Введение к работе
Актуальность темы.
Проблема рационального использования природных ресурсов тесно связана с утилизацией промышленных отходов. Промышленность химической переработки древесины отличается сравнительно невысоким коэффициентом использования сырья и в то же время является одним из агрессивных нарушителем экологического равновесия.
Технические лигнины, образующиеся в процессах химической переработки древесины, представляют собой ароматические полимеры нерегулярного строения с большим набором различных функциональных групп. Основная трудность промышленной переработки лигнина обусловлена сложностью его природы, поливариантноотью его структурных звеньев и связей между ними, а также крайней лабильностью этого природного полимера, необратимо меняющего свои свойства в результате химического или термического воздействия.
Целенаправленно изменять свойства лигнинов представляет собой важную теоретическую и практическую задачу.
В связи с проблемой охраны окружающей среды от загрязне- , ний в настоящее время уделяется большое внимание поиску эффективных способов очистки сточных вод. Извлечение солей тяжелых металлов является актуальной проблемой для целого ряда производств. Поэтому вопросы получения доступных и эффективных сорбентов тлеют большое значение. Сорбентами для извлечения металлов могут служить технические лигнины, как полимеры, содержащие значительные количества реакционноспособных функциональных групп. Улучшить их сорбционные характеристики возможно путем химических модификаций.
Одним из методов модификации является радикальное окислительное сочетание технических лигнинов с целью придания последним улучшенных потребительских свойств, важным из которых является способность лигнинов связывать катионы тяжелых металлов из производственных сточных вод. Полученные таким способом модифицированные лигнины могут выступать з качестве сорбентов катионов металлов для очистки сточных вод производств, использующих токсичные соединения тяжелых металлов.
Цель работы. .*„
Разработка процесса направленной модификации сульфатного лигнина путем радикального окислительного сочетания с целью получения сорбентов катионов тяжелых металлов. В задачи исследования входило:
изучить взаимодействие феррицианида калия (ФЦК) с фенольними соединениями и сульфатным лигнином;
исследовать макромолекулярные свойства продуктов окислительного сочетания фенольных соединений;
провести окислительное радикальное сочетание сульфатного лигнина (СЛ) и изучить влияние условий реакции на молекулярно- массовое распределение (ММР) и функциональный состав модифицированных лигнинов;
изучить возможность использования модифицированных сульфатных лигнинов в качестве сорбентов катионов переходных металлов и исследовать влияние условий модификации на сорбци-онные свойства.
Научная новизна.
Проведено изучение целенаправленной модификации сульфатного лигнина путем окислительного радикального сочетания. Впервые проведены комплексные физико-химические исследования поведения СЛ в процессе окислительного радикального сочетания.
Выявлены основные закономерности и установлено количественное влияние расхода реагентов на макромолекулярные свойства модифицированных лигнинов. Дано объяснение влиянию различных факторов на процесс модификации.
Показано, что модифицированные лигнины обладает способностью сорбировать катионы тяжелых металлов. Установлено, что сорбционная емкость зависит от условий процесса модификации.
Практическая ценность.
Результаты исследования являются научным вкладом в химию лигнина. Модифицированные лигнины, являясь сорбентами тяжелых металлов, могут быть использованы для извлечения их из сточных еод. Это будет способствовать снижению загрязнений окружающей среды промышленными токсикантами. Модификация путем окислительного радикального сочетания расширяет потребительские
свойства сульфатного лигнина. На защиту выносятся:
результаты исследования влияния различных факторов окислительного радикального сочетания на молекулярно-массовое распределение фенольних соединений и сульфатного лигнина;
результаты исследования влияния расхода реагентов на функциональный состав модифицированных лигнинов;
характеристика сорбционных свойств модифицированных сульфатных лигнинов.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на всероссийских конференщш и совещании в городах: Сыктывкаре (1 доклад), Архангельск (1 доклад), а также на ежегодных научно-технических конференциях Архангельского ГТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической части, экспериментальной части, выводов и списка литературы. Содержание работы изложено на 139 страница;-:, включая 31 рисунков и 32 таблицы, библиография содержит 127 наименований.