Реферат: Воздействие целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду. Природосберегающие технологии

На основе СКОПа с добавками (опилки, перлит, зола, антисептики, антипирены, клееканифольная эмульсия, битумная эмульсия и др.) можно получать строительные материалы прочностью от 1 до 10 МПа, плотностью 250 – 1200 кг/м3 и теплопроводностью 0.078 Вт/(м*К) (для плотности 250 кг/м3).

Введение в состав композиции клееканифольной эмульсии в количестве 2% массы сухих компонентов снижает водопоглощение на 35 – 40 %. Обязательными компонентами теплоизоляционного материала являются антисептики и антипирены. Введение в состав композиции 3% салициланилида в виде 8%-ного раствора  обеспечивает биостойкость получаемых изделий. Введение добавок аммофоса, диаммония фосфата, дт, дмф и других повышает огнестойкость материала и снижает потери массы при сгорании более чем в 5 раз. Материал, включающий любую из упомянутых добавок, относится к группе трудносгораемых. Теплоизоляционный материал изготавливается по наливной технологии. Его сушка осуществляется конвективным способом в прямоточно-противоточном режиме. Время сушки 24 часа Удельный расход условного топлива составляет 230 кг/м3. При сушке материала токами высокой частоты время сушки снижается в 6 раз, в несколько раз уменьшается расход условного топлива.

Отделочные и конструктивно-теплоизоляционные материалы на основе бумажной макулатуры можно изготовлять методом горячего прессования. При этом состав материала и технология его изготовления не отличается от изготовления теплоизоляционного материала. После разрезки ковра по формату, плиты устанавливаются на поддоне и через загрузочное устройство подаются в пресс горячего формования. Температура, обеспечиваемая прессом должна быть 130 – 140 0С, удельное давление 2.5 МПа, скорость прогрева 1.5 мм/мин, толщина плит 8 – 16 мм. После опрессовки и размыкания пресса плиты направляются на склад, или склеиваются до нужной толщины. Для склейки плит можно применять тот же пресс или пресс холодного прессования.

В отличие от мокрого способа, по которому изготовляются изделия из СКОПа, бумажные отходы измельчаются в молотковой дробилке, а затем смешиваются со связующим (измельчёнными отходами полиэтилена) и с огне- и био- защитными добавками. Полученная смесь формируется по технологии изготовления отделочных плит. Физико-механические свойства изделий изготовленных сухим способом, не отличаются от свойств плит, полученных из СКОПа. 

Технологическая схема производства теплоизоляционных плит на основе отходов бумажных фабрик и макулатуры.

1.    Измельчитель спецмакулатуры.

2.    Дозатор полимерного связующего.

3.    Накопительный бункер для измельчённой спецмакулатуры.

4.    Дозатор измельчённой макулатуры.

5.    Дозатор антисептика и антипирена.

6.    Смеситель.

7.    Складской бункер.

8.    Формующее устройство.

9.    Установка для подачи нижнего листа бумаги.

10.  Установка для подачи верхнего листа бумаги.

11.  Обрезная пила.

12.  Задающий транспортёр.

13.  Устройство для подачи в пресс.

14.  Пресс горячего прессования.

15.  Устройство загрузки.

16.  Транспортёр разгрузки.

17.  Штабелеукладчик.

18.  Вспомогательный стол.

19.       Установка для обрезки длинных кромок.

20.  Установка для обрезки коротких кромок.

21.  Установка бандажирования.

22.       Измельчитель отходов.

Проблема утилизации отходов целлюлозно-бумажной                          промышленности и переработки макулатуры.

Очень остро стоит в настоящее время проблема отходности целлюлозно-бумажных комбинатов. Многотонные отходы этих предприятий складируются, занимая большие площади и отрицательно воздействуя на окружающую среду.

Наиболее остро в настоящее время стоит проблема утилизации лигнина и шламов.

Основными методами борьбы с отходами являются их сжигание либо переработка с целью получения полезных продуктов. Факторами  ограничивающими возможность термической утилизации отходов являются высокая загрязнённость, низкая температура плавления некоторых отходов, наличие крупногабаритных включений и значительных колебаний насыпной плотности сжигаемых отходов. К приемлемым технологиям сжигания относят колосниковое сжигание и сжигание в кипящем слое. Основным достоинством же термических методов является их относительно низкая стоимость. Переработка отходов бумажных фабрик эффективна сточки зрения экологии, но убыточна по экономическим показателям. С другой стороны из отходов отрасли можно получить много ценных и полезных продуктов. Разберём это на примере переработки и использования лигнина

Лигнин присутствует в многотоннажных древесных отходах.

Содержание компонентов в растительном сырье.

Физические характеристики лигнина.

-    Удельная масса – 0.2 ÷ 0.3 г/см3.

-    Влагоёмкость – 300 ÷ 450 %

-    Кислотность – 1.9 ÷ 2.2.

Химический состав 100г сухого вещества лигнина.

Кроме того, лигнин содержит редуцирующие вещества, полисахариды метоксильных, карбоксильных и фенольных групп, золы и кислоты. Лигнин содержит 78 – 97 % органического сырья.

Лигнин – аморфное, полифункциональное высокомолекулярное ароматическое соединение, состоящее из фенилпропановых структурных единиц, и не является веществом постоянного состава. Лигнин – конечный продукт растительного метаболизма.

В России на 15 заводах выпускающих сульфитную целлюлозу ежегодно получают 2.5 млн. т. органических веществ растворённых в сульфитном щёлоке. А основная часть лигнина в виде лигносульфоновых соединений переходит в сульфитный щёлок. Лигносульфониты образуют комплексы с ионами ряда металлов и, следовательно, их применяют для удаления из почвы элементов, препятствующих нормальному росту растений. Гидролизный лигнин – универсальный сорбент, увеличивающий воздухопроницаемость и пористость, улучшающий структуру и другие физико-химические свойства почв. Лигнин используют при выращивании съедобных грибов, используют в качестве сорбента азот-фиксирующих бактерий, а также используется в качестве компоста в сельском хозяйстве.

В утилизации лигнин используется в составе органо-минеральных удобрений (наличие в шламовых отходах ростовых факторов, а также макро- и микроэлементов позволило рекомендовать их в качестве составных частей органо-минеральных удобрений). Органо-минеральные удобрения способны адсорбировать хлор и сульфат ионов, содержащихся в почве. Повышать накопление почвой азота, фосфора и калия.

Различные виды лигнинов в почве под воздействием почвенных бактерий постепенно превращаются в гумусовые вещества, которые способствуют плодородию почвы. Применяют также аммонизированный лигнин, где часть азота (25%) находится в виде сульфат аммония, а 75% азота химически связано с лигнином, поэтому он обладает пролонгированным характером действия. При внесении в почву он быстро не вымывается, а усваивается растениями постепенно, по мере разложения лигнина микроорганизмами до низкомолекулярных соединений. Почва обогащается микро- и макроэлементами. Активируются микробиологические процессы, за счёт чего повышается плодородие почвы.

Проблемы, связанные с переработкой макулатуры на целлюлозно-бумажных комбинатах.

Применение ресурсосберегающих технологий, каковыми являются и переработка отходов ЦБК и переработка макулатуры, кроме положительных моментов связанных с уменьшением потребления лесных ресурсов, имеет и свои отрицательные стороны. Прежде всего, это связано с включением новых технологических циклов на предприятии, применением необходимых по технологии вредных химических веществ, а также отходы появляющиеся в процессе переработки макулатуры.

Процесс переработки макулатуры в бумагу включает в себя следующие стадии обработки: роспуск, очистка при высокой концентрации, предварительное сортирование, флотация, очистка от тяжёлых включений, тонкое сортирование с удалением лёгких инородных включений, сгущения на дисковом фильтре и винтовом прессе, диспергирования, окончательной флотации и последующего сгущения товарной массы на двухсеточном прессе, с последующей сушкой массы для внутреннего пользования на винтовом прессе с последующей передачей на хранение. Белизна 60 %, зольность 4%. Из-за присутствия в макулатурной массе смоляных веществ необходимо применять шлицевые сортировки и центриклиперы.

Макулатуру распускают гидроразбавителем высокой концентрации с добавками химикатов Н2О2 - 1%, NaOH - 0.75%, NaSiO3 - 1.25%, ДТПА - 0.25%, жирные кислоты - 0.08%, также присутствуют NH и OH. Причём данные приведены для лучшей на данный момент технологии. При переработке на  формовочных тканях и прессовых частях выпадает осадок полимерные компоненты («клейкие осадки»), но также много химикатов образуется при смывке типографской краски - 30% минеральных веществ (глина, тальк, диоксид титана); 20% канифоли, жирные кислоты и их производные; 20% полимерные материалы; 7% углеводородных масел; остальное - волокна и неидентифицированные материалы. В осадках обнаружено значительное количество мыл. Возникла проблема механических (накипь) и биологических (смолы и слизь) отложений на оборудовании и трубопроводах. В общем, отходы при переработке макулатуры составляют 16% (сухие вещества) из них 50% горючие вещества. Зола и отходы процесса смывки типографской краски содержат тяжёлые металлы. А при сжигании отходов переработки макулатуры выделяются хлорорганические вещества, также оказывающих неблагоприятное воздействие на окружающую среду.

Все отходы от переработки макулатуры можно разделить на:

1.   отходы сит и сортировок;

2.   шламы;

3.   остатки от сжигания;

4.   отходы бумаги;

5.   сточные воды

Один из методов уменьшения вредного воздействия - метод магнитной обработки для обесцвечивания макулатурной массы.

Состав концентрированной макулатурной массы 0.3¼2%, с температурой Т=25¼65 0С, РН = 7¼11, подвергают 10 минутной магнитной обработке. Степень обесцвечивания 99.2% и эффективная чистка от частиц краски диаметром > 200 мкм при минимальных потерях волокон.

Определение токсичности бумаги.

В последнее время в печати уделено много времени проблемам токсичности продукции выпускаемой целлюлозно-бумажными комбинатами. Одним из методов определения токсичности образцов бумажной продукции является биологический метод определения токсичности бумаги.

Суть метода заключается в нанесении смеси биокультур (бактерии, водоросли и др.) на исследуемый образец и контроля изменения эффективности фотосинтеза (количества для бактерий) . Применяют суспензию одноклеточных зелёных водорослей, находящихся в логарифмической фазе роста, сгущают до концентрации 100¼300 млн клеток/мл, затем полученную массу водорослей слоем 0.5¼1 мм наносят на образец бумаги, помещают на увлажнённые беззольные фильтры и инкубируют в чашках Петри при Т=18¼27 0С в течение 4 суток, при этом через 5 минут после нанесения, и каждый час в течение первых 6 часов, один раз в сутки на протяжении 3 суток определять эффективность фотосинтеза водорослей путём снятия индукционной кривой флюоресценции после темновой адаптации. О токсичности судят по снижению эффективности фотосинтеза.

Для примера рассмотрим следующий опыт:

Берут суспензию клеток водорослей Scenedesmus quadricauda, находящихся в фазе роста, сгущают до концентрации 100 млн клеток/мл. Затем полученную пасту водорослей слоем толщиной 0.5 мм наносят на образец бумаги, помещают в увлажнённые беззольные фильтры и инкубируют в чашках Петри при Т=23 0С. Затем через указанные промежутки времени определяют эффективность фотосинтеза водорослей, путём снятия индукционной кривой флюоресценции после темновой адаптации в течение 3 минут. Испытывали следующие образцы бумаги:

Финская «Верже»; бумага артикул 0101 ГОСТ 6656-76; бумага офсетная №1 ГОСТ 9094-89Е; типография №2 марка А ГОСТ 9095-83; газетная марка А ГОСТ 1341-84; обёрточная серая ГОСТ 8273-75; сигаретная ГОСТ 5709-86; писчая №1 ГОСТ 18510-87Е; тетрадная ГОСТ 13309-79; пергамент марка А ГОСТ 1341-84; мешочная №49 ГОСТ 2228-81Е; горчичная ТУ 13-730801-380-85; алигнин медицинский ГОСТ 12923-82; тампонная ТУ 81-04-240-77, обёрточная №18 ГОСТ 8273-75.

Результат:

Токсичные (>30¼35%) - сигаретная, обёрточная №18, мешочная №49, горчичная, тампонная, алигнин медицинский.

Условно-токсичные (до 30%) - финская, писчая№1, артикул 0101, типография №2 марка А, пергамент марка А, обёрточная серая.

Нетоксичные (инертная, отличие от контроля в пределах ошибки) - тетрадная и офсетная №1.

Список литературы.

1.   Конспект лекций.

2.   Экологические системы и приборы №2 за 2000 год.

3.   Экологические системы и приборы №4 за 2000 год.

4.   Экологические системы и приборы №6 за 2000 год.

5.   Экологические системы и приборы №7 за 2000 год.

6.   Экологические системы и приборы №8 за 2000 год.

7.   Экологические системы и приборы №9 за 2000 год.

8.   Деревообрабатывающая промышленность №3 за 1999 год.

9.   Деревообрабатывающая промышленность №6 за 1999 год.

10.       Деревообрабатывающая промышленность №3 за 2000 год.

11.       Экология и промышленность России  (ЭКиП) №11 за 1997 год.

12.       Экология и промышленность России  (ЭКиП) №12 за 1997 год.

13.       Экология и промышленность России  (ЭКиП) №2 за 1999 год.

14.       Экология и промышленность России  (ЭКиП) №11 за 1999 год.

15.       Экология и промышленность России  (ЭКиП) №11 за 2000 год.

16.       Известия академии промышленной экологии №3 за 1999 год.

17.       Научные и технические аспекты охраны О.С. №3 за 2000 год.

18.       Экология промышленного производства №1 за 2000 год.

19.       Лакокрасочные материалы и их применение №8 за 2000 год.

20.       Обзорная информация, серия ХМ-14 ЦИНТИ Химнефтемаш 1986 год.

Московский Государственный Авиационный Институт

(технический университет)

РЕФЕРАТ

На тему:

Воздействие целлюлозно-бумажной промышленности на       окружающую среду. Природосберегающие технологии.

 Выполнил – Агапов Д.Н.                                     

МОСКВА 2001 год.