Физико-химические аспекты переработки низкосортных волокнистых отходов тонковолокнистого хлопка тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

д

На правах рукописи

1 . -ССЗ

УЛЬМАСОВА БАШОРАТ ТУРСУНОВНА

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ

НИЗКОСОРТНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ ОТХОДОВ ТОНКОВОЛОКНИСТОГО ХЛОПКА

(02.00.04 - физическая химия)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ДУШАНБЕ - 1998

Работа выполнена в Институте химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан и технологической лаборатории Комитета пищевой промышленности Республики Таджикистан

Научный руководитель: кандидат технических наук, старший научный сотрудник, заслуженный изобретатель Республики Таджикистан Махкамов K.M. Научный консультант: академик АН Республики Таджикистан, профессор, Хайдаров К.Х.

Официальные оппоненты: академик АН Республики Таджикистан,

доктор технических наук, профессор Марунов P.M.

Доктор химических наук, профессор Исобоев М.Д.

Ведущая организация - Таджикский Технический Университет

Защита состоится 2 декабря 1998 года в 10 часов на заседании диссертационного совета К. 013.02.02 при Институте химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан по адресу: 734063, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2.

E-MAIL, Ruli W academv.td.silk.ore.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан.

Автореферат разослан «0% nQiCJfгода.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат химических наук аб(-г/ Касымова Г.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время интенсивное экономическое и социальное развитие народнохозяйственного комплекса выдвигает острую необходимость в рациональном использовании природных ресурсов и утилизации отходов различных производств. Эта проблема ставит перед учеными республики определенные задачи по разработке новых и усовершенствованию существующих технологических процессов, созданию материалов, обладающих принципиально новыми свойствами, повышенными требованиями к качеству получаемого сырья. В Таджикистане ежегодно образуется значительное количество целлюлозосодержа-щих вторичных продуктов (отходов) переработки хлопка-сырца и изделий на их основе в виде низкосортного хлопкового линта, хлопкового и циклонного пуха и др., содержащих 70-93 % целлюлозы, характеризующиеся как нестандартные целлюлозные материалы. По мере увеличения производства хлопка-сырца, особенно тонковолокнистых сортов, количество волокнистых отходов только .хлопкозаводов может достигать 6,0-7.0 тыс. тонн в год.

Следовательно, получение целлюлозы и ее низкомолекулярных модификаций из низкосортного хлопкового сырья с дальнейшим использованием этих продуктов в различных областях - проблема, имеющая крупное народнохозяйственное значение.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка физико-химических основ технологии производства и переработка хлопковой целлюлозы из низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья (линты 3-го и 4-го сортов, циклонный пух), и изучение структурных характеристик и некоторых химических и физико-химических свойств полученных продуктов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить химические, физико-химические и структурные характеристики низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья;

• изучить влияние предварительной химической обработки низкосортного тонковолокнитого хлопкового сырья на качество получаемой целлюлозы;

• исследовать химические, физико-химические свойства и структурные характеристики целлюлозы и микрокристаллической целлюлозы (МКЦ) из низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья и влияние на них технологических рсиашов получения;

• разработать способы практического применения целлюлозы и ее производных, полученных из низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья.

Исследования проводились в соответствии с планом научных работ

Института химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан по теме

№№ Госрегистрации 01860056903 и 02900055004 1990 и 1995 гг.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые:

• на основе изучения химического состава, структурных особенностей низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья разработаны физико-химические основы технологии производства и переработки целлюлозы и определены перспективные области их применения;

• разработана технология получения хлопковой и МКЦ из низкосортного хлопкового сырья;

• исследована зависимость физико-химических свойств и структурные характеристики целлюлозы и МКЦ из низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья от технологии ее получения;

• исследованы возможности использования целлюлозы и ее модификации для производства продуктов различного назначения.

Практическая значимость работы. На основе результатов исследований разработаны физико-химические основы технологии получе-

ния хлопковой и МКЦ из низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья, что позволяет решить вопрос рационального использования волокнистых отходов хлопкоочистительной промышленности и обеспечивает расширение сырьевой базы производства, связанного с химической переработкой целлюлозы и выработкой МКЦ.

Рекомендовано использование МКЦ в качестве упрочняющей добавки к фарфоровой массе, способствующей значительном}1 улучшению физико-химических и технологических свойств полуфабриката и готовых изделий. Проведены широкие промышленные испытания в условиях Тур-сунзадевского фарфорового завода. Показано, что использование МКЦ в качестве добавки к керамической массе позволило увеличить механическую прочность, уменьшить время сушки, количество брака и, как следствие, снизить их себестоимость.

Рекомендовано также использование МКЦ в качестве активного наполнителя при таблетировании ацетилсалициловой кислоты и фильтрующего материала при очистке вино-водочных изделий.

Результаты испытаний представлены в приложении к диссертации.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной конференции, посвященной 80-летию Сулейманова A.C. (Душанбе, 1998), конференции, посвященной 90-летию проф. Шукурова А.Ш. (Душанбе, 1998), Техническом Совете Турсунзадевского фарфорового завода (Турсунзадс, 1994), научных семинарах Института химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 научных статей и 2 тезиса докладов.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на - страницах машинописного текста, содержит 17 таблиц и 14 рисунков. Список использованной литературы включает 140 наименований.

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель и задачи работы, изложены основные положения диссертации, выносимые на защиту, и показана возможность практического использования результатов исследовании.

В литературном обзоре приведен анализ работ, посвященный строению и свойствам целлюлозы, выделенной из различных видов цел-люлозосодержащего сырья, особенности современных методов получения хлопковой и МКЦ и их структурной организации.

В экспериментальной части, представляющей вторую главу диссертации, описаны характеристики изучаемых объектов, приведены методики анализа и физико-химических, структурных характеристик продуктов.

В третьей и четвертой главах изложены и обсуждены данные, полученные в результате проведенных исследований в соответствии с целью работы. Приведены области применения полученных продуктов.

В приложении к диссертации представлены акты испытаний МКЦ в качестве активных добавок при производстве фарфоровых изделий, при таблетировании лекарственных препаратов, а также в качестве фильтрующих материалов при очистке вино-водочных изделий.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ характеристик низкосортных волокнистых отходов переработки хлопка

В работе основным объектом исследования являлись низкосортные линты, циклонный пух тонковолокнистого хлопка. Для сравнения были использованы аналогичные продукты срсдневолокнистого хлопка.

Качество низкосортных целлюлозосодержащих отходов переработки хлопка в целлюлозу на их основе исследовали по ГОСТам 3818-72, 595-79, 10473-63, а также другими химическими и физико-химическими методами.

Молекулярно-массовое распределение целлюлозы исследовали методом фракционного осаждения ее нитратов из растворов. В таблице I приведен химический состав низкосортных отходов переработки хлопка-сырца.

Из показателей химического состава видно, что все виды сырья имеют высокое содержание целлюлозы от 81,2 до 88,0% со средней степенью полимеризации до 2550, но темно-бурый цвет, повышенную засоренность до 7,1 % и низкую зрелость до 76,0%, а также высокое содержание лигнина - 5,3% и микроэлементов, что затрудняет по принятой в промышленности технологии получить качественную целлюлозу для химической переработки. Для всех видов сырья необходимо разработать методы предварительной очистки от нецеллюлозных примесей.

Предварительная подготовка хлопкового сырья

Для удаления лигнина и придаши белизны проведено хлорирование сырья. Известно, что хлор избирательно действует на лигнин и способствует его удалению из целлюлозосодержащего сырья. Хлор1грование проводилось раствором двуокиси хлора, содержащим 1,0% активного хлора от массы сырья в следующих условиях: концентрация массы низкосортного сырья - 3%, модуль ванны - 1: 20, рН обрабатываемой ванны -3,0-3,5, температура обработки - 20°С, время обработки - 60 мин.

Полученные результаты приведены в таблице 2.

Таблица 1

Химический состав низкосортных целлюлозосодержащих отходов переработки хлопка-сырца

Низкосортные вторичные продукты на основе хлопка-сырца Зрелость, % Засарен ность, % Зольность, % Основные компоненты золы, мг/кг Жирово-сковые вещества, % Пентоза-новые вещества, % Целлюлоза, % Лигнин,% Содержание групп, % СП

Са Ре 81 а Р У СО соон

Тонковолокнистого 76,0 5,8 2,5 1350 170 800 1,6 2,5 88,0 0,7 0,3 4,8 0,07 0,06 2550

Среднево-локнистого 81,4 6,5 3,0 1480 70 895 1,2 2,9 85,5 0,6 0,4 4,3 0,03 0,04 2220

Циклонный пух 79,1 7,1 4,0 1590 205 980 1,5 3,0 81,2 0,9 0,7 5,3 0,08 0,07 2150

Таблица 2

Влияние хлорирования низкосортного вторичного продукта на удаление лигнина

Низкосортный вторичный продукт на основе Содержание лигнина, % Относительная очистка, %

до хлорирования после хлориро-ваши

Тонковолокнистого линта 4.8 1,7 64,4

Тонковолокнистого циклонного пуха 4.5 1.5 66,6

Средневолокнистого линта 4,5 1,6 64.5

Средневолокнистого циклонного пух а 4.3 1,7 60,5

Как видно из данных, хлорирование значительно понижает содержание лигнина (2,5 - 3,0 раза). Удаление лигнина приводит к увеличению белизны до 70%.

Для удаления зольных компонентов, присутствие которых ухудшает качество целлюлозы, нами использован метод разработанный в лаборатории химии целлюлозы Института химии АН Республики Таджикистан. Предварительно очищенное сырье обрабатывали раствором алюмо-калиевых квасцов, причем предварительно в раствор добавляли ОП-7 в количестве 0.3% от массы волокна. Обработку проводили 1-3%-ным раствором солей алюминия при температуре 60-90°С в течение 1 часа. В последующем, обработанные образцы промывали, сушили и определяли их зольность и другие показатели. Был определен следующий оптимальный режим: обработку проводили 1,5%-ными растворами КАКБО^); при температуре70°С в течение 1 часа при перемешивании и модуле ванны 16:1. Полученные показатели приведены в таблице 3.

Таблица 3

Влияние раствора алюмокалиевых квасцов на качественные показатели целлюлозы

Низкосортные вторичные продукты на основе а-целлю лоза СП Зольность, % Компоненты золы, мг/кг

Ре Са

Тонковолокнистого лшгга Исходный 93,8 2550 1,95 160 1200 850

То же, обработанный раствором КА1(804)2 94,9 2560 0,50 40 155 60

Средневолокнистого линта исходный 92,7 2300 2,0 80 700 830

То же, обработанный раствором КА1(804)2 93,8 2300 0,45 35 76 40

Как видно, обработка низкосортных вторичных продуктов растворами алюмокалиевых квасцов позволяет снизить зольность сырья с 1,952,00 до 0,50-0,45%.

В результате обработки, по-видимому, происходит образование растворимых двойных солей зольных элементов сырья в виде комплексных соединений или двойных солей.

Подготовленное, вышеуказанным способом, низкосортное вторичное целлюлозосодсржащее сырье отвечает по качеству требованиям химической промышленности для получения хлопковой целлюлозы или других се модификаций.

Получение хлопковой целлюлозы нз предварительно облагороженного низкосортного хлопкового сырья

К качеству целлюлозы, предназначенной для химической переработки, предъявляется высокое требование по содержанию а-целлюлозы, средней степени полимеризации, белизны, по засоренности и другим показателям, характеризующим ее пригодность к химическим превращениям.

Теоретически, из любого вида целлюлозосодержащего сырья можно получить (выделить) целлюлозу. Но экономические, экологические и технические ограничения часто не позволяют осуществить эту теоретическую предпосылку на практике. Так, например, несмотря на высокое содержание целлюлозы (40-50%) в гуза-пае, до сих пор не решен вопрос его переработки в целлюлозу.

Из результатов предыдущего раздела работы следует, что предварительно обработанное низкосортное хлопковое сырье является хорошим исходным продуктом для производства целлюлозы любого типа. Относительно низкое содержание инкрустов в этом сырье дает возможность использовать натронный способ варки сырья, с последующей отбелкой и кисловкой.

При этом было учтено, что основные нецеллюлозные компоненты при варке целлюлозосодержащего сырья удаляются в начальный период, поэтому с целью сокращения продолжительности процесса получения целлюлозы из хлопкового сырья в работе были использованы непродолжительные, главным образом 1-2 часовые натронные варки при температуре 140-150°С.

Варка низкосортного вторичного хлопкового сырья проведена в лабораторных 2-х и 10-ти литровых качающихся автоклавах с электрическим обогревом.

Щелочные варки проводили в 2%-ных растворах щелочи (№ОН) с добавлением поверхностно-активного вещества ОП-Ю. при модуле варки

1:16. По окончании варки массу тщательно промывали на сетке сначала холодной, затем дистиллированной водой до полного удаления щелочи, отжимали и далее подвергали операциям отбелки растворами гипохлори-та натрия, перекиси водорода, перманганата калия, кисловку проводили раствором ЬЬБОф Отбелку и кисловку вели при моду ле 1:20. Ниже приведены схемы получения хлопковой целлюлозы:

Схема 1

Щелочная варка - гипохлоритная отбелка - кисловка Схема II.

Щелочная варка - отбелка перманганатом калия - кисловка Схема П1.

Щелочная варка - перекисная отбелка - кисловка

Качественные показатели хлопковой целлюлозы, полученные по вышеуказанным схемам, приведены в таблице 4.

Как видно из приведенных данных, содержание а-целлюлозы, зольность, степень полимеризации, белизна, содержание компонентов золы и смачиваемость образцов целлюлозы, полученные из разных низкосортных волокнистых продуктов, отличаются. В то же время на эти свойства схема получения почти не влияет. Содержание а-целлюлозы, средней степени полимеризации и зольный состав целлюлозы из низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья выше, чем соответствующие показатели целлюлозы из средневолокнистого сырья. Это, по-видимому с учетом литературных данных, обусловлено более высокой степенью полимеризации и содержанием высокомолекулярных фракций целлюлозы в тонковолокнистом сырье по сравнению с средневолокнистым. По белизне целлюлоза из тонковолокнистого сьфья уступает целлюлозе из средневолокнистого сырья, что, вероятно, обусловлено более высоким содержанием красящих, лигнина, жировосковых, зольных компонентов в волокнах тонковолокнистого сырья, которые придают им характерный оттенок.

Таблица 4

Качественные показатели хлопковой целлюлозы

Целлюлоза из низкосортного вторичною продукта Схема получения Выход, % Содержание Смачиваемость, г СП

а-целлю-лозы, % Золы,% Микроэлементов в золе, мг/кг Нераство-ренного остатка в Н,804, % Белизна, %

Са Ре 81

тонковолокнистого 1 81,2 98,8 0,27 60 38 45 0,13 68,2 117 1730

2 80,0 98,5 0,25 55 40 40 0,15 69,0 115 1750

3 82,7 98,4 0,21 45 38 46 0,17 70,0 118 1720

среднсволок-нистого 1 80,2 96,5 0,20 40 25 40 0,12 74,3 126 1400

2 81,5 97,4 0,14 38 28 50 0,14 75,1 128 1420

3 78,9 97,7 0,18 35 21 45 0.18 76,5 125 1540

Смачиваемость образцов целлюлозы из низкосортного тонковолокнистого хлопка оказалась меньшей, чем целлюлозы средневолокни-стого хлопка. Наряду с другими факторами, определенное влияние здесь оказывают структурные особенности целлюлозы тонковолокнистого хлопка, а именно, более высокая степень упорядоченности и более плотная упаковка, по сравнению с целлюлозой средневолокнистого хлопка, о чем свидетельствуют данные набухания и ИК-спектров.

Рис. 1. Зависимость степени набухания от продолжительности обработки в 8%-ном растворе N30Н.

1. - Средневолокнистая целлюлоза

2. - Тонковолокнистая целлюлоза

Согласно ГОСТу 595-79 хлопковая целлюлоза используемая для химической переработки должна обладать высокой СП (более 1000), белизной не ниже 85-88%.

На рис.2 и 3 приведены зависимости белизны, СП целлюлозы от температуры отбелки и концентрации отбеливающих агентов-гипохлори-та натрия и перманганата калия.

Как видно из приведенных данных, содержание а-целлюлозы, зольность, степень полимеризации, белизна, содержание компонентов золы и смачиваемость образцов целлюлозы, полученные из разных низкосортных волокнистых продуктов, отличаются. В то же время на эти свойства схема получения почти не влияет. Содержание а-целлюлозы, средней степени полимеризации и зольный состав целлюлозы из низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья выше, чем соответствующие показатели целлюлозы из средневолокнистого сырья. Это, по-видимому с учетом литературных данных, обусловлено более высокой степенью полимеризации и содержанием высокомолекулярных фракций целлюлозы в тонковолокнистом сырье по сравнению с среднево-локнистым. По белизне целлюлоза из тонковолокнистого сырья уступает целлюлозе из средневолокнистого сырья, что, вероятно, обусловлено более высоким содержанием красящих, лигнина, жировосковых, зольных компонентов в волокнах тонковолокнистого сырья, которые придают им характерный оттенок.

Смачиваемость образцов целлюлозы из низкосортного тонковолокнистого хлопка оказалась меньшей, чем целлюлозы средневолокнистого хлопка. Наряду с другими факторами, определенное влияние здесь оказывают структурные особенности целлюлозы тонковолокнистого хлопка, а именно, более высокая степень упорядоченности и более плотная упаковка, по сравнению с целлюлозой средневолокнистого хлопка, о чем свидетельствуют данные набухания и ИК-спектров.

—1-1-1-10.25 0.5 0,75 1.0 Концентрация гипс«лоригя нмтрия, г/л

Рис.2. Зависимость степени полимеризации и белизны тонковолокнистой целлюлозы от концентрации гипохлорита натрия и температуры отбелки при продолжительности 40 мин. (температура,°С 1-20; 2-30; 3-40.)

- * - он пиана

О - СП

* /

0,02 0,05 е.10 0,44

Когидекфдимм пврман!аиага кллии, »•/»

I 1

0.18 0.2

Рис.3. Зависимость степени полимеризации и белизны тонковолокнистой целлюлозы от концентрации перманганата калия и температуры при продолжительности отбелки 30 мин.

(температура, °С 1-20; 2-30; 3-50.)

Как видно из рисунков, повышение белизны зависит от концентрации отбеливающих агентов и температуры обработки. Отбелка целлюлозы перманганатом калия позволила достичь наибольшей белизны, в то время целлюлоза отбеленная гипохлоритом натрия характеризовалась пониженной белизной и СП. Проведенные опыты показали, что процесс отбелки заканчивается за первые 30 мин., а дальнейшее увеличение времени отбелки не приводит к заметным изменениям белизны и СП целлюлозы. Наилучшие по белизне результаты получены при следующих режимах отбелки: в случае гипохлоритом натрия: концентрация 0,5 г/л; температура 30°С; продолжительность 1 час.; в случае перманганатом калия: концентрация 0,10 г/л; температура 30°С; продолжительность 60 минут.

Однако из приведенных таблиц и рисунков видно, что наряду с высокими массовыми долями ос-целлюлозы и СП, полученная целлюлоза не имеет необходимых показателей по белизне и зольности.

Поэтому проводили исследования по отбелке целлюлозы в две ступени. Варку, предварительно подготовленного низкосортного вторичного сырья на основе тонковолокнистого хлопка, проводили в растворе едкого натра при концентрации 20 г/л, температуре 145°С в течение 1 часа. Для изучения процесса двухступенчатых отбелок выбраны 3 варианта.

В таблицах 5 и 6 приведены сравнительные условия проведения двухсту пенчатых отбелок и качественные показатели целлюлозы.

Из таблицы 6 видно, что все образцы тонковолокнистой целлюлозы, подученные двухступенчатой отбелкой имеют высокую белизну, СП, массовую долю ос-целлюлозы, низкую долю остатка нерастворимого в серной кислоте, золы и железа. Наиболее высокая белизна получена при отбелки гипохлоритом натрия и перманганатом калия. Из приведенного можно принять следующий режим двухступенчатой отбелки:

I ступень - отбелка гипохлоритом натрия -

концентрация 0,5 - 1.0 г/л; температура 25 - 30°С; продолжительность - 60 мин.

Таблица 5

Условия двухступенчатых отбелок тонковолокнистой целлюлозы

Варианты Номера отбелок Первая ступень отбелок Вторая ступень отбелок

Конц г/л Температура. °С ' Продолжительность, ми

Конц. г/л Температура, Продолжительность, мин

1 Гипохлорит натрия Перманганат калия

1 0.2 30 60 0,02 20 40

2 0,5 30 60 0,10 20 40

3 I 1,0 30 60 0,20 20 40

2 Гипохлорит натрия Перекись водорода

4 0.5 20 40 0,5 60 60

5 1,0 20 40 1,0 60 60

3 Перекись водорода Перманганат калия

6 0,5 60 60 0,10 20 40

7 1.0 60 60 0,20 20 40

Таблица 6

Качественные показатели тонковолокнистой целлюлозы, полученные от двухступенчатой отбелки

Номера отбелок СП Белизна, % Массовая доля Функциональные группы, %

а-целлю лозы золы, % ' НРО в H2S04 Fe, мг/кг Карбонильные карбоксильные

1 150 85 98,8 0.08 0.05 15 0,022 0,029

2 144 88 99.1 0,05 0,07 12 0.028 0,034

3 142 89 99,0 0.06 0,07 13 0,030 0,035

4 155 82 98,6 0.07 0,08 14 0.029 0,033

5 161 83 98,8 0,06 0,10 16 0,027 0,032

6 148 84 98,4 0,05 0,09 13 0,030 0,027

7 145 87 99.1 0,07 0,08 14 0,032 0,030

II ступень - отбелка перманганатом калия -

концентрация 0,1 - 0.2 г/л; температура 20°С; продолжительность - 40 мин

Из анализа приведенных данных следует, что по физико-химическим показателям хлопковая целлюлоза из низкосортного тонковолокнистого хлопка, при использовании в качестве отбеливающего агента гипохлорита натрия и перманганата калия, отвечает нормам ГОСТа 595-79.

Таблица 7

Сравнительные показатели качества целлюлозы

№ Показатели Образцы целлюлозы

п/п качества ГОСТ 595-79 для Владимирского Из низкосорт-

целлюлоз высшего химзавода из ного тонково-

сорта линта локнистого линта

1 Содержание а-целлюлозы. % 99,0 98,0 99,1

2 Зольность. % 0.1 0,08 0,05

3 Содержание мик-

роэлементов, мг/кг Железо 25 28 12

кальций - 100 39

4 Смачиваемость, г 150 - 145

5 Остаток, нераство-

римый в Н:504, % 0,10 - 0,07

6 Белизна, % 88 80 88

7 Средняя СП - 1300 1440

Эти результаты свидетельствуют, что целлюлоза, полеченная из низкосортного хлопкового сырья, вполне может быть использована в качестве полуфабриката для дальнейшего использования или переработки для различных целей, в частности, получения высококачественной микрокристаллической целлюлозы.

ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ МКЦ НА ОСНОВЕ ТОНКОВОЛОКНИСТОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

По качественным показателям полученная целлюлоза из низкосортного тонко- и средневолокнистого линтов, циклонного пуха по предлагаемой технологии вполне конкурентоспособна в сравнении с

образцами целлюлоз зарубежного производства. Поэтому они могут обладать широким спектром использования.

Особый научный и практический интерес представляет собой нетрадиционная цель использования хлопковых целлюлоз - получение МКЦ.

МКЦ - относительно новый тип низкомолекулярной модификации целлюлозы. Она состо!гг из отдельных высококристаллических агрегатов, содержащих от сотни до тысячи макромолекул, полученных путем обработки исходного препарата достаточно высокой молекулярной массы. Для этой цели наиболее подходящим сырьем может быть целлюлоза, выделенная из тонковолокнистого хлопчатника, так как она отличается от других хлопковых целлюлозных материалов более высокой молекулярной массой и однородностью по молекулярно-массовому распределению.

Для получения МКЦ нами использована хлопковая целлюлоза, полученная из низкосортного тонковолокнистого и средневолокнистого хлопкового сырья, физико-химические свойства которого приведены в таблице 4.

С целью получения МКЦ проведены исследования по изменению СП, выходу МКЦ, размеру частиц (ситовой) и др. при обработке целлюлозы растворами соляной и серной кислот в течение различного времени при разных температурах. На конечной стадии проводили многократную промывку водой до нейтральной реакции и сушили продукт на воздухе, после чего подвергали измельчению на шаровой мельнице. В таблице 8 приведены условия получения и характеристики МКЦ.

Таблица 8

Условия получеши МКЦ и се характеристика

МКЦ на Концен- Жид- Темпе- Время Выход Размер Сред-

основе трация костной ратура реакции, МКЦ, частиц в няя

соляной модуль реакции, мин % м км СП

кислоты, °С

%

- 1:10 90 90 - - 1760

4 1:10 90 90 80,2 100 350

6 1:10 90 90 80.5 80-100 195

8 1:10 90 90 79,5 70-100 180

Целлюлозы 10 1:10 90 90 78,7 40-80 130

тонково- 6 1:5 90 90 81,5 80-100 250

локнистого 6 1:20 90 90 79.8 80-100 195

хлопка 6 1:10 70 90 83,0 100 350

6 1:10 80 90 80,5 100 280

6 1:10 100 90 79,8 60-100 195

6 1:10 90 60 84,5 100 280

6 1:10 90 120 78,3 80-100 165

6 1:10 90 150 77,0 60-100 155

Целлюлозы

среднево- 6 1:10 90 90 81,5 60-100 180

локнистого

хлопка

Проведенные исследования позволили рекомендовать оптимальный режим получения МКЦ, который сводится к следующем}': целлюлозу обрабатывают 6,0%-ным водным раствором соляной кислоты при жидкостном модуле 1:10 и температуре 90°С в течение 60-90 минут. Полученную МКЦ фильтруют, промывают до нейтральной реакции, а затем сушат и размалывают в шаровой мельнице.

Интересной особенностью МКЦ являются инертность, нетаксич-ность и повышенная способность к прессованию, т.е. создает более плотные структуры. Наличие большого количества гидроксильных групп в

полимерных целях МКЦ обеспечивает высокую связывающую способность, придает заготовкам большую прочность. Эти и другие свойства МКЦ послужили основой для испытания полученных МКЦ в фарфоровом, фармацевтическом и вино-водочном производствах.

В лабораторных условиях Института химии по разработанной методике были получены 50 кг МКЦ, которые испытаны на Турсунзадев-ском фарфоровом заводе, Душанбинском фармацевтической фабрике и Шахринавском садвинсовхозе.

МКЦ имела следующие характеристики: средняя СП - 150-190; средний размер кристаллов целлюлозы - 80-100 мкм; зольность - 0,080,1%; белизна - 85,0%; насыпной вес - 1,495-1,515 г/см3.

За исходную была принята масса Турсунзадевского фарфорового завода. В условиях экспериментального цеха ЦЗЛ завода рассчитанное количество МКЦ вводили в размалывающие мельницы, где происходит помол каменистых исходных компонентов сырья.

В результате образивного и механического воздействия комков диспергируемых сырьевых материалов происходит образовать геля МКЦ и его равномерное распределение в фарфоровой массе.

Установлено, что при введении в состав фарфоровой массы МКЦ се основные формовочные свойства не изменяются. Результаты испытаний прочностных характеристик фарфоровых образцов, содержащих МКЦ и обоженных при разных температурах, приведены в табл.9.

Таблица 9

Предел прочности на изгибе (МПа) образцов фарфора

Содержание МКЦ в фарфоровой массе, % Температура обжига в печах, °С

110 600 700 800 900 1000 1350 туннельная

0,0 1,6 2,0 3,6 3,8 6.1 6,2 30,3

0,5 1,8 2,5 4,3 4.7 6,3 7,6 40,4

1,0 1,8 2,2 3,6 3,9 6.7 7,0 42,1

2,0 1,9 2,3 3,6 3,3 5.7 6,1 41,9

3.0 2,0 2,3 3,5 3,7 7,0 7,9 44.2

Из таблицы видно, что введение МКЦ приводит к увеличению предела прочности фарфорового черепка высушенных образцов с 1,6 до 2,0, а для обожженных образцов - с 30,3 до 44,2 МПа. Введение в состав фарфоровой массы незначительного количества МКЦ (0,5-1,0%) повышает прочность полуфабрикатов на 25%, а готового изделия более чем на 30%. Это связано с физико-химическими свойствами, а именно армирующими и пластифицирующими. Вновь образованная плотная и однородная структура массы обладает большей прочностью. Таким образом введение в фарфоровую массу небольших количеств МКЦ повышает механическую прочность, улучшает равномерность распределения частиц, а также увеличивает открытую пористость за счет выгорания МКЦ при обжиге, что способствует качественному нанесению глазури.

В результате производственных испытаний установлено, что технология производства фарфоровых изделий, с использованием МКЦ, не требует внесения изменений в технологическую схему.

На Душанбинской фабрике МЗ РТ МКЦ испытали в качестве активного наполнителя при таблетировании ацетилсалициловой кислоты. Для таблетирования были приготовлены смеси, состоящие из 71% аце-литсалициловой кислоты (аспирин), 24% МКЦ, 2,5 - талька и 2,5% стеа-рата кальция. Смесь предварительно измельчали на ступке, затем про-

сейвал и через сито и прессовали на таблетирующей установке. Проведенные опыты показали, что МЮД хорошо смешивается с составом и при прессовании легко образует твердую таблетку, которая по твердости отвечает требованиям фармакопеи.

Таблетки, полученные с МКЦ, обладают лучшей прочностью, чем таблетки с крахмалом. Например, таблетки с крахмалом распадаются за 10-11 минут, а с МКЦ за 15-16 минут. Таблетки с МКЦ обладают высокой стабильностью в широком интервале температур и влажности. Эти свойства МКЦ послужили основанием - рекомендовать МКЦ, полученную на основе целлюлоз, выделенных из низкосортных вторичных продуктов переработки тонко- и средневолокнистого хлопка для производства таблетированных лекарственных форм аспирина в республике.

ВЫВОДЫ

1. Впервые изучен химический состав, структурные особенности низкосортных волокнистых отходов тонковолокнистого хлопка, разработаны физико-химические основы технологии производства и переработки целлюлозы и определены перспективные области их применения. Установлено, что низкосортные волокнистые отходы тонковолокнистого хлопка имеют высокое содержание целлюлозы и засорены нецеллюлозными примесями. После соответствующей очистки могут являться ценным технологическим сырьем для переработки в целлюлозу различного назначения.

2. Изучено влияние предварительной обработки низкосортного волокнистого отхода и показано, что для получения высококачественной целлюлозы необходимо перед щелочной варкой очищать их растворами двуокиси хлора и солей алюминия.

3. Изучено влияние способов и параметров щелочной варки на качество получаемой хлопковой целлюлозы. Предложены оптимальные усло-

вия щелочной варки: концентрация щелочи 20 г/л, температура 140145 °С., продолжительность 1-2 часа.

4. Изучено влияние различных отбеливающих реагентов. На основании экспериментальных данных предложена двухступенчатая отбелка хлорсодержащими реагентами и перманганатом калия. Обнаружено, что целлюлоза, отбеленная перманганатом калия, отл1гчается высокой химической чистотой и однородным ММР.

5. Структурными исследованиями установлено, что целлюлоза из тонковолокнистого сырья имеет более плотную и упорядоченную структуру, а кристаллиты имеют более крупные поперечные и продольные размеры, по сравнению с целлюлозой из средневолокнистого хлопкового сырья.

6. Изучен гетерогенный гидролиз целлюлозы растворами 2-10%-ной соляной кислоты, при различных температурах и продолжительности реакции. Показана возможность выбора оптимальных условий деструкции целлюлозы с целью получения МКЦ.

7. Исследовано влияние МКЦ на основе целлюлозы, выделенной из низкосортных волокнистых отходов тонковолокнистого хлопка на показатели качества фарфоро-керамических масс. Показана возможность использования МКЦ в составе керамических масс для производства фарфоровых изделий. Разработаны и испытаны составы фарфоровых масс с использованием МКЦ. которые позволяют повы-С1ггь прочностные свойства, снизить количество брака при формировании и сушке полуфабриката, при этом имеется возможность сохранить принятую технологическую схему производства и тем самым снизить себестоимость готовой продукции.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Махкамов K.M., Ульмасова Б.Т., Иослович М.Я., Арипов

Х.Ш. Надмолекулярная структура хлопковой целлюлозы разного происхождения // Докл. АН Респ.Таджикистан.-1996.-Т.39, № 11/12.- С. 69-72

2. Махкамов K.M., Ульмасова Б.Т., Абдусатторов Ш.М. Влия-

ние микрокристаллической целлюлозы на свойства фарфоровых изделий // Докл. АН Респ.Таджикистан.- 1996. -Т.39, № 11/12.-С. 73-75

3. Ульмасова Б.Т., Махкамов K.M., Усманова С., Микрокри-

сталлическая целлюлоза из вторичных продуктов переработки хлопка // Докл. АН Респ.Таджикистан.- 1997.-Т.40, № 1/2,- С. 40-44

4. Махкамов K.M., Ульмасова Б.Т. Новый способ получения и

применения микрокристаллической целлюлозы в Таджикистане,- Респ.Таджикистан; -Душанбе, 1988,- 4 с. - (Информ. Листок/НПИЦентр № 1-98).

5. Махкамов K.M., Ульмасова Б.Т. Корм для тутового шелко-

пряда. Респ.Таджикистан; -Душанбе, 1988,- 4 с. - (Информ. Листок /НПИЦентр № 73-98).

6. Ульмасова Б.Т., Махкамов К.М Высококачественная целлю-

лоза из тонковолокнистого линга// Вестн. Педагог. Ун-та:(серия естест-венных наук). -Душанбе, 1998 - № 3. -С.

7. Ульмасова Б.Т., Махкамов K.M., Усманова С. Р. К проблеме утилизации промышленных отходов // Химия и проблемы экологии: Тез.докл. Междунар. Науч.-практ. Конф. - Душанбе, 198.°

141-142

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ИНСТИТУТ ХИМИИ им. В.И. НИКИТИНА

На правах рукописи

УЛЬМАСОВА Башорат Турсуновна

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ НИЗКОСОРТНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ ОТХОДОВ ТОНКОВОЛОКНИСТОГО ХЛОПКА

Специальность: 02.00.04 - ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

кандидат технических наук, с.н.с., заслуженный изобретатель Республики Таджикистан Махкамов K.M.

Научный консультант:

академик академии наук Республики Таджикистан профессор Хайдаров К.Х.

Душанбе - 1998 г.

11

19

20

25

30

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений 4

ВВЕДЕНИЕ 5

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11

1.1. Анализ состояния строения и свойства целлюлозы из различных видов целлюлозосодержащегося сырья

1.2 Особенности современных методов переработки хлопкового сырья в целлюлозу

1.2.1. Методы получения целлюлозы из тонковолокнистых сортов хлопчатника

1.2.2. Методы получения целлюлозы из средневолокнистых сортов хлопчатника

1.3. Методы переработки целлюлозосодержащего сырья в микрокристаллическую целлюлозу

1.4. Заключение по литературному обзору 35 Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 37

2.1. Объекты исследования 37

2.2. Методы исследования целлюлозосодержащих объектов и целлюлозы

2.3. Исследования надмолекулярной структуры целлюлозосодержащих объектов

Глава 3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Физико-химические основы переработки низкосортных вторичных продуктов (отходов) из тонковолокнистого хлопка-сырца 47

3.2 Предварительная подготовка низкосортного сырья к химической переработке

3.3. Получение хлопковой целлюлозы из предварительно облагороженного низкосортного хлопкового сырья

3.4. Качественные показатели целлюлозы 56

40

44

46

47

53

3.5. Структурные исследования нативной и облогороженной

хлопковой целлюлозы 3.5.1. Надмолекулярная структура хлопковой целлюлозы

68

разного происхождения

3.5.2. Надмолекулярная структура целлюлозы из

75

низкосортного волокнистого хлопкового сырья

3.5.3. ИК - спектрокопические исследования целлюлозы 77 Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ХЛОПКОВЫХ ЦЕЛЛЮЛОЗ 82

4.1. Получение МКЦ из тонковолокнистой целлюлозы 83

4.2. Области применения МКЦ 88 ВЫВОДЫ 95 ЛИТЕРАТУРА 97 ПРИЛОЖЕНИЯ 111

СПИСОК

сокращений, принятых в диссертации

A.C. - авторское свидетельство

АЦ - ацетат целлюлозы

Всесоюз - всесоюзный

Докл. - доклад

др. - другие

Ж. - журнал

ИК - инфракрасный

ИУ - индекс упорядоченности

Конф. - конференция

MB - модуль ванны

Междунар. -международный

Мин. - минута

МКЦ - микрокристаллическая целлюлоза ММР - молекупярномассовое распределение МПа - предел прочности Пат. - патент

ПАВ - поверхностно-активные вещества

Пром-сть - промышленность

ПЦ - порошковая целлюлоза

РТ - Республика Таджикистан

PC - реакционная способность

С.- страница

СЗ - степень замещения

СКр - степень кристалличности

СП - степень полимеризации

СУ - степень упорядоченности

Табл. - таблица

Тез. - тезисы

ХЦ - хлопковая целлюлоза т.д. - так далее

ВВЕДЕНИЕ

Экономическое и социальное развитие страны предусматривает рациональное использование всех видов ресурсов, снижение их потерь, ускоренный переход к ресурсосберегающим и безотходным технологиями.

При этом важной экономической задачей, стоящей перед народным хозяйством страны является - мобилизация вторичных ресурсов, их более полное и всестороннее использование.

Поэтому приоритетными направлениями фундаментальных и прикладных исследований являются исследования по комплексной химической переработке органического сырья. Среди органического сырья ведущее значение имеют природные высокомолекулярные соединения, в том числе хлопковое волокно и продукты его переработки, являющиеся одним из основных источников получения целлюлозы и других изделий, широко используемых в быту и технике.

В настоящее время народнохозяйственный комплекс республики выдвигает острую необходимость в рациональном использовании природных сырьевых ресурсов и утилизации отходов различных производств. В Таджикистане ежегодно образуется значительное количество целлюлозосодержащих вторичных продуктов переработки хлопка-сырца и изделий на их основе, содержащий 70-93% целлюлозы. На хлопкоочистительных предприятиях республики перерабатывается значительное количество хлопка-сырца для различных нужд народного хозяйства. Наряду с основными продуктами переработки хлопка на хлопкоочистительных заводах накапливаются крупно-тоннажные низкосортные вторичные продукты (отходы): низкосортный линт, делинт, хлопковый пух, циклонный пух и др., которые характеризуются как нестандартные волокнистые целлюлозные материалы. Причиной этому низкая зрелость, малые размеры волокна, сильная механическая засоренность, наличие растворимых веществ и т.д.

Производство хлопка-сырца в республике увеличивается, особенно наиболее ценных тонковолокнистых сортов, отличающихся от средневолокнистых сортов более высокими физико-механическими и другими свойствами.

Несмотря на имеющиеся различия между средне- и тонковолокнистыми сортами, в литературе имеется мало данных по химическим методам получения хлопковой целлюлозы и других ценных веществ на основе вторичных продуктов переработки тонковолокнистого хлопка.

В настоящее время химическая переработка и отделка тонковолокнистого хлопка и изделий на его основе, а также линта, в основном проводятся по технологии, разработанной для

средневолокнистых сортов и линта. Тем не менее установленные отличительные факторы должны определенным образом влиять на химическую перерабатываемость тонковолокнистой целлюлозы при различных химических обработках.

Известно, что образцы целлюлозы, выделенные из различных природных источников, существенно различаются между собой свойствами и надмолекулярной структурой, что связано со специфическими особенностями биосинтеза целлюлозы. В связи с этим различные источники целлюлозы требуют разного подхода к их технологической переработки.

Поэтому проблема рационального использования низкосортных вторичных продуктов переработки хлопка-сырца тонковолокнистых сортов, важнейшим из которых является циклонный пух, низкосортный линт, является актуальной и требует проведения комплекса исследований, на основании которых можно оценить пригодность этого вида сырья для получения хлопковых, микрокристаллических и других производных целлюлоз.

Следовательно, получение целлюлозы и ее модификации из низкосортных вторичных продуктов переработки тонковолокнистого хлопка с дальнейшим использованием волокнистых полуфабрикатов в

различных областях - проблема, имеющая большое народнохозяйственное значение.

Разработка физико-химических основ технологии производства переработки хлопковой и микрокристаллической целлюлозы из низкосортных вторичных продуктов тонковолокнистых сортов, хлопкового сырья и изучение их химических, физико-химических и структурных свойств имеет значение как для физической химии так и для химии высокомолекулярных соединений.

Исследования проводились в соответствии с планом научных работ Института химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан по теме №№ Госрегистрации 01860056903 и 02900055004 1990 и 1995 г. г.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка физико-химических аспекты технологии производства и переработки хлопковой целлюлозы из низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья (пинты 3-го и 4-го сортов, циклонный пух), изучение структурных характеристик и некоторых химических и физико-химических свойств полученных продуктов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить химические, физико-химические и структурные характеристики низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья;

• изучить влияние предварительной обработки низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья на качество получаемой целлюлозы;

• исследовать химические, физико-химические свойства и структурные характеристики целлюлозы и микрокристаллической целлюлозы из низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья и влияние на них технологических режимов получения;

• разработать способы практического применения целлюлозы и ее производных, полученной из низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья

Научная новизна. В диссертационной работе впервые: на основе изучения химического состава, структурных особенностей низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья разработаны физико-химические аспекты технологии производства и переработки целлюлозы и определены перспективные области их применения;

• разработана технология получения хлопковой и микрокристаллической целлюлозы из низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья;

• исследована зависимость физико-химических свойств и структурные характеристики целлюлозы и МКЦ из низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья от технологии ее получения;

• исследованы возможности использования целлюлозы и ее модификации для производства продуктов различного назначения.

Практическая значимость работы. На основе результатов исследований разработаны технологии получения хлопковой и микрокристаллической целлюлозы из низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья, что позволяет решить вопрос рационального использования волокнистых отходов хлопкоочистительной промышленности и обеспечивает расширение сырьевой базы производств, связанных с химической переработкой целлюлозы и выработкой микрокристаллической целлюлозы.

Рекомендовано использование микрокристаллической целлюлозы в качестве упрочняющей добавки к фарфоровой массе, способствующей значительному улучшению физико-химических и технологических свойств полуфабриката и готовых изделий. Проведены широкие промышленные испытания в условиях Турсунзадевского фарфорового завода. Исследованием показано, что использование микрокристаллической целлюлозы в качестве добавки в керамическую массу позволило увеличить механическую прочность, уменьшить время сушки, количество брака и, как следствием снизить их себестоимость.

Рекомендовано также использование микрокристаллической целлюлозы в качестве активного наполнителя при таблетировании

ацетилсалициловой кислоты, и фильтрующего материала при очистке вино-водочных изделий.

Результаты испытаний представлены в приложении к диссертации.

Положения лиссертации, выносимые на защиту:

• возможность использования низкосортного тонковолокнистого хлопкового сырья для получения хлопковой и МКЦ;

• закономерность изменения физико-химических свойств, структурных характеристик в хлопковой и МКЦ в зависимости от условий их получения;

• способы применения МКЦ для производства продуктов различного назначения.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной конференции, посвященной 80-летию A.C. Сулейманова (Душанбе, 1998), конференции, посвященной 90-летию проф. А.Ш. Шукурова (Душанбе, 1998), Техническом Совете Турсунзадевского фарфорового завода (Турсунзаде, 1994), научных семинарах Института химии им. В.И.Никитина АН РТ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ.

Объем работы. Диссертация изложена на 119 страницах машинописного текста, содержит 17 таблиц и 14 рисунков. Список использованной литературы включает 140 наименований.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной и методической части, обсуждения результатов, выводов, списка использованной литературы и приложения.

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель и задачи работы, изложены основные положения диссертации, выносимые на защиту и показана возможность практического использования результатов исследовании.

В литературном обзоре приведен анализ работ, посвященный состоянию строения и свойств целлюлозы, выделенных из различных видов

целжолозосодержащего сырья, особенности современных методов получения хлопковой и МКЦ и представлены их структурные организации.

В экспериментальной части, представляющей вторую главу диссертации описаны характеристики изучаемых объектов, приведены методики анализа и физико-химические, структурные характеристики продуктов.

В третьей и четвертой главах изложены и обсуждены данные, полученные в результате проведенных исследований в соответствии с целью работы. Приведены области применения полученной МКЦ.

В приложении к диссертации представлены акты испытаний МКЦ в качестве добавок при производстве фарфоровых изделий, при таблетировании лекарственных препаратов, а также в качества адсорбентов при очистке вино-водочных изделий.

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Анализ состояния строения и свойства целлюлозы из различных видов целлюлозосодержащего сырья

Целлюлоза - самый распространенный природный полимер, абсолютная масса которого на нашей планете значительно превышает количество любого другого органического вещества. Ее значение в формировании биосферы огромно. Возрастает роль целлюлозы как важного сырья для химической переработки, на основе которого можно получить различные технически ценные и во многих случаях незаменимые продукты и материалы (1). Несмотря на это, следует отметить, что до сих пор особенности строения и свойства целлюлозы, полученной из различных видов целлюлозосодержащего сырья, изучены недостаточно.

В природе имеется много различных видов, форм и сортов культурного и дикого целлюлозосодержащего сырья, отличающихся по внешнему виду, высоте и форме куста, по форме и величине листьев, окраске и другим признакам цветка, коробочек и семян (2-3).

Среди целлюлозосодержащего сырья особое значение имеет хлопок, содержащий до 98% целлюлозы.Различные виды хлопкового волокна могут отличаться друг от друга многими признаками : по виду: по скорости созревания, по крепости, длине и тонине волокна, морфологической структуре его, по необходимому температурному режиму, по продолжительности различных фаз развития.

В хлопкосеющих зонах мира культивируют только два вида хлопчатника из 35 видов. К первому относятся средневолокнистые сорта хлопчатника, а ко второму - сорта тонковолокнистые.

В настоящее время из всего производимого в мире хлопкового волокна около 10% приходится на долю тонковолокнистых сортов хлопчатника. Ежегодно заготавливается свыше 1,5 млн. тонн особо ценного тонковолокнистого хлопка-сырца, посевы которого из года в год расширяются.

Таджикистан - один из крупных регионов по производству ценных тонковолокнистых сортов хлопчатника, примерно 30% всей пашни, отведенной в республике под технические культуры, занимает тонковолокнистый сорт (4-5).

Тонковолокнистый хлопчатник в незначительных количествах выращивается также в южных районах Республики Узбекистан и Туркмении с наиболее длительным периодом вегетации (6).

Хлопковые волокна селекционных сортов тонковолокнистого хлопчатника отличаются исключительно высокими прядильными качествами, они обладают большей тониной, крепостью и длиной, чем волокна средневолокнистых сортов. Благодаря большой тонине и крепости волоконец их укладывают в поперечном сечении нити (пряжи) больше, чем у средневолокнистых сортов хлопчатника при таком же ее сечении, вследствии чего изготовленная из них пряжа получается в 1,5-2,0 раза прочнее.

Длина волокна у тонковолокнистого хлопчатника составляет 38-42 мм, а у большинства средневолокнистых сортов она равна 31-33 мм. Подсчитано, что с увеличением длины волокна на 1мм крепость пряжи повышается примерно на 3%.

Тонковолокнистое хлопковое волокно имеет более высокий метрический номер и меньший показатель текс, средневолокнистый же, наоборот, более низкий метрический номер и больший показатель текс, т.к. волокно у последних несколько толще. Отмечено (7-8), что тонковолокнистый хлопчатник образует более крупную вегетивную массу и на образование единицы урожая хлопка-сырца расходуют на 20-25% больше минеральных удобрений, чем на средневолокнистые сорта.

Качество хлопкового волокна, его эксплуатационные и технологические свойства теснейшим образом связаны с основным компонентом - целлюлозой, ее молекулярной и надмолекулярной структурой молекулярной массой, содержанием сопутствующих веществ, функциональным составом, зависящим в свою очередь от условий

вегетации, интенсивности целлюлозообразования, климатических условий, агротехники, роста хлопчатника (6, 9).

Образцы целлюлозы, выделенные из различных источников, в том числе и из хлопкового волокна, существенно различаются между собой свойствами и надмолекулярной структурой, что связано со специфи