Способ получения активированного гидролизного лигнина

Способ получения активированного гидролизного лигнина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

М" Внпче1М вЪЪеМна. ";-,.), ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советския

Социапистнческик

Республик но767118 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 221277 (21) 2559429/23-04 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 3009,80.бюллетень М 36 (51)М К 3

С 07 G 1/00

Государственный комитет

СССР. но делам изобретений и открытий (53) УДК 547.992.3 (088. 8)

Дата опубликования"описания 3009.80

И.Н.Еолотииа, И.Н.Тульчинский, И.Д.Чудновский, Л.С.Соломон, Т.Г.Мирчинк, Д.Г.Звягинцев, М.H.Ðàñêèí и A.È.Êàçàðíoâñêèé (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ AKTHBHPOBAHHOIО ГИДРОЛИЗНОГО

ЛИГНИНА

Изобретение относится к области переработки побочного продукта гид- ролизного производства — гидролизного лигнина.

Известны способы получения активированного гидролизного лигнина химическими методами, например путем обработки лигнина кислотой или щелочью и раствором 50%-ного хромового ангидрида (1) . Эти способы характе» 10 ризуются большим расходом реактивов и использованием вредных .для организма веществ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу яв- 15 ляется способ получения активированного гидролизного лиrнина путем обработки гидролизного лигнина водным раствором щелочи с введением и одно временным перемешиванием водораство- 20 римых органических веществ, например спиртов, альдегидов, кетонов, с последующей нейтрализацией кислотой j2j .

Однако этот способ получения ак- .25 тивированного гидролизного лигнина также характеризуется большим расходом дорогостоящих реактивов (на активирование 1 KI гидролизного лигнина, кроме щелочи, требуется 5 л эти- 30 лового спирта и 300 мл концентрированной уксусной кислоты), а использование.в процессе активирования концентрированной уксусной кислоты приводит к ухудшению санитарно-гигиенических условий труда.

Цель изобретения — упрощение процесса за счет удешевления активиро- вания гидролизного лнгнина и улучшения санитарно-гигиенических условий труда.

Поставленная .цель достигается эа счет того,что гидролизный лигнин обрабатывают водным раствором щелочи в количестве 3-5 вес.ч. на 1 вес,ч. гидролизного лигнина до рН 6,0-8,0 с последующим введением минеральных солей азота, фосфора и калия в количестве 0,5-2,03 от веса гидролизного лигнина и накопительной культуры низших грибов,Репiciiiium и Spiсаг1а в количестве 0,0025-0,025% от веса гидролизного лигнина и культивированием низших грибов при аэрации н температуре 18-40"С. Для получения рН 6,0-8,0 в процессе обычно используют щелочь 0,5-1,0%-ной концентрации °

Следует отметить, что меньшее количество водной фазы не обеспечивает

767118 достаточного смачивания, необходимого для развития организмов, а большее количество — технически нецелесообразно, так как при этом уменьшается концентрация основного материала — активированного лигнина в продукте производства.

При рН 6,0-8,0 создаются оптимальные условия для микробиологического активирования гидролизного лигнина (см.табл.1). Как более кислая, так и более щелочная среда (опыты 9N 4 и

5) снижают связующие свойства ак.. тивированного гидролизного лигнина, измеряемые величиной адгеэии к стеклу, определяемой в соответствии с

ГОСТ 10772-64.

Единственным источником углерода в среде, необходимым для питания микроорганизмов, является гидролиз. ный лигнин.

В качестве источников минерального питания низших грибов, содержащихся в полученной системе, используют минеральные соли азота, например, МН4МО, KNO NaNO в количестве

0,25-1,25% от веса гидролизного лигнина, соли фосфора, например КН Р04, К<НР04, суперфосфат в количестве

0,15-0,5%, и соли каЛия, например KH PO4, K HP04 KNO, в количестве

О,f.-0,25%.

Оптимальное количество всех солей. составляет 0,5-2,0% от веса исходного гидролизного лигнина см.табл.1 большее количество вводить экономически нецелесообразно, так как качество материала при этом больше не повышается, меньшее — не обеспечивает жизненных потребностей микроорганизмов, Далее в гидролизный лигнин после внесения минеральных солей вносят агенты активации — накопительную культуру низших грибов, приготовленную следующим образом.

Низшие грибы родов Peniciftium u . Spicàгià предварительно выращивают в среде, содержащей воду, 16-33% гидролизного лигнина, 0,25-1,35% минеральных солей азота, 0,1-0,25% минеральных солей фосфора и 0,15-0,5% минеральных солей калия. рН среды . 6,0-8,0

Температура культивирования, С 18-40

Время культивирования, сутки 5-10

Культивирование низших грибов осуществляется при аэрации путем вэбалтывания на качалке °

Приготовленную этим способом накопительную культуру низших грибов вносят совместно со средой, в которой она была выращена, в активируемый гидролизный лигнин.

Количество вносимой накопительной культуры составляет 0,00250,025% от веса гидролизного лигнина.

Меньшее количество не обеспечивает достаточной скорости процесса, большее — нецелесообразно, так как влечет за собой увеличение затрат на производство.

После внесения накопительной культуры низших грибов последние культивируются также в течение 5-10 суток при аэрации (продувка воздухом) и температуре 18-40ОС, которая являет® ся оптимальной для проведения процесса. При температуре ниже 18 С и выше 40 С развитие грибов замедля.ется и прекращается.

Аэрация необходима для обеспече)5 ния жизненных потребностей низших, грибов, развитие которых происходит только при наличии кислорода воздуха. В анаэробных условиях микробиологический процесс протекает в небла2О гоприятном направлении, лигнин при этом не приобретает связующих свойств.

При непрерывном проведении процесса нейтрализация лигнина, внесение минеральных солей, аэрация и отбор готового материала производят . постоянно.

Об окончании процесса судят по появлению у гидролизного лигнина связующих свойств, измеряемых величи30 ной адгезии к стеклу, равной 1,52,5 кг, а также по изменениям в химическом составе этого материала, в частности по уменьшению содержания трудно- и легкогидролиэуемых поли35 сахаридов и собственно лигнина.

В табл. 1 представлена зависимость связующих свойств гидролизного лигнина от способа активирования и от различных параметров процесса акти4О вирования: рН содержания минеральных солей и низших грибов и .температуры процесса культивирования.

Исходный гидролизный лигнин, не обработанный низшими грибами, связующими свойствами и адгезионной спо45 собностью не обладает (опыт 14).

Нейтрализованный гидролизный лигнин, не обработанный микробиологическим способом (опыт 13), также не проявляет связующих свойств.

Гидролизный лигнин, активированный известной (2) последовательной обработкой щелочного раствора лигнина этиловым спиртом и уксусной кислотой, обладает мало выраженной связующей

55 способностью (опыт 16) и требует расхода значительного количества дорогостоящих веществ.

При обработке гидролизного лигф) нина по другому известному способу ,....(1 (хромовым ангидридом в щелочной или кислой среде) для придания адгеэионных свойств на 1 кг гидролизного лигнина расходуется 220 r HCf

g5 и 1 кг хромового ангидрида (опыт 15) 767118

Пример получения активированного гидролизного лигнина.

Исходный гидролизный лигнин, измельченный до размера 4 2,5 мм, обрабатывают водным раствором йаОЙ для Таблица 1

0,025

0,012

0,0025

0,012

0,012

0,025

0,, 025

0,025

0,0025.

0,0025

0,0025

0,012

2,0

2,3

1,25

2,5

0,5

2,2

1,25

0,1

1,25

0,1

2,0

2,3

0,5 е

0,5

2,0

2,1

2,0

2,0

1 9

2,0

40

2,0

0,5

1,25

13 7,0

14 2,8

15 «6,0

1,25

1,25

2,0

Ъ8,0

ФФ«%

16 >8,0

2,0

0,1-0,3

20 нейтрализованный гидролизный лигнин беэ микробиологичеекой обработки; исходный гидролизный JIHFHHH без микробиологической обработ, ки, +" » гидролизный лигнин, активированный путем обработки хромовым ангидридом g1);

«»«» гидролизный лигнин, активированный путем обработки зтиловым спиртом и уксусной кислотой $2), 1 8,0

2 7,0

3 6,0

4 4,0

5 . 8,7

6 6,0

7 8,0

8 6,0

9 8,0

10 6,0

11.80

12 7,0 создания рН среды 6,0-8,0, для чего вводят в 1 кг гидролизного лигнина

4 л водного раствора щелочи, содержащего 25 r МаОН. Затем вносят минеральные соли (см.табл.1) 767118 Исходный гидролизный лигнин

2,8

18,16

1,6

79,80 0

0,44

Активированный гидролизный лигнин

72,63 0,07 11,46

5,6

15,84 0

2,5

Формула изобретения

Составитель Л.Горбачева

Редактор Т.Никольская Техред Т.Маточка . Корректор О.Ковинская

Заказ 7127/20 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 о

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

На 1 кг сухого лигнина необходимо

12 5 г НН4МОэ и 7,5 r КН Р04 (2% от веса лигнина).

Затем вводят накопительную культуру низших грибов Penicillium fregnentaus и Spiñària d4varicata в количестве 0,0025-0,025% от веса гидролиз- ного лигнина.

Микробиологическая обработка существенно активирует гидролизный лигний, в результате чего он приобретаЕт связующие свойства, появление которых обусловлено изменениями в химическом составе исходного материала.

В результате развития грибов заметно снижается содержание трудногидролиэуеьых цолисахаридов, исчезают легкогидролизуемые, снижается содержание собственно лигнина.

Способ получения активированного гидролизного лигнина путем обработки гидролизного лигнина водным раствором щелочи при перемешивании, о т— л и ч а ю ш,и и с я тем, что, с целью упрощения процесса, гидролизный

Культивирование укаэанных низших грибов проводят в течение 8 дней при аэрации на качалке и температуре

20 22сС

В табл. 2 представлены данные по изменению. физико-химических свойств гидролизного лигнина при микробиологическом активировании.

Таблица 2

30 лигнин обрабатывают водным раствором щелочи в количестве 3-5 вес.ч. на

1 вес.ч. гидролизного лигнина до рН среды 6,0-8,0,вводят минеральные солй азота, фосфора и калия в количе35 стве 0,5-2,0% от веса гидролизного лигнина и накопительную культуру низших грибов Penicillium и Sp!саriа в количестве 0,0025-0,025% от веса гидролизного лигнина, с последующим культивированием низших грибов при аэрации и температуре 18-40 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9225191, кл. С 07 G 1/00, опублик, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

9188966, кл. С 07 G 1/00, опублик.

1964 (прототип).