменение способа по пп. 1, и 2, отличающееся тем, что изNåëüченные водоросли сна 1ала обрабатывают на холоду слабым раствором минеральной кислоты — серной или соляной, полученную массу филь труют, фильтрат подвергают ступен| чатому электролизу, а остаток на фильтре обрабатывают раствором со ды или едкого натра и отделяют целлюлозу от полученного альгината натрия.

Тив. „Про;г.олиг, .ф". I ÿìáîâñêàÿ, 12. Зал 3445 — 50 3