WWW.KONF.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Авторефераты, диссертации, конференции
 


«РАЗРАБОТКА ПУТЕЙ КРУПНОТОННАЖНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АРАБИНОГАЛАКТАНА – ПРОДУКТА ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ ...»

На правах рукописи

КУЗНЕЦОВ АНТОН ГЕННАДЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ПУТЕЙ КРУПНОТОННАЖНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

АРАБИНОГАЛАКТАНА – ПРОДУКТА ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ

05.21.03 – технология и оборудование химической переработки биомассы дерева;

химия древесины



АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учной степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург – 2015

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров» на кафедре Технологии целлюлозы и композиционных материалов

Научный руководитель: Махотина Людмила Герцевна, доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров», кафедра технологии целлюлозы и композиционных материалов, профессор.

Официальные оппоненты: Канарский Альберт Владимирович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», кафедра пищевой биотехнологии, профессор.

Дернова Елена Валентиновна, кандидат технических наук, доцент, ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) Федеральный университет имени М.В. Ломоносова», кафедра технологии целлюлозно-бумажного производства, доцент.

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Защита состоится 8 декабря 2015 г.

в 11 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.231.01 при ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров» по адресу:

198095, г. Санкт-Петербург, ул. Ивана Черных, д.4, зал заседаний Учного совета (А

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «СанктПетербургский государственный технологический университет растительных полимеров». Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 198095, Санкт-Петербург, ул. Ивана Черных, д.4.

Автореферат разослан «__» ________ 2015 г.

Учный секретарь диссертационного совета, Попова Л.М.

доктор химических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современных рыночных условиях устойчивое развитие промышленности предполагает создание высокотехнологичной наукомкой продукции с высокой добавленной стоимостью. Развитие целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП) не является исключением в мировой тенденции. Биомасса дерева используется как сырь и как источник энергии, при этом рациональное использование лесных ресурсов – глубокая переработка древесины, сокращение отходов ЦБП, увеличение использования вторичного волокна – является одной из актуальнейших задач во всм мире. Для России рациональное природопользование неразрывно связано с комплексным использованием лесных ресурсов Сибири и Дальнего Востока, где господствующей хвойной породой является лиственница. Отличительной особенностью этого вида древесины является наличие в ней большого содержания водорастворимого полисахарида арабиногалактана (АГ), что приводит к затруднениям при глубокой переработке биомассы.

Данная диссертационная работа проводилась в рамках реализации Постановления Правительства РФ №218 по выполнению Проекта "Разработка инновационной технологии комплексной переработки древесины лиственницы" (далее проект «Лиственница»). В 2014 году проект был успешно завершн.

Разработана технология с предварительной экстракцией АГ горячей водой или чрным щлоком. При экстракции АГ горячей водой возникает необходимость его дальнейшей переработки и квалифицированного использования.

В связи с этим тема данной диссертационной работы, посвящнная выявлению областей крупнотоннажного использования АГ, является весьма актуальной.

Цель и задачи исследования. Разработка перспективных путей крупнотоннажного использования арабиногалактана (АГ) в целлюлознобумажной и других отраслях промышленности.

Для реализации поставленной цели представлялось необходимым решить следующие задачи:





- Исследовать свойства АГ, полученного в промышленных условиях из древесины лиственницы лесосырьевой базы Братского и Усть-Илимского ЛПК;

- Определить направления и разработать способы модификации АГ;

- На основании проведнных исследований выявить области крупнотоннажного использования АГ и модифицированного АГ.

Степень разработанности темы исследования. Несмотря на большое количество научно-исследовательских работ, посвящнных применению АГ, которые проводятся с середины XX века, вопрос о его крупнотоннажном использовании остатся нерешнным. В настоящее время в мелкотоннажных масштабах производят только очищенный АГ, который применяют для медицинских целей в качестве биологически активных веществ.

Научная новизна. На основании теоретического анализа литературных данных и экспериментальных исследований научно обоснованы перспективные пути крупнотоннажного использования биополимера АГ в различных отраслях промышленности.

Проведены комплексные исследования и получены данные о физикохимических свойствах и составе водного экстракта древесины лиственницы лесосырьевой базы Братского и Усть-Илимского ЛПК, полученного при варке сульфатной целлюлозы в условиях действующего производства филиала ОАО «Группа Илим» в г. Братск по технологии, разработанной в рамках проекта «Лиственница».

На основании проведнных исследований свойств водного экстракта древесины лиственницы научно обоснованы и разработаны пути модификации арабиногалактана.

Теоретическая и практическая значимость работы.

- Разработан способ катионизации АГ;

- разработаны базовые технологии использования АГ и его модификаций в промышленности:

1) в качестве технологических добавок при подготовке бумажной массы и для поверхностной проклейки картона;

2) в качестве пластификаторов бетонов, цементных смесей. Получен патент;

3) при бурении скважин в нефте- и газодобыче. Получен патент;

4) при производстве натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы. Получен патент;

5) в качестве субстрата для выращивания высших съедобных грибов и биологических средств защиты растений;

- проведены опытно-промышленные испытания и получены акты с положительным заключением о возможности использования АГ в нефте-, газодобывающей, химической, строительной отраслях промышленности.

Методология и методы исследования. В работе использовались физикохимические методы исследования экстрактов и растворов полимеров: методы рНметрии, анализа электрокинетических свойств, ИК- и УФ-спектроскопии, рентгеноструктурного анализа, вискозиметрии. Применялись разрушающие и неразрушающие методы исследования бумаги и картона. Стандартные и оригинальные методики определения свойств буровых растворов, параметров цементных растворных и бетонных смесей, анализа биотехнологий.

Степень достоверности результатов исследований обеспечена многократным проведением экспериментов с использованием современного оборудования и поверенных средств измерений, применением методов статистической обработки результатов измерений и их анализа. Достоверность лабораторных исследований подтверждена актами о проведении опытно-промышленных испытаний.

Апробация работы. Основные научные положения работы докладывались и получили положительную оценку на международных конференциях: Pар-For, г. СПб, 2012г.; «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья», г. Барнаул, 2012 г.; «Наноструктурные, волокнистые и композиционные материалы», г. СПб, 2012 г.; «Реагенты и материалы, технологические составы и буровые жидкости для строительства, эксплуатации и капитального ремонта нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин», г. Суздаль, 2012 г.; Russian-Finish Scientific Seminar ”Renewable Resources Chemistry”, г. СПб, 2012 г.; «Развитие Северо-Арктического региона: проблемы и решения», г. Архангельск, 2013 г.; «Физикохимия растительных полимеров», Соловецкие острова, 2013 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 печатных работ, включая 4 статьи в журналах, входящих в перечень, утвержднный ВАК РФ, и 3 патента РФ.

Структура и объм работы. Диссертация включает следующие разделы:

введение, литературный обзор, теоретическое обоснование выбора направления исследования, методическую и экспериментальную части, выводы и библиографический список из 246 наименований, приложения. Общий объм диссертации 196 страниц, включая 80 рисунков, 27 таблиц и 6 приложений.

Автор защищает:

- результаты исследования свойств водного экстракта, полученного при варке сульфатной целлюлозы из 100 % древесины лиственницы лесосырьевой базы Братского и Усть-Илимского ЛПК;

- способ катионизации арабиногалактана;

- результаты экспериментальных исследований по определению областей крупнотоннажного использования немодифицированного и модифицированного арабиногалактана.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая значимость работы.

В первом разделе приведн обзор литературы: рассмотрены вопросы, связанные с особенностями строения и химическим составом древесины лиственницы – основного источника АГ, строением и свойствами АГ, методами его извлечения из древесины лиственницы, очистки от примесей и областями использования.

Во втором разделе приведено обоснование выбора направления работы и постановки задачи исследования. Рассмотрены возможные варианты взаимодействия АГ с волокнистыми полуфабрикатами, бумагой, картоном, с дисперсными неорганическими системами и возможность его использования в качестве источника углеводов в биотехнологии.

В третьем разделе приведены объекты и методики исследований. Для проведения работы использовали АГ, полученный в результате опытнопромышленной выработки небелной целлюлозы из 100 % древесины лиственницы с предварительной водной экстракцией. Двухступенчатая экстракция проводилась в варочном котле объмом 144 м3 при температуре 90С при модуле 1:4. Для проведения исследований были наработаны опытные партии АГ в виде водного экстракта (концентрация от 5 до 25 %), полученного путм концентрирования по мембранной технологии, и сухого АГ, полученного путм сушки на распылительной сушилке.

Четвртый раздел посвящн результатам исследований и их обсуждению.

В первом подразделе проведены исследования свойств водного экстракта, полученного в промышленных условиях из древесины лиственницы лесосырьевой базы Братского и Усть-Илимского ЛПК, поскольку известно, что свойства АГ значительно отличаются в зависимости от места произрастания лиственницы и от способа получения АГ.

Для подтверждения наличия АГ в опытных образцах экстракта использовали метод ИК-спектроскопии. Исследования показали, что спектры полученных экстрактов идентичны имеющимся в литературных источниках спектрам растворов АГ. Для качественной оценки примесей использовали метод УФ-спектроскопии. Исследования показали, что в процессе экстракции горячей водой щепы из древесины лиственницы в раствор кроме АГ переходят дигидрокверцетин (наблюдаются полосы поглощения при 286 нм), красящие соединения (326 нм) и низкомолекулярные соединения (227 нм) (в том числе олигосахариды). Исследование рН и электрокинетических свойств показало, что экстракт имеет кислую среду и высокое значение катионной потребности, которое свидетельствует о наличии углеводных компонентов древесины, имеющих анионный характер. Таким образом, экстракт, полученный при опытнопромышленной выработке, представляет собой АГ технический в виде водного раствора.

Для определения сроков хранения растворов АГ технического были проведены микробиологические исследования. На девятый день зафиксирована слабая скорость роста плесневых грибов.

Для исследования реологических свойств использовали растворы различной концентрации. Испытания проводили на ротационном вискозиметре Брукфильда при температуре 23 °С. Анализ представленных данных показал (рис. 1), что исследованные растворы представляют собой неньютоновские жидкости с низкими значениями вязкости.

Вязкость, мПа*с

–  –  –

Скорость сдвига, с-1 В интервале скорости сдвига от 1 до 20 с-1 для растворов всех изученных концентраций наблюдается псевдопластический характер течения и при 20-50 с-1 достигается наименьшая ньютоновская вязкость. Однако при повышении скорости сдвига в диапазоне от 50 до 335 с-1 наблюдается возрастание эффективной вязкости – дилатантный характер течения.

Для сравнительной оценки прочности структуры растворов были рассчитаны значения энергии активации вязкого течения Еа (табл. 1). Величины Еа рассчитывали по углу наклона температурной зависимости вязкости в координатах lg = f(1/T).

Таблица 1. Свойства растворов арабиногалактана технического Вязкость растворов АГ, мПа·с Концентрация Еа, раствора АГ (%) кДж/моль 20 °С 30 °С 40 °С 50 °С 1 1.

06 0.87 0.71 0.59 16.6 2 1.13 0.90 0.77 0.65 16.1 5 1.46 1.22 0.99 0.81 17.2 7 1.73 1.41 1.21 0.92 16.4 10.5 2.09 1.64 1.32 1.09 19.2 Дистил. вода - - - - 15.0 Совокупность проведнных исследований показала, что водный экстракт из древесины лиственницы представляет собой систему, состоящую из макромолекул АГ и веществ группы флавоноидов, главным образом, дигидрокверцетина.

При низких значения скорости сдвига макромолекулы АГ находятся в компактной форме вследствие их высокой степени разветвления. Именно этим можно объяснить аномально низкую для водорастворимых полимеров вязкость растворов АГ и низкое значение энергии активации вязкого течения. При повышении скорости сдвига происходит перегруппировка части внутримолекулярных водородных связей макромолекул АГ на межмолекулярные связи. Усиление межмолекулярного взаимодействия приводит к повышению вязкости растворов АГ и дилатантному характеру течения. Таким образом, проведнные исследования показали, что процессы модификации АГ необходимо осуществлять при достаточно высокой скорости сдвига (300-400 с-1) для увеличения его реакционной способности. Технологические процессы перемешивания, перекачивания растворов АГ, приготовление покровных и пропитывающих композиций на его основе необходимо проводить при средних значениях скорости сдвига, при которых наблюдается псевдопластический характер течения.

При транспортировке и использовании АГ в виде экстракта при пониженных температурах возможно его замерзание. В связи с этим были определены температуры фазовых переходов в растворах АГ. Температуру замерзания определяли в процессе охлаждения растворов АГ по изменению вязкости (табл. 2). Максимальное значение вязкости соответствует температуре замерзания раствора. Исследования показали, что наличие АГ приводит к снижению температуры замерзания водных растворов. Таким образом, использование водных экстрактов АГ с концентрацией 5-15 % возможно при температуре окружающей среды от минус 6 до минус 7 °С. Для высококонцентрированных водных растворов АГ (с концентраций 30-50%) температура замерзания увеличивается более чем в два раза, что позволяет использовать их при температуре окружающей среды от минус 13 до минус 16 °С.

Таблица 2. Температуры замерзания растворов арабиногалактана технического 50 об/мин 200 об/мин Концентрация Температура Максимальная Температура Максимальная АГ, % замерзания, °С вязкость, мПа*с замерзания, °С вязкость, мПа*с 5 -6,4±0,5 -6,7±0,5 4±0,7 3±0,8 15 -6,9±0,5 -7,1±0,5 8±0,5 6±0,5 25 -9,0±0,5 -8,4±0,5 67±0,1 50±0,1 3532±0,01 50 -13,8±0,5 -16,5±0,5 2474±0,01 Проведнные исследования физико-химических и реологических свойств водных экстрактов АГ позволили определить основные направления модификации АГ.

Во втором подразделе были разработаны методы химической и композиционной (структурной) модификации АГ.

Направления химической модификации выбирали, исходя из принадлежности АГ к классу углеводов и характера функциональных групп АГ, основную часть которых составляют гидроксильные группы. В работе акцент сделан на катионизацию АГ, как наиболее перспективное направление его химической модификации для использования полученного продукта в ЦБП.

Реакцию катионизации АГ проводили избытком (2-гидрокси-3-хлорпропил)триалкил(метил или этил)аммоний хлорида. В результате исследования методом ядерного магнитного резонанса показано, что в процессе катионизации происходит присоединение заместителей, содержащих катионные аммонийные группы, по гидроксильным группам в положениях С6 углеводных остатков АГ. По результатам экспериментов разработан способ катионизации АГ и получены два продукта: (2-гидрокси-3-хлорпропил)триметиламмоний арабиногалактан и (2гидрокси-3-хлорпропил)триэтиламмоний арабиногалактан.

Композиционную модификацию, путм сочетания АГ с другими полимерами и композициями на их основе, проводили путм:

- сочетания АГ с искусственными (карбоксиметилцеллюлоза, окисленный крахмал) и синтетическими (поливиниловый спирт) водорастворимыми полимерами. В таком виде модифицированный АГ был опробован при поверхностной проклейке бумаги и картона;

- сочетания АГ с лигносульфонатами техническими, карбоксиметилцеллюлозой, модифицированным крахмалом – для использования в химической промышленности, нефте-газодобывающей и строительной отраслях промышленности;

- добавки АГ к агаризованным средам и тврдым субстратам – для выращивания высших грибов и микробиологических средств защиты растений.

В третьем подразделе проводили экспериментальные работы по определению перспективных областей применения как модифицированного, так и немодифицированного АГ.

В современном производстве бумаги и картона при подготовке бумажной массы для увеличения прочности в сухом состоянии используется катионный крахмал. Однако катионный крахмал достаточно дорогой и его стоимость постоянно увеличивается. По своей природе АГ также как и крахмал представляет собой полисахарид. В связи с этим в данной части работы исследовали возможность использования АГ для увеличения прочности бумаги и картона в сухом состоянии. Для изготовления бумаги использовали сульфатную небелную хвойную целлюлозу. Отливки изготавливали на листоотливном аппарате типа Рапид-Ктен. Для определения физико-механических показателей полученных отливок использовали автоматическую горизонтальную разрывную машину.

Анализ полученных данных показал, что разрывная длина, как и следовало ожидать, при введении катионного крахмала увеличивается. Введение АГ практически не приводит к увеличению этого показателя, однако не приводит и к снижению прочностных свойств, даже при введении его до 100 кг/т готовой продукции, что вероятно, связано с плохим удержанием АГ на волокнах целлюлозы и низкой реакционной способностью. Исследование электрокинетических свойств бумажной массы показало незначительный рост дзетапотенциала волокон (с -235 до -221 мВ) и резкое увеличение катионной потребности жидкой фазы бумажной массы (с 28 до 76 мкг-экв/л) при увеличении расхода немодифицированного АГ до 100 кг/т, что подтверждает наше предположение о низкой степени удержания АГ на волокнах целлюлозы.

При использовании катионизированного АГ (К-АГ) наблюдается резкое снижение дзета-потенциала и катионной потребности (по абсолютной величине), что свидетельствует об адсорбции К-АГ на волокне, причм в большей степени для триэтиламмоний АГ (рис. 2). Такой характер влияния связан с тем, что триэтиламмоний АГ в лучшей степени адсорбируется и удерживается на волокнах целлюлозы, т.к. имеет более высокую степень замещения. Как показал элементный анализ, триэтиламмоний АГ содержит примерно 1 катионную группу на 24-25 мономерных звеньев, а триметиламмоний АГ, содержит 1 катионную группу на 58-60 мономерных звеньев АГ. Снижение катионной потребности бумажной массы свидетельствует также о том, что катионизированные виды АГ не только адсорбируются на волокнах целлюлозы, но и взаимодействуют с анионными загрязнениями, находящимися в жидкой фазе бумажной массы.

Исследование физико-механических свойств бумаги показало увеличение разрывной длины на 11 % при использовании триэтиламмоний АГ.

Расход добавки, кг/т Расход добавки, кг/т Дзета-потенциал, мВ

–  –  –

Исследование возможности использования АГ в качестве плнкообразующего полимера для поверхностной проклейки показало увеличение прочности поверхности бумаги на выщипывание и сопротивления продавливанию, причм с увеличением концентрации АГ до 12 % эти показатели увеличиваются, а при дальнейшем – остаются постоянными. Однако снижается гладкость бумаги. Для улучшения этого показателя была исследована возможность использования АГ, модифицированного водорастворимыми полимерами. Кроме того, использование биополимера АГ в композициях с синтетическими полимерами не только улучшит прочность поверхности, но и увеличит пригодность материалов для вторичной переработки. Анализ полученных данных показал, что использование в композиции для обработки бумаги смеси на основе низкомолекулярного АГ и высокомолекулярных полимеров приводит к значительному увеличению прочности поверхности на выщипывание (в среднем в 1,5 раза), сопротивления продавливанию (в среднем на 20%) и гладкости (в среднем на 18%); причм в большей степени влияние оказывается при использовании композиций на основе смеси АГ и поливинилового спирта.

Исследование возможности применения АГ в химической, нефте- и газодобывающей промышленностях показало, что растворы АГ можно использовать при производстве эфиров целлюлозы (табл. 3) – для регулирования вязкости получаемой карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ).

Таблица 3. Свойства КМЦ, полученной с использованием арабиногалактанаэкстракта Номер образца КМЦ

–  –  –

Как следует из полученных результатов, введение АГ на стадии мерсеризации целлюлозы снижает вязкость растворов готовой КМЦ и обеспечивает необходимые показатели водоотдачи, что важно при использовании КМЦ для стабилизации буровых растворов. По результатам исследования получен патент.

Современные буровые растворы состоят из глинопорошков и более чем 25 различных технологических добавок. Для улучшения основных параметров, определяющих их применимость для бурения нефтяных и газовых скважин – реологических свойств и показателя фильтрации (водоотдачи) – в настоящее время используют простые эфиры целлюлозы. В работе исследовали влияние АГ на свойства буровых растворов.

Полученные данные свидетельствуют о том, что АГ снижает вязкость бурового раствора. Однако существенно увеличивает показатель фильтрации (38 см3/30 мин. при норме 10 см3/30 мин.). Использование АГ, модифицированного карбоксиметилированным крахмалом (КМК) или КМЦ (рис. 5), обеспечивает снижение вязкости бурового раствора, а при соотношениях КМЦ:АГ равном 90:10 и 80:20 позволяет сохранять показатель фильтрации на уровне требований СТО-Газпром. Оптимальная композиция в комплексном реагенте КМК-БУР/АГ должна составлять 60/40. По результатам исследования получен патент.

–  –  –

Рис. 5. Влияние АГ, модифицированного КМЦ (а) и КМК (б) на показатели бурового раствора:

вязкость (1) и фильтрация (2) бурового раствора Изучение возможности использования АГ в цементных растворных и бетонных смесях показало, что его использование повышает как подвижность растворной смеси (Пк), так и удобоукладываемость (П) бетонной смеси. Такой характер влияния АГ, вероятно, объясняется тем, что он оказывает пластифицирующее действие. При введении добавки АГ удалось повысить марку по подвижности растворной смеси от Пк1 до Пк3 и марку по удобоукладываемости бетонной смеси от П1 до П4 (рис. 6). Кроме того, пластифицирующий эффект, который наступает при дозировке АГ свыше 0,25 % от массы вяжущего, позволяет снизить количество воды затворения при сохранении заданной подвижности растворной и бетонной смеси.

Глубина погружения

–  –  –

Возраст, сутки Динамика набора прочности бетоном при введении комплексной добавки АГ+NaNO3 с течением времени соответствует динамике набора прочности контрольного состава, при этом с повышением прочности в проектном возрасте.

По результатам данных исследований получен патент.

В настоящее время для выращивания высших съедобных грибов (вешенка, шии-таке) и микробиологических средств защиты растений в качестве компонента питательной среды используют сахарозу, а в качестве источника углеводов – опилки, пшеничные отруби, солому. Поскольку АГ представляет собой полисахарид, было проведено исследование возможности использования АГ в качестве компонента питательной среды, как источника углеводов и заменителя сахарозы. Результаты исследования показали (рис. 8), что с первых суток культивирования скорость роста макромицетов вешенки на среде с АГ была значительно быстрее, а диаметр колоний больше почти в 2 раза, чем на стандартной среде (рис. 9). Макромицеты шии-таке росли с одинаковой скоростью на обеих средах.

колонии, мм

–  –  –

2 3 Сутки Рис. 8. Скорость радиального роста Рис. 9. Вид колоний макромицетов на макромицетов вешенки на агаризованных агаризованных средах: шии-таке (слева) и средах: Чапека (1), Чапека с АГ (2) вешенка (справа) (среда Чапека с сахарозой снизу, среда Чапека с АГ сверху) Однако на древесных опилках, модифицированных АГ, скорость роста мицелия шии-таке достоверно увеличивалась и стимулировалось образование плодовых тел (рис. 10). Для вешенки увеличение количества внеснного АГ незначительно ускоряло рост мицелия гриба на осиновых опилках, а максимальное количество плодовых тел было получено на сосновых опилках с использованием АГ (рис. 11).

Диаметр, мм

Сутки Рис. 10. Динамика роста мицелия шии-таке на Рис. 11. Рост плодовых тел грибов дубовых опилках: 1 – контрольный субстрат, 2 – вешенка на сосновых опилках с субстрат + 15 % АГ, 3 – субстрат + 30 % АГ использованием АГ Одним из основных направлений биологической защиты растений является создание препаратов на основе патогенных микроорганизмов. В работе было изучено влияние АГ при замене им сахарозы на скорость роста фито- и энтомопатогенных мицелиальных грибов. Они проявили способность к росту и усвоению АГ. Выход биомассы на средах с АГ был ниже, чем на стандартной среде, однако было установлено, что добавка АГ к отработанному субстрату после роста шии-таке (биоконверсия) положительно повлияла на рост как фито-, так и энтомопатогенных грибов (рис. 12).

–  –  –

Сутки Рис. 13. Скорость роста бактерий B.subtilis на агаризованных средах (а) (1 – среда без АГ, 2 – среда с АГ) и B.thuringiensis на среде с АГ через 24 часа культивирования (б).

Выводы по диссертационной работе

1. На основании анализа литературных данных и экспериментальных исследований разработаны направления перспективного крупнотоннажного использования биополимера арабиногалактана (АГ) в целлюлозно-бумажной, в нефте-, газодобывающей, химической, строительной и биохимической отраслях промышленности.

2. На основании исследования физико-химических свойств экстракта, полученного из 100 % древесины лиственницы лесосырьевой базы Братского и Усть-Илимского ЛПК, показано, что он является АГ–техническим, состоящим в основном из раствора макромолекул АГ и веществ группы флавоноидов.

3. Научно обоснованы и разработаны способы модификации АГ, обеспечивающие получение продуктов для различных областей промышленности.

4. На основании совокупности проведнных реологических исследований показано, что процессы модификации АГ необходимо осуществлять при достаточно высокой скорости сдвига (300…400 с-1) для увеличения его реакционной способности.

5. Разработан способ катионизации АГ, обеспечивающий получение на его основе продуктов для целлюлозно-бумажной промышленности.

6. На основании экспериментальных исследований по взаимодействию АГ с объектами с капиллярно-пористой структурой показана возможность его использования:

- при производстве бумаги и картона – при подготовке бумажной массы;

- при получении эфиров целлюлозы – в процессе мерсеризации целлюлоз;

- при получении целлюлозных композиционных материалов – при нанесении покрытий.

7. На основании экспериментальных исследований по взаимодействию АГ с объектами с дисперсными неорганическими системами показана возможность его использования:

- при бурении скважин в нефте- и газодобыче – как компонента технологических жидкостей и регулятора вязкости глинистых суспензий;

- в бетонах и цементных смесях - как регулятора вязкости и регулятора скорости отверждения бетонов.

8. Показана возможность использования АГ в качестве источника углеводов при выращивании фитопатогенных микромицетов и посевного материала высших грибов, что позволяет исключить использование пищевых сахаров (например, сахарозы, глюкозы) в стандартных питательных средах.

9. Разработаны рекомендации и предложения по технологии переработки и использованию АГ–технического.

Список публикаций Статьи в журналах, входящих в перечень, утвержднный ВАК РФ

1. Кузнецов, А.Г. Использование биополимера арабиногалактана при производстве целлюлозных композиционных материалов [текст] / А.Г. Кузнецов, Л.Г.

Махотина, Э.Л. Аким // Дизайн. Материалы. Технология. - №5 (25). - 2012. - СПб:

изд-во ун-тета Технологии и дизайна. - С. 82-84.

2. Митина, Г.В. Перспективы использования арабиногалактана для культивирования высших грибов и микроорганизмов – продуцентов средств защиты растений [текст] / Г.В. Митина, С.В. Сокорнова, Л.Г. Махотина, А.Г.

Кузнецов, Э.Л. Аким // Вестник защиты растений. - №3. - 2012. - СПб-Пушкин:

Российская академия сельскохозяйственных наук. Всероссийский институт защиты растений. - С. 28-32.

3. Махотина, Л.Г. Использование биополимера арабиногалактана в качестве пластифицирующей добавки в бетоны и строительные растворы [текст] / Л.Г.

Махотина, Д.В. Герчин, А.Г. Кузнецов, В.П. Овчинникова, И.В. Потапова, Э.Л.

Аким // Строительные материалы. Научно-технический и производственный журнал. - №12 (696). - 2012. - М: изд-во ООО «С-Принт». - С. 4-6.

4. Митина, Г.В. Использование макро- и микромицетов в биоконверсии растительного сырья [текст] / Г.В. Митина, С.В. Сокорнова, Ю.А. Титова, Л.Г.

Махотина, А.Г. Кузнецов, А.Л. Первушин // Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. Серия Естественные и точные науки. - №163. - 2013. - СПб: ГОУ ВПО «РГПУ им. А.И.

Герцена». - С. 69-79.

Статьи в других изданиях

5. Sumerskiy, I.V. Cationization of arabinogalactan [text] / I.V. Sumerskiy, A.V.

Vasilyev, A.G. Kuznetsov, L.H. Makhotina, E.L. Akim // Scientific Russian-Finnish

Seminar ”Renewable Resources Chemistry” (Mendeleev’s Centre, 19-th of sept. 2012):

theses. - SPb: Polytechnic University publisher. - 2012. - P. 67-68.

6. Makhotina, L. Cationic arabinogalactan in paper and board production [text] / L.

Makhotina, A. Kuznetsov, I. Kniazeva // Scientific Russian-Finnish Seminar ”Renewable Resources Chemistry” (Mendeleev’s Centre, 19-th of sept. 2012): theses. SPb: Polytechnic University publisher. - 2012. - P. 15-16.

7. Кузнецов, А.Г. Использование арабиногалактана – продукта комплексной переработки древесины лиственницы – при производстве тароупаковочных видов бумаги [текст] / А.Г. Кузнецов, Л.Г. Махотина, Ю.А. Князева, Э.Л. Аким // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: материалы V всероссийской конференции (Барнаул, 24-26 апреля 2012 г.): тез. докл. Барнаул: изд-во Алтайского ун-та. - 2012. - С. 399-400.

8. Махотина, Л.Г. Анализ возможных путей многотоннажного использования арабиногалактана в нефте- и газодобывающей промышленности [текст] / Л.Г.

Махотина, В.Н. Кряжев, А.Г. Кузнецов, Э.Л.

Аким // Реагенты и материалы, технологические составы и буровые жидкости для строительства, эксплуатации и капитального ремонта нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин:

материалы XVI Международной науч.-практ. конф. (Владимир, гос. ун-тет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых): тез. докл. Владимир: изд-во ВлГУ. - 2012. - С. 45-48.

Патенты РФ

9. Пат. 2489444 (С1) Российская федерация, МПК7 С08В11/12. Способ получения карбоксиметилцеллюлозы [текст] / Аким Э.Л., Махотина Л.Г., Кряжев В.Н., Никонова В.И., Мандре Ю.Г., Коваленко М.В., Кузнецов А.Г.; заявитель и патентообладатель ОАО "Группа "Илим". – №2012127472/05; заявл. 03.07.2012;

опубл. 10.08.2013. Бюл. №22.

10. Пат. 2502773 (С1) Российская Федерация, МПК7 C09K8/20. Глинистый буровой раствор [текст] / Аким Э.Л., Махотина Л.Г., Кряжев В.Н., Кузнецов А.Г.;

заявитель и патентообладатель ОАО "Группа "Илим". – №2012127471/03; заявл.

03.07.2012; опубл. 27.12.2013. Бюл. №36.

11. Пат. 2514355 (С2) Российская федерация, МПК7 C04B28/04, C04B24/38, C04B22/08, C04B103/30, C04B103/14. Бетонная смесь [текст] / Аким Э.Л., Махотина Л.Г., Герчин Д.В., Овчинникова В.П., Потапова И.В., Кузнецов А.Г.;

заявитель и патентообладатель ОАО "Группа "Илим". – №2012135606/03; заявл.

21.08.2012; опубл. 27.04.2014. Бюл. №12.





Похожие работы:

«БРИТАНОВ Николай Григорьевич ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЕРЕПРОФИЛИРОВАНИЯ ИЛИ ЛИКВИДАЦИИ ОБЪЕКТОВ ПО ХРАНЕНИЮ И УНИЧТОЖЕНИЮ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ 14.02.01 – Гигиена АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук Волгоград – 2015 Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и профпатологии» Федерального медико-биологического агентства (г. Волгоград) Научный консультант:...»

«Сибиркина Альфира Равильевна БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СОСНОВЫХ БОРАХ СЕМИПАЛАТИНСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ 03.02.08 – экология Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант: доктор биологических наук, профессор М.С. Панин Омск, 2014 Работа выполнена на кафедре общей экологии Челябинского государственного университета Барановская Наталья Владимировна, Официальные доктор биологических наук, профессор...»

«Буряк Илья Алексеевич Спектроскопические проявления слабых межмолекулярных взаимодействий в атмосферных газах 02.00.04 – «физическая химия» 02.00.17 – «математическая и квантовая химия» Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва — 2013 Работа выполнена на Химическом факультете МГУ имени М.В. Ломоносова и в Институте физики атмосферы имени А.М. Обухова РАН Научные руководители: доктор физико-математических наук, ведущий...»







 
2016 www.konf.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, диссертации, конференции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.