Введение к работе
Актуальность работы. Переход современного целлюлозно-бумажного производства (ЦБП) на высокоскоростные (600-1000 м/мин) бумагоделательные машины (БДМ) предусматривает на стадии изготовления различных типов бумаг применение высокоэффективных удерживающих и обезвоживающих средств - высокомолекулярных флокулянтов (ВМФ). Применение таких продуктов обеспечивает высокую производительность БДМ, уменьшает износ дорогостоящего оборудования - сетки БДМ, снижает загрязненность оборотной воды механическими взвесями из бумажной массы, уменьшает энергозатраты в сушильной части БДМ, вследствие лучшей водоотдачи при обезвоживании на сетке и, наконец, позволяет улучшить качество выпускаемой бумаги.
К сожалению, спрос российских потребителей флокулянтов для ЦБП не находит предложения у отечественных производителей ВМФ, а использовавшийся до последнего времени в качестве удерживающего средства отечественный катионный полиакриламид (ПАА) не отвечает требованиям современного производства в виду его низкой флокуляционной активности, значительного расхода и неудобства в применении (гель). ЦБП Российской Федерации (РФ) вынуждены восполнять этот дефицит за счет импорта ВМФ различных западных фирм ("Allied Colloids", "BASF", "Clariant", "Akzo Nobel" и др), имеющие широкий ассортимент данной продукции. Фирмы-изготовители держат цены на свои продукты на монопольно-высоком уровне.
В связи с этим актуальным является организация направленной научно-исследовательской работы в области синтеза ВМФ с целью создания базы для развертывания промышленного производства высокоэффективных отечественных флокулянтов, способных конкурировать
с импортными флокулянтами на российском рынке, т.к. в РФ имеется необходимый научный потенциал и достаточная сырьевая база.
Цель работы: разработка основ технологии производства новых типов универсальных ВМФ и определение их эффективности в качестве удерживающих средств для бумажного производства в сравнении с импортными аналогами. Для этого необходимо решить следующие задачи:
- осуществление синтеза универсальных ВМФ - катионных поли
электролитов;
оптимизация отдельных стадий технологической схемы производства ВМФ на базе математического моделирования процесса и обоснование необходимого аппаратурного оформления процесса;
лабораторные испытания ВМФ в условиях ЦБП;
разработка технологии применения ВМФ в производстве бумаги на БДМ.
Научная новизна. Осуществлен синтез новых ВМФ класса Акромидан (-ЛК, -ЛК-Б и др.), обладающих высокой эффективностью и не уступающим лучшим зарубежным аналогам. Дана количественная оценка влияния технологических параметров применения в условиях бумажного производства (рН среды, концентрация и расход ВМФ, наличие анионных примесей) на флокулянционную эффективность новых универсальных ВМФ, при использовании их в качестве удерживающих средств.
Практическая ценность. Выполнено комплексное законченное научное исследование с внедрением в производство, включающее разработку технологии получения ВМФ; наработку опытных партий и анализ эколого-биологических испытаний и экспертизу новых флокулянтов; оценка эффективности использования ВМФ в качестве удерживающих средств и сравнение их с зарубежными аналогами.
На защиту выносятся следующие основные положения:
разработка основ синтеза отечественных универсальных ВМФ на базе N,N,N,N - метакрилоилоксиэтилтриметиламмонний метилсульфата и бензолсульфоната, а также сополимера >1,Ы,М,М-метакрилоилоксиэтил-триметиламмоний метилсульфата с акриламидом, включающая определение основных стадий синтеза, оптимальных условий его проведения, а также физико-химический анализ синтезированных ВМФ;
результаты лабораторных исследований по определению оптимального расхода и концентрации синтезированных ВМФ при применении их в составе бумажной композиции;
- данные по оптимизации технологических параметров синтеза с
использованием математического моделирования при осуществлении химико-
технологического процесса в экспериментальных условиях наработки
опытных партий "Акромидан - ЛК";
- обоснование разработки технологии применения ВМФ при получении
газетной (офсетной) бумаги на современных БДМ и технологического
регламента процесса применения ВМФ.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на российско-американском конгрессе "Экологическая инициатива-96" (г. Воронеж, 1996г.), на И-м Всероссийском совещании "Лесохимия и органический синтез" (г. Сыктывкар, 1996г.), на ежегодных Февральских чтениях Сыктывкарского госуниверситета (г. Сыктывкар, 1997г.), на апрельских чтениях Сыктывкарского лесного института Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии (г. Сыктывкар, 1999г.).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в двух докладах американо-российского конгресса, в двух докладах П-го Всероссийского совещания, в сборнике статей "Вестник СыктГУ", серия 3 "Химия" и в статье "Синтез и исследование физико-химических свойств полимеров на основе
солей КДчГ,Ы,г4-метакрилошюксиэтилтриметиламмония с целью определения возможности их применения в целлюлозно-бумажном производстве", опубликованной в "Журнале прикладной химии", Т.71. №10 за 1997 г., с.с. 1721-1724.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка используемой литературы (69 наименований) и приложения. Материал изложен на страницах, включая 7 таблиц и 39 рисунков.