Способ получения порошка активированной целлюлозы

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА АКТИВИРОВАННОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Использование: способ испльзуется для получения целлюлозы в химической, фармацевтической,пищевой и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: способ получения порошка активированной целлюлозы путем пропитки измельченной целлюлозы водным раствором сульфита натрия в течение 60-480 мин при молярном отношении воды : сульфита натрия : целлюлозы и сушки в течение 90 мин при 100-105C с последующим помолом. Полученный порошок обладает высокой реакционной способностью. Процесс активации целлюлозы является экологически чистым. Мамедов Джамал Вейс оглы,Гахраманов Надир Фаррух оглы,Гусейнов Ядигар Юсиф оглы,Гахраманов Рашид Фаррух оглы,Гулиев Телман Дадаш оглы,Мустафаев Муса Муса оглы,Шахгельдиев Физули Ханали оглы(71)(73) Заявитель и патентовладелец: СУМГАИТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ; ГАХРАМАНОВ НАДИР ФАРРУХ ОГЛЫ; МАМЕДОВ ДЖАМАЛ ВЕЙС ОГЛЫ (AZ) Изобретение относится к химии целлюлозы, а именно к способу получения порошковой целлюлозы, которая может найти применение в химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. Известен способ получения порошковой целлюлозы. В качестве сырья используют целлюлозу и серную кислоту. Целлюлозу при температуре 90C в течение 2 ч обрабатывают 5% раствором серной кислоты, отношение целлюлозы к серной кислоте составляет 1:10 соответственно. Полученный раствор целлюлозы фильтруют, нейтрализуют и сушат при температуре 120-160C, а на втором этапе температура составляет 100-120C. (1) Недостатком способа является получение сточных вод при активации целлюлозы химическим реагентом. Известен способ получения модифицированной целлюлозы, который включает активацию целлюлозы гидроксидом натрия или аммиаком под давлением, частичное удаление активирующего агента до его остаточного содержания ниже 10 мас.%, введение полученной целлюлозы в реакцию с замещающим органическим соединением, удаление остатка активирующего агента и побочных продуктов реакции замещения. Изобретение позволяет увеличить степень разрушения кристаллических областей целлюлозы, что приводит к полному или частичному замещению с равномерным распределением гидроксильных групп и позволяет легче получить химические производные целлюлозы. (2) Недостатком способа является получение сточных вод при активация целлюлозы химическими реагентами. Известен способ активации целлюлозы путем обработки кислотами Льюиса AlCl3 и TiCl4 в присутствие растворителей CCl4, C6H14, C2H5OH, концентрация кислоты Льюиса в растворе составляет 0,011,5%. После активации степень полимеризации полученного порошка целлюлозы составляет 80-120, что вдвое ниже значений предельной степени полимеризации для микрокристаллической целлюлозы, полученной классическим гидролизом. Показано, что на основе порошковой целлюлозы, полученной с применением TiCl4 и имеющей низкие значения степени полимеризации, возможен синтез растворимых сульфат-производных с высокой степенью замещения. (3) (прототип) Недостатком способа является получение сточных вод при активации целлюлозы химическими реагентами в присутствии растворителей. Задачей изобретения является разработка экологически чистой технологии и расширение ассортимента химических реагентов, используемых при активации сульфитной целлюлозы. Задача решается обработкой альфа-целлюлозы (далее - ГОСТ 5982-84 целлюлоза) 3,0-10% водным раствором сульфита натрия с водородным числом раствора до 9,5 единиц в течение 60-480 мин при молярном соотношении воды : сульфита натрия : целлюлозы, равном 15,0-16,6:0,0714-0,238:0,0154-0,0185 соответственно, с последующей фильтрацией и сушкой при температуре 100-105C в пределах 90 мин и помолом в течение 6-10 мин до размеров частиц 10-320 мкм, полученный порошок целлюлозы обладает высокой реакционной способностью, и выход активированной целлюлозы составляет до 98,82 вес.%. В процессе активации целлюлозы используют водный раствор сульфита натрия с водородным числом от 7,2 до 9,5 единиц, для этого в раствор добавляют гидроокись натрия. Снижение концентрации водного раствора сульфита натрия до 3,0% способствует снижению выхода порошка целлюлозы, а повышение концентрации сульфита натрия выше 8,0% незначительно повышает выход порошка целлюлозы, и выход составляет 98,82 вес.%. Время обработки измельченной целлюлозы водным растворам сульфита натрия колеблется в пределах 60-480 мин и оптимальные концентрации раствора сульфита натрия составляют 6,0-8,0 вес.%. Предложенный способ активации целлюлозы по сравнению с прототипом заключается в том, что для придания максимальной хрупкости макромолекулярной структуре целлюлозы перед помолом ее обрабатывают водным раствором сульфита натрия с водородным числом 9,5 единиц с последующей фильтрацией и сушкой, где и при помоле разрушается макромолекулярная и волокнистая структура с получением сыпучего порошка целлюлозы с высокой реакционной способностью. Содержание основной фракции с размером частиц 10-320 мкм составляет 98,82 вес.%. (в прототипе - активацию целлюлозы осуществляют кислотами Льюиса в присутствии органических и хлорорганических растворителей, процесс протекает с образованием сточных вод). Предложенный процесс активации целлюлозы является экологически чистым. Способ осуществляют следующим образом. Сначала приготовляют 3,0-10,0% водный раствор сульфита натрия с водороднымчислом 9,5 единиц. После этого альфа-целлюлозу обрабатывают водным раствором сульфита натрия в течение 60-480 мин при молярном соотношении воды : сульфита натрия : целлюлозы, равном 15,0-16,1:0,0714-0,238:0,0154-0,0185. Обработанная целлюлоза в процессе сушки при температуре 100-105C в течение 60-480 мин приобретает хрупкость, и при помоле разрушается макромолекулярная и волокнистая структура. Полученный сыпучий порошок целлюлозы обладает высокой реакционной способностью, легко разделяется на 4 фракции: 10, 100, 200 и 320 мкм. Для лучшего понимания сущности изобретения ниже приведены примеры. Пример 1. В литровый стакан с мешалкой загружают 282 г (15,6 моль) дистиллированной воды, 18 г(0,1428 моль) сульфита натрия, после включают мешалку со скоростью 60 об/мин. В раствор сульфита натрия добавляют 2,5 г (0,0154 моль) измельченной целлюлозы с размерами частиц 1,51,5 см и в течении 240 мин обрабатывают. Обработанную целлюлозу фильтруют и подают на сушку при температуре 100-105C в течение 90 мин с последующим помолом в течение 6 мин. Молярное соотношение воды : сульфита натрия : целлюлозы составляет 15,6:0,1428:0,0154 соответственно. Результаты опытов представлены в таблице. Состав альфа-целлюлозы определяют согласно ГОСТ 5982-84, сульфита натрия - ГОСТ 5644-75,гидроокиси натрия - ГОСТ 2263-79, фракционный состав активированного порошка целлюлозы ГОСТ 3584-73 определяется физико-химическим методом, водородное число растворов определяется рН-метром. Пример 2. Осуществляют по примеру 1 за исключением того, что обработку измельченной целлюлозы водным раствором сульфита натрия проводят в течении 480 мин. Молярное соотношение воды : сульфита натрия : целлюлозы составляет 15,6:0,1428:0,0154 соответственно. Пример 3. Осуществляют по примеру 2 за исключением того, что используют 2,5 г (0,0154 моль) целлюлозы, время обработки 60 мин и помол 7 мин. Молярное соотношение воды : сульфита натрия : целлюлозы составляет 15,6:0,1428:0,0154 соответственно. Пример 4. Осуществляют по примеру 3 за исключением того, что время помола осушенной целлюлозы составляет 8 мин. Молярное соотношение воды : сульфита натрия : целлюлозы составляет 15,6:0,1428:0,0154 соответственно. Пример 5. Осуществляют по примеру 3 за исключением того, что время обработки измельченной целлюлозы составляет 100 мин. Молярное соотношение воды : сульфита натрия : целлюлозы составляет 15,6:0,1428:0,0154 соответственно. Пример 6. Осуществляют по примеру 3 за исключением того, что используют 291 г (16,6 моль) дистиллированной воды, 9 г (0,0714 моль) сульфита натрия и время обработки 70 мин. Молярное соотношение воды : сульфита натрия : целлюлозы составляет 16,6:0,0714:0,0154 соответственно. Пример 7. Осуществляют по примеру 3 за исключением того, что используют 276 г (15,3 моль) дистиллированной воды, 24 г (0,1904 моль) сульфита натрия, 3 г (0,0185 моль) целлюлозы и время помола 10 мин. Молярное соотношение воды : сульфита натрия : целлюлозы составляет 15,3:0,1904:0,0185 соответственно. Пример 8. Осуществляют по примеру 3 за исключением того, что используют 270 г (15 моль) дистиллированной воды и 30 г (0,238 моль) сульфита натрия. Молярное соотношение воды : сульфита натрия : целлюлозы составляет 15,0:0,238:0,0154 соответственно. Пропитка измельченной целлюлозы водным раствором сульфита натрия с водородным числом 9,5 единиц с последующей сушкой и помолом приводит к разрушению макромолекулярной волокнистой структуры целлюлозы с разрывом водородных связей, полученный сыпучий порошок целлюлозы имеет высокую реакционную способность. Литература 1. Патент 2068419, RU, C08B 15/02, от 27.10.1996 г. 2. Заявка 99124792/02, RU, МПК C08B 1/02, Опубликован 2003.04.20. 3. Автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. хим. наук Фролова С.В. (Институт химии Коми, научного центра Ур ОРАН, 167610 Республика Коми. г. Сыктывкар, ул. Первомайская 48.) Арханг. Гос. техн. ун-т,Архангельск, 2008, 20 с., ил. Библ. 18. Рус. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения порошка активированной целлюлозы, выключающий обработку целлюлозы химическими реагентом, отличающийся тем, что измельченную альфа-целлюлозу перед помолом обрабатывают 3,0-10,0% водным раствором сульфита натрия в течение 60-480 мин при молярном соотношении воды:сульфита натрия:целлюлозы, составляющем 15,0-16,1:0,0714-0,238:0,0154-0,0185 соответственно,фильтруют и сушат при температуре 100-105C в течение 90 мин с последующим помолом в течение 610 мин, полученный сыпучий порошок целлюлозы обладает высокой реакционной способностью, выход активированной целлюлозы составляет до 98,82 вес.%.