Разработка технологии получения и применения сульфогуминовых кислот из окисленных бурых углей в процессах дубления кожи и меха тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.05, кандидат технических наук Буяндэлгэр Энхжаргал

• Буяндэлгэр Энхжаргал
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Буяндэлгэр Энхжаргал

Список сокращений и обозначений

Введение

Глава 1. Современное состояние и проблемы технологии дубления

1.1 Строение шкуры животных. Химический состав дермы

1.2 Характеристика и химизм процесса дубления

1.2.1 Изменение, претерпеваемые дермой в процессе дубления

1.2.2 Взаимодействие коллагена с таннидами и синтанами

1.3 Характеристика и свойства гуминовых веществ

1.3.1 Распространение и состав гуминовых веществ

1.3.2 Структура и свойства гуминовых кислот

1.3.3 Области применения гуминовых кислот

1.4 Выводы и постановка задачи исследований

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1 Характеристика исходных материалов

2.2 Методы исследования

2.3 Оценка погрешностей измерений

Глава 3. Исследование процесса выделения гуминовых кислот из бурых углей Бага-Нурского месторождения

3.1 Изучение петрографического и химического состава

Бага-Нурских углей

3.2 Исследование процесса сульфирования угля

3.3 Оптимизация процесса щелочного выделения сульфогуминовых кислот из угля

3.4 Разработка процесса осаждения сульфогуминовых кислот

3.5 Определение выхода СГК, их структуры и свойств 99 Выводы по главе

Глава 4. Исследование дубящих и наполняющих свойств сульфогуминовых кислот

4.1 Определение содержание дубящих веществ в выделенных

СГК по гольевому порошку

4.2 Влияние технологических параметров процесса дубления на изменение температуры сваривания

4.3 Влияние технологических параметров процесса дубления на формирование объема дермы

4.4 Исследование процесса додубливания мехового полуфабриката СГК

4.5 Исследование характера взаимодействия сульфогуматов с функциональными группами коллагена с помощью ИК -спектроскопии

4.6 Исследование свойств меховой овчины выдубленный СГК 130 Выводы по главе

Глава 5. Разработка рекомендаций для промышленного производства дубителя из бурых углей

5.1 Выбор характеристик углей

5.2 Технологические режимы и оборудование

5.3 Ориентировочный расчет себестоимости сульфогуматов 138 Выводы по главе

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии получения и применения сульфогуминовых кислот из окисленных бурых углей в процессах дубления кожи и меха»

Актуальность работы. В современных условиях формирования рыночных отношений повышение качества и конкурентоспособности продукции является одной из ключевых задач кожевенной промышленности.

Научно-технический прогресс в кожевенной промышленности неразрывно связан с использованием новых химических матери^.; позволяющих всемерно повышать качество выпускаемой продукции и экономическую эффективность производства. В связи с этим перед учеными Монголии стоит актуальная задача улучшения качества обработки кожевенного сырья путем использования новых технологий, основанных на дешевых, легкодоступных химических материалах, в том числе, природного происхождения.

Монголия - одна из немногих стран мира, экономика которой опирается на кочевое животноводство, поскольку большинство населения с давних времен жило в сельской местности и вело кочевой образ жизни. И в нынешних рыночных условиях кочевое животноводство у монголов остается одной из основных отраслей народного хозяйства, так как за последние 10 лет поголовье скота постоянно увеличивалось, достигнув 30 млн. голов. Количество семей, занимающихся животноводством, увеличилось в 2,7 раза [1].

Монголия имеет давнюю традицию по обработке кожевенного сырья и изготовления изделий из нее. Выделка кожи велась ручным способом, для этого использовали молоко, молочные продукты, кору деревьев [2]. В результате бурного развития современной науки и техники появилась возможность получения новых дубильных веществ искусственным путем, стали широко применяться минеральные и синтетические дубители.

В мировой практике используются более 300 наименований дубителей, из которых в Монголии в настоящее время применяется всего несколько наименований (соли хрома (III), алюминия, экстракт мимозы, квебрахо и др.). В нынешних условиях на предприятиях Монголии обработка кожи и меха производится с использованием дорогих импортных химических материалов из Китая, Германии и Италии. А в сельской местности эти химические материалы заменяются молочной сывороткой и простоквашей, которые требуются в большом количестве. Использование таких средств является неэкономичным и трудоемким процессом.

Разработка новых дубителей с использованием природных ресурсов является актуальной и экономически целесообразной задачей, поскольку в стране не имеется достаточных средств на закупку дорогих химических веществ, предназначенных для дубления кожевенного сырья.

Монголия богата запасами бурых углей. При залегании углей в пластах вблизи поверхности земли происходит их медленное окисление кислородом воздуха или вод, так называемое выветривание. Окисление приводит к уменьшению содержания углерода в угле, поэтому сильно окисленные угли не используются как горючее. Количество таких углей велико и возрастает с переходом на добычу открытым способом [3]. Эти угли являются источником гуминовых кислот. Их содержание в бурых углях выше, чем в каменном угле и в торфе, причем оно возрастает с увеличением степени окисленности угля. С этих позиций исследование способов переработки этого ценного органического сырья является актуальным.

Гуминовые кислоты являются ароматическими оксикарбоновыми кислотами. Известно, что многоядерные ароматические полиоксисоединения обладают дубящим действием и используются в качестве дубителей. С другой стороны, разнообразные органические вещества, в том числе танниды, входящие в состав растительных клеток и тканей и подвергающиеся изменению в процессе углефикации, должны в более или менее измененном виде переходить в вещество угля. Это навело на мысль использовать эти продукты в качестве дубителя в производстве кожи и меха.

Таким образом, исследование модификации окисленных бурых углей применительно к использованию их для дубления является актуальным для народного хозяйства Монголии.

Цель и задачи исследования. Целью работы является исследование применения сульфогуминовых кислот, которые извлечены из окисленного выветренного бурого угля Бага-Нурского месторождения Монголии, в качестве дубителя или додубливающего вещества.

В связи с вышеизложенным, в работе поставлены следующие задачи:

- установление оптимальных условий сульфирования бурых углей;

-разработка метода извлечения и оптимизация выхода сульфогуминовых кислот (СГК) из угля;

- исследование дубящей способности СГК или продуктов на их основе;

- установление химизма взаимодействия СГК с коллагеном дермы;

- изучение влияния технологических параметров на процесс дубления;

- рекомендация для производства дубителей;

- замена пищевых продуктов для сохранения традиции выделки кожи и меха в удаленной сельской местности Монголии.

Методы исследований. Для достижения цели и решения поставленных задач использовались методы химического и физико-химического анализа, ИК-спектроскопии и стандартные методики. Экспериментальные исследования проводили на сопоставимых группах образцов голья бычины, пресно-сухих шкурках овчины, монгольского сурка, гольевом порошке и коллагеновой массе.

Научная новизна работы. В диссертационной работе впервые: показана возможность использования сульфогуминовых кислот, которые выделены из окисленного бурого угля и переведены в водорастворимые сульфогуматы натрия, для дубления кожи и меха;

- разработан способ получения гуматсодержащих соединений из бурого угля, которые можно использовать в качестве дубителя (патент РФ № 2249622 );

- показано влияние технологических параметров процесса дубления на кинетику изменения температуры сваривания и формирования объема дермы;

- установлен характер взаимодействия сульфогуминовых кислот с функциональными группами коллагена;

- предложено применение сульфогуматов в качестве додубливающего вещества.

Практическая ценность работы заключается в следующем: исследования позволяют определить оптимальные условия сульфирования угля и получения сульфированных 1уминовых кислот, что позволяет на научной основе осуществлять процесс приготовления дубящих растворов и дубления кожи и меха.

На защиту выносятся:

- обоснование выделения сульфогуминовых кислот;

- закономерности природы взаимодействия сульфогуминовых кислот с функциональными группами коллагена;

- экспериментальные данные исследований процессов дубления с использованием сульфогуматов;

- обоснование процесса додубливания сульфогуматами.

Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались и получили положительную оценку на Всероссийской научно-технической конференции "Дни науки 2004" (СПГУТД, г.С.-Петербург); на научно-технологическом семинаре в Хурэл Тогоот (г. Улан-Батор) в 2004 г и на расширенном заседании кафедры "Технологии кожевенного, мехового и обувного производств" Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна.

Основные положения диссертации опубликованы в 7 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложения.