Введение к работе
Актуальность темы исследования. При существующем уровне технологий в отходы переходит значительная часть заготавливаемого древесного сырья. Эти отходы можно рассматривать как перспективное вторичное сырьё, пригодное для дальнейшей переработки и получения на его основе высококачественной экологически чистой продукции.
В настоящее время отходы механической, химико-механической и химической переработки древесины до сих пор не находят должного применения. В большинстве случаев их используют в качестве топлива, поэтому разработка технологических процессов переработки отходов возобновляемого растительного сырья является актуальной.
Гетерокапиллярная структура древесины с её развитой внутренней поверхностью сохраняется в отходах её переработки, что позволяет использовать эти отходы в качестве сорбционных материалов различного назначения. Этот факт и определил выбор темы настоящего диссертационного исследования.
Данная работа выполнялась при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках государственного контракта № 16.522.12.2010, заключенного между Министерством образования и науки РФ и ООО «БИОВЕТ-ФЕРМЕНТ» по мероприятию 2.2 федеральной целевой программы: «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2013 годы».
Степень разработанности проблемы. Применение сорбентов на основе вторичного древесного сырья в экологических, промышленных и медицинских целях хорошо известно и продолжает активно изучаться. Проблемами получения сорбентов на основе отходов переработки древесины занимались Леванова В.П., Холькин Ю.И., Чудаков М.И., Кузнецов Б.Н., Кононов Г.Н., Далимова Г.Н., и др.
Большинство разработанных технологий подразумевают использование дорогостоящих и часто экологически небезопасных реагентов, сопряжено с высокими энергозатратами, а иногда приводит к образованию большого количества вторичных отходов. О чём свидетельствует значительное, постоянно увеличивающееся количество невостребованных промышленностью отходов дере-вопереработки.
Цель работы: Разработать экологически безопасную, малоотходную технологию получения наносорбента на основе отходов переработки древесины.
Основные задачи исследования:
Анализ проведённых ранее исследований касающихся вопросов получения сорбционных материалов на основе отходов переработки древесины;
Выбор наиболее подходящего сырья и методов его обработки;
Подбор оборудования для обработки исходного сырья;
Исследование влияния режимов обработки сырья на изменение физико-химических и структурных характеристик получаемого полупроду-
кта для производства наносорбента;
Подбор оптимального состава и выбор товарной формы разрабатываемого наносорбента;
Разработка технологической схемы и подбор аппаратурного оформления для производства наносорбента;
Исследования свойств образцов наносорбента полученных по разработанной технологии
Объект исследования отходы механической и химической переработки древесины.
Предмет исследования методы технологического воздействия на отходы переработки древесины, с целью получения высококачественной и экологически чистой продукции.
Методология и методы исследования.
Экспериментальные исследования представленные в работе проведены с применением методов факторного планирования эксперимента, с использованием современного оборудования и приборов. Обработка экспериментальных данных проводилась при помощи ЭВМ с использованием современных графических и вычислительных программ.
Научная новизна
Впервые, в качестве материала для получения наносорбента был использован отход механо-химической переработки древесины выдержанный в отвале более 10 лет.
Впервые, для механоактивации отходов деревопереработки в рамках настоящей работы было использовано специальное оборудование - вихревая импеллерная мельница (ВИМ), обеспечивающая щадящий режим механоактивации;
Для переработки древесных отходов в наносорбент разработана новая технология их механоактивации и микрогранулирования.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретически обоснована и практически доказана возможность применения накопленных за долгое время, отходов переработки древесины, в качестве перспективного сырья для получения высококачественной и экологически чистой продукции.
Проведённые исследования позволили создать энтеросорбент нового поколения, который обладает высокой сорбционной способностью по отношению к наиболее распространенным на территории нашей страны видам микотокси-нов. При этом, разработанный наносорбент является уверенным конкурентом импортным аналогам, существующим сегодня на рынке, как по эффективности применения, так и по цене.
Основные результаты диссертационной работы внедрены на опытном производстве ООО «БИОВЕТ-ФЕРМЕНТ» (пос. Правдинский М.О.).
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
- Результаты экспериментальных исследований влияния режимов обработки на изменение физико-химических и структурных характеристик отхода переработки древесины;
Математическая модель, описывающая влияние компонентного состава разработанного наносорбента на его сорбционные свойства;
Результаты исследования свойств комплексного наносорбента, полученного по разработанной технологии;
Разработанная технологическая схема производства наносорбента.
Степень достоверности. Получение экспериментальных результатов основано на использовании приборов, прошедших метрологическую поверку. Воспроизводимость и повторяемость экспериментов оценена путем статистической обработки. Достоверность теоретических решений проверена сравнением с экспериментальными результатами.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на:
- научно-технической конференции профессорско-преподавательского
состава и аспирантов МГУЛ по итогам научно исследовательской деятельности
за 2012 год (г. Мытищи, МГУЛ);
- II международной научно-технической конференции «Актуальные про
блемы и перспективы развития лесопромышленного комплекса» в 2013 г. (г.
Кострома, КГТУ);
Соответствие диссертации паспорту специальности. Основные результаты диссертационной работы соответствуют п. 2 «Разработка теории и методов технологического воздействия на объекты обработки, с целью получения высококачественной и экологически чистой продукции» из паспорта специальности 05.21.05 - «Древесиноведение, технология и оборудование деревопере-работки».
Личное участие автора. Личный вклад автора диссертации проявился в работах, посвященных исследованию процессов механоактивации отходов переработки древесины, а также в решении теоретических и прикладных вопросов работы, разработке методик проведения экспериментов, анализе полученных результатов и их использовании при разработке технологии получения наносорбента на основе отходов переработки древесины.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, из них три в журналах, входящих в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов, рекомендованных ВАК РФ».
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы (162 наименования отечественной и зарубежной литературы) и 4 приложений. Работа изложена на 163 страницах, включает 23 таблицы и 40 рисунков.
