Способ получения порошка целлюлозы

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Использование: способ получения порошковой целлюлозы, которая может найти применение в химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: получение порошка целлюлозы осуществляется путем пропитки водным раствором пиросерно-кислого калия в течение 90-180 мин при молярном соотношении вода:пиросернокислый калий:целлюлоза и сушки и при помоле получен сыпучий порошок целлюлозы с высокой реакционной способностью с выходом до 97,25 вес.%. Мамедов Джамал Вейс оглы,Гахраманов Надир Фаррух оглы,Гусейнов Ядигар Юсиф оглы,Мустафаев Ага Мамед оглы, Гулиев Телман Дадаш оглы (AZ)(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 90 С в течение 2 ч обрабатывают 5%-ным раствором серной кислотой, соотношение целлюлозы к серной кислоте составляет 1:10 соответственно. Полученный раствор целлюлозы фильтруют, нейтрализуют при температуре 120-160 С, а на втором этапе - при температуре 100-120 С [1]. Недостатком способа является активация целлюлозы химическими реагентами при высокой температуре с получением сточных вод. Известен способ активации целлюлозы путем обработки кислотами Льюиса AlCl3 и TiCl4 в присутствие растворителей CCl4, C6H14, C2H5OH, концентрация кислоты Льюиса в растворе составляет 0,01-1,5%. После активации степень полимеризации полученного порошка целлюлозы составляет 80-120,что вдвое ниже значений "придельной" 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 сульфатпроизводных с высокой степенью замещения [2]. Недостатком способа является активация целлюлозы химическими реагентами в присутствии растворителей с получением сточных вод. Известен способ получения реакционноспособной целлюлозы, содержащей 90% альфа-целлюлозы,измельченную целлюлозу с размерами частиц 1,31,3 см помещают в автоклав с двойными стенками. Через имеющийся в автоклаве затвор вводят под давлением жидкий аммиак. Нагревают систему до температуры 10 С, поддерживая давление в автоклаве 20 бар в течение 60 с. После этого целлюлозу переносят через затвор во взрывной реактор. У отверстия затвора давление аммиака в целлюлозе быстро падает,и резкое испарение аммиака своего рода взрыва приводит к разрушению целлюлозных волокон. После этого целлюлозу переносят через затвор во взрывной реактор. Концентрация аммиака в целлюлозе вследствие применения пониженного давления снижается до значения ниже 0,2% от массы целлюлозы. Активированную аммиаком целлюлозу, характеризующуюся остаточной массовой концентрацией аммиака, нейтрализуют в растворе едкого натра (400 мл раствора на 10 г целлюлозы). Модифицированную целлюлозу отжимают и промывают этанолом для удаления щелочи [3, прототип]. Недостатками способа являются проведение активации целлюлозы с применением химических реагентов, проведение процесса под давлением, использование нейтрализующего агента и промывка спиртом, образование сточных вод. Задачей изобретения является расширение ассортимента неорганических реагентов, используемых при активации целлюлозы, и разработка экологически чистой технологии активации целлюлозы. Задача решается обработкой целлюлозы путем пропитки водным раствором пиросерно-кислого калия в течение 3 ч при молярном соотношении вода:пиросерно-кислый калий:целлюлоза, равном 15,4416,44:0,0157-0,0866:0,0185 соответственно, фильтрацией и сушкой при температуре 100-105 С в пределах 60 мин с последующим помолом в течение 4-8 мин, в результате получен сыпучий порошок целлюлозы с размером частиц 10-320 мкм, с высокой реакционной способностью, выходом до 97,25 вес.%. Предложенный способ активации целлюлозы по сравнению с прототипом заключается в том, что для придания максимальной хрупкости макромолекулярной структуры целлюлозы перед помолом ее обрабатывают водным растворам пиросерно-кислого калия с последующей фильтрацией и сушкой и при помоле разрушается макромолекулярная и волокнистая структура с получением сыпучего порошка целлюлозы с высокой реакционной способностью. Содержание основной фракции с размером частицы 10320 мкм и выход составляет 97,25 вес.%. (По прототипу - для активации целлюлозы ее обрабатывают жидким аммиаком под давлением 20 бар при температуре 10 С в течение 60 с. После целлюлозу переносят во взрывной реактор и давление аммиака резко снижают, вызывая в целлюлозе своего рода взрыв и разрушение целлюлозных волокон, проводят нейтрализацию активированной целлюлозы раствором едкого натрия и промывкой этиловым спиртом. Активация целлюлозы сопровождается получением сточных вод). Предложенный способ активации целлюлозы является экологически чистым процессом. Для лучшего понимания сущности изобретении ниже приведены примеры. Пример 1. В литровой стакан, снабженный мешалкой, загружают 296 г (16,44 моль) дистиллированной воды,4 г (0,0157 моль) пиросерно-кислого калия и включают мешалку со скоростью 60 об/мин, к полученному водному раствору пиросерно-кислого калия добавляют 3 г (0,0185 моль) измельченной целлюлозы. Обработка целлюлозы продолжают в течение 180 мин, а после при температуре 100-105 С осуществляют сушку в течение 60 мин, последующий помол обработанной целлюлозы составляет 8 мин. Полученный сыпучий порошок целлюлозы подвергается фракционированию с помощью сит. Молярное соотношение вода:пиросерно-кислый калий:целлюлоза составляет 16,44:0,157:0,0185 соответственно. Результаты проведенных опытов представлены в таблице. Качество пиросерно-кислого калия определяется ГОСТ 7172-65, состав целлюлозы - ГОСТ 5982-82,ГОСТ 6940-78, фракционный состав активированного порошка целлюлозы - ГОСТ 3584-73, сухой остаток сополимеров определяется физико-химическим методом, водородное число растворов определяется рН-метром. Пример 2. Осуществляют по примеру 1, за исключением того, что используют 291 г (16,1 моль) дистиллированной воды и 9 г (0,0354 моль) пиросерно-кислого калия. Молярное соотношение вода:пиросернокислый калий:целлюлоза составляет 16,1:0,0354:0,0185 соответственно. Пример 3. Осуществляют по примеру 1, за исключением того, что используют 296 г (16,44 моль) дистиллированной воды и 12 г (0,0472 моль) пиросерно-кислого калия. Молярное соотношение вода:пиросернокислый калий:целлюлоза составляет 16,44:0,0472:0,0185 соответственно. Пример 4. Осуществляют по примеру 2, за исключением того, что используют 284 г (15,7 моль) дистиллированной воды и 16 г (0,062 моль) пиросерно-кислого калия. Молярное соотношение вод:пиросернокислый калий:целлюлоза составляет 15,7 :0,062:0,0185 соответственно. Пример 5. Осуществляют по примеру 2, за исключением того, что используют 278 г (15,44 моль) дистиллированной воды и 22 г (0,0866 моль) пиросерно-кислого калия. Молярное соотношение вода:пиросернокислый калий:целлюлоза составляет 15,44:0,0866:0,0185 соответственно. Пример 6. Осуществляют по примеру 1, за исключением того, что время обработки целлюлозы составляет 120 мин и время помола - 4 мин. Молярное соотношение вода:пиросерно-кислый калий:целлюлоза составляет 16,44:0,0157:0,0185 соответственно. Пример 7. Осуществляют по примеру 2, за исключением того, что время обработки целлюлозы составляет 90 мин и время помола - 8 мин. Молярное соотношение вода:пиросерно-кислый калий:целлюлоза составляет 16,44:0,0157:0,0185 соответственно. Проведенные опыты показывают, что обработка целлюлозы водным раствором пиросерно-кислым калием с последующей фильтрацией и сушкой при температуре 100-105 С обеспечивает приобретение целлюлозой максимальной хрупкости и при помоле разрушается макромолекулярная и волокнистая структура с получением сыпучего порошка целлюлозы, обладающей высокой реакционной способностью. Литература 1. Патент 20684419 Россия, МПК С 08 В 15/02, опубл. 27.10.1999 г. 2. 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. 3.Заявка 99124792 Россия, МПК С 08 В 1/02, опубл.т 20.04.2003 г. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения активированной целлюлозы, включающий обработку целлюлозы жидким аммиаком, отличающийся тем, что для придания максимальной хрупкости макромолекулярной структуры целлюлозы перед помолом е обрабатывают водным растворам пиросерно-кислого калия в течение 90180 мин при молярном соотношении вода:пиросерно-кислый калий:целлюлоза, равном 15,4416,44:0,0157-0,0866:0,0185 соответственно, с последующей фильтрацией и сушкой при температуре 100105 С в течение 60 мин и помолом в течение 4-8 мин, получен сыпучий порошок целлюлозы с высокой реакционной способностью, размером частиц 10-320 мкм, выходом до 97,25 вес.%.