ВВЕДЕНИЕ

Отбелка является процессом химической очистки и модификации целлюлозы. В результате отбелки оптические свойства целлюлозных волокон или изменяются при удалении компонентов, способных поглощать видимый свет, или уменьшается абсорбционная способность этих соединений.

Любые остающиеся в целлюлозе после варки видимые загрязнения (частицы сора), которые могут вызвать затрудения при дальнейшей переработки целлюлозы в бумагу и картон, также должны быть удалены при отбелке. Кроме того, отбелка используется для регулирования степени полимеризации и увеличения содержания а-целлюлозы.

При отбелке целлюлозы, предназназначенной для изготовления бумаги,

стремятся достичь высокую белизну при сохранении показателей механической прочности. При отбелке целлюлозы для химической переработки, кроме достижения высокой белизны, удаляют гемицеллюлозы для получения полуфабриката с высоким содержанием а-целлюлозы и пониженной вязкостью.

Многие производители используют в качестве белящих реагентов хлорсодержащие соединения, что является экономически выгодно. Сам хлор является токсичным соединением, вследствие чего существуют ГОСТы на содержание общего и органически связанного хлора, которые после отбелки целлюлозы остаются в изделии. В данном нормативном документе ГОСТ Р 52661-2006 указан нижний предел значений, который равен около 20 мг/кг [1].

Целью данной работы является определение содержания общего и органически связанного хлора, также будет проведено качественное определение свободного хлора.

По полученным данным можно будет сделать выводы о добросовестности некоторых производителей и соблюдении установленных государственных стандартов.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Виды отбелки

Современная отбелка проводится по многоступенчатой схеме с промывкой между ступенями и использованием различных химикатов и условий на каждой ступени.

Еще недавно любая схема отбелки начиналась со ступени хлорирования с последующим щелочением. В результате взаимодействия хлора с лигнином образуются хлорпроизводные лигнина, которые растворяются при последующем щелочении. Целью этих обработок является только делигнификация, так как в результате их проведения наблюдается лишь небольшое повышение белизны. Подобно хлорированию и щелочению, обработки кислородом и озоном используются преимущественно для делигнификации в начале схемы отбелки[3].

В настоящее время на базе вышеперечисленных реагентов могут быть реализованы четыре варианта схем:

схемы с использованием молекулярного хлора на первой ступени отбелки;

схемы без использования молекулярного хлора, с включением в схему отбелки диоксида хлора (схема ECF);

схемы с оптимизированными расходами СlO₂ и Н₂О₂ (mild ECF);

полностью бесхлорные схемы, основанные на использовании только кислородсодержащих реагентов (схема TCF).

Целесообразность использования того или иного варианта оценивается в первую очередь с точки зрения экономичности и экологической безопасности схемы отбелки. Отбелка без использования любых хлорсодержащих реагентов (TCF) - наиболее дорогостоящая. Себестоимость целлюлозы, полученной по технологии TCF, на 30-50 долларов выше по сравнению с технологией ECF с использованием С1О₂.

2. Показатели отбелки

Безопасность схем с использованием хлорреагентов оценивается по показателю АОХ (адсорбированные органические галогены), который определяет образующееся при отбелке количество хлорорганических соединений. Для большинства стран, имеющих развитую целлюлозно-бумажную промышленность, этот показатель сегодня ограничен 0,20.. .0,25 кг/т.

Схемы отбелки, в которых используются хлорсодержащие реагенты, характеризуются так называемым «фактором Каппа» (KF). Фактор Каппа - это отношение расхода активного хлора, заданного на первую делигнифицирующую ступень отбелки, к числу Каппа целлюлозы, поступающей в отбелку. Чем ниже фактор Каппа, тем безопаснее с экологической точки зрения схема отбелки.

Второй показатель, по которому оценивается экологическая безопасность схемы отбелки - это химическое потребление кислорода (ХПК) в сточных водах предприятия. Уровень сброса ХПК для современной схемы отбелки составляет 30.. .40 кг/т целлюлозы. Основной путь снижения ХПК в стоках отбельного цеха - применение кислородно-щелочной делигнификации и рациональное использование фильтратов отбелки[4].

При многоступенчатой отбелке на каждой ступени используются различные реагенты. Для определения общего расхода реагентов на 1 т целлюлозы на 1 Каппа необходимо использовать единый показатель. При отбелке только хлорсодержащими реагентами таким показателем является расход реагента, выраженный в единицах активного хлора (ед. активного хлора).

В современных схемах отбелки, где, помимо хлорсодержащих реагентов, используются озон, кислород пероксид водорода и другие окислители, в качестве единого показателя предложено использовать окислительный эквивалент (ОХЕ). ОХЕ - это количество вещества, выделяющего 1 моль - электрон при восстановлении, то есть, количество окислительных эквивалентов, содержащихся в I кг окислителя. В последнем

столбце приведены окислительные эквиваленты различных реагентов, содержащихся в 1 кг относительно окислительного эквивалента хлора, содержащегося в 1 кг хлора[5].

3. Свойства белящих хлорсодержащих реагентов

Свойства молекулярного хлора

Как правило, молекулярный хлор производится на специальном

хлорном заводе, который является частью завода по производству целлюлозы.

Свободный хлор при нормальных условиях представляет собой тяжелый газ зеленовато-желтого цвета с едким запахом и удушающим физиологическим действием. Атомная масса хлора равна 35,46 г, молекулярная масса 70,92г. Предельно допустимая концентрация хлора в воздухе производственных помещений (ПДК) составляет 0,001 г/м³ Хлор - газ в 2,5 раза тяжелее воздуха, плотность его равна 3,22 кг/м³ при температуре 0°С.

Одним из важнейших свойств хлора является его способность гидролизоваться в водном растворе, образуя смесь соляной и хлорноватистой кислот:

Cl₂ + H₂O = HCl + HOCl

Степень гидролиза хлора в водном растворе увеличивается с повышением температуры и уменьшается с повышением концентрации. В присутствии хлоридов и кислот степень гидролиза хлора существенно уменьшается.

Свойства диоксида хлора

Диоксид хлора используется в промышленном масштабе для отбелки целлюлозы, начиная с середины 40-х годов X X века. В последние годы диоксид хлора широко применяется для отбелки целлюлозы, в особенности

сульфатной.

Диоксид хлора при нормальных условиях представляет собой газ красноватого цвета, по запаху напоминающий NO₂ и обладающий сильным удушающим и ядовитым действием. Запах диоксида хлора в воздухе ощущается человеческим обонянием при концентрации 0,0017%.

Плотность газообразного диоксида хлора в 2,38 раза больше плотности воздуха. При температуре -11 °С и атмосферном давлении диоксид хлора сжижается, образуя жидкость красного цвета плотностью около 1,7 г/см³, которая затвердевает при температуре (-59°С).

Для отбелки целлюлозы используют водные растворы СlO₂ при концентрацией 5-7 г/л. Растворы диоксида хлора, несодержащие молекулярного хлора, имеют красноватый цвет.

4. Химические реакции при отбелки целлюлозы

4.1 Хлорирование целлюлозы молекулярным хлором

Хлорирование первая ступень отбелки целлюлозы. Назначение хлорирования - удаление остаточного лигнина, т.е. процесс можно рассматривать как продолжение варки.

Хлор является достаточно избирательным реагентом и в первую очередь вступает в химическое взаимодействие с лигнином. При этом хлор одинаково активен в реакциях со структурами лигнина, имеющими свободные и этерифицированные фенольные гидроксильные группы.

Реакции замещения.

Реакции электрофильного замещения являются основными и наиболее быстрыми реакциями. После 5 минут хлорирования хвойной сульфатной целлюлозы обнаруживается примерно два атома хлора на фенилпропановую единицу. В общем случае, количество и положение хлорзаместителей зависит от числа и типа замещаемых в лигнине групп, а также от количества хлора, применяемого на ступени хлорирования.

Дополнительное количество хлора может быть введено в реакции замещения боковой цепочки. Протекание этой реакции возможно в том случае, если у а-углеродного атома имеется гидроксильная группа (рис.1). Скорость этой реакции примерно в 10 раз ниже скорости реакции замещения

в ароматическом кольце. Замещение боковой цепи в молекуле лигнина имеет большое значение, поскольку при этом разрушается молекула лигнина.

Хлорированный лигнин плохо растворяется в воде, поскольку введение

хлора в ароматическое кольцо повышает гидрофобность лигнина. Однако при щелочении хлор частично вытесняется гидроксильными группами, что повышает растворимость хлорлигнина воде, и, особенно, в щелочи.

Рис. 1. Реакции замещения и электрофильного отщепления боковой цепи под

действием катиона хлорония.

Реакции окисления

Протекание реакций окисления при хлорировании лигнина обусловлено присутствием сильного окислителя - хлорноватистой кислоты. Продуктами окисления фенилпропановой единицы лигнина, обнаруженными в фильтратах отбелки, являются структуры орто-хинона и муконовой кислоты (рис.12). Глубина окисления и расход хлора на реакции окисления зависят от рН и уменьшаются с понижением рН при хлорировании.

Реакция инициируется атакой иона хлорония Сl⁺ или поляризованной

молекулой хлора Сl на атом кислорода в метоксильной группе, что сопровождается образованием промежуточного соединения иона оксония. Гидролиз этого иона приводит к отщеплению метилового спирта и образованию арилового эфира гипохлорита, который в условиях хлорирования далее гидролизуется с образованием структур катехола[3].

Альтернативной реакцией является реакция образования и окисления орто-хинона до карбоновых кислот. Структуры катехола также способны окисляться до орто-хинона и карбоновых кислот.

Отщепление метоксильных групп увеличивает растворимость лигнина в воде и, особенно, в щелочном растворе, где взаимодействие продуктов реакции со щелочью приводит к образованию фенольных гидроксильных групп. Глубина реакции деалкилирования зависит от величины рН.

Рис. 2. Реакции расщепления алкил-арильнъгх эфирных связей и окисление промежуточныхо орто-бензохинонов хлором в водной среде.

Таким образом, реакции деметоксилирования и окисления протекают параллельно, а их продукты вступают в обратимые реакции. В результате в фильтратах ступени хлорирования присутствуют как карбоновые кислоты и хиноны, так и структуры катехола.

Реакции присоединения.

В молекулах сульфатного и сульфитного лигнина присутствуют структуры, содержащие двойные связи в боковых цепочках, сопряженные с ароматическим кольцом. Такие структуры вступают в реакции присоединения хлора и таким образом увеличивают количество хлорорганических соединений.

Как следует из рисунка 3, реакции присоединения могут протекать в двух направлениях.

Первой стадией является действие катиона хлорония Сl⁺ на β-утлеродный атом, участвующий в образовании двойной связи (рис. 3). Образующееся промежуточное соединение взаимодействует со слабым нуклеофилом ионом хлора с образованием дихлорвицина или хлоргидрина, соответственно. Образованию хлоргидрина, содержащего группу ОН у α-углеродного атома способствует реакции электрофильного замещение боковой цепочки хлором.

Рис.3 Реакции присоединения хлора по сопряженным этиленовым группам.

Влияние реакций присоединения на процесс делигнификации весьма незначительно из-за низкого содержания в лигнине структур с двойными связями

Образование токсичных хлорорганических соединений

На рисунке 4 представлена последовательность протекания реакций лигнина при хлорировании: замещение в ароматическом ядре, электрофильное замещение боковой цепочки, деалкилирование, окисление. Реакции замещения в ароматическом ядре лигнина приводят к образованию полихлорфенолов. Полихлорфенолы, особенно высокохлорированные (тетра, пентахлорфенолы) являются чрезвычайно токсичными соединениями[3].

Их присутствие крайне нежелательно как в стоках, так и в технической целлюлозе. Кроме того, полихлорфенолы являются предшественниками образования хлорированных высокотоксичных и стабильных соединений диоксинов и фуранов.

Рис. 4. Последовательность протекания химических реакций лигнина при хлорировании.

В продуктах хлорирования технической целлюлозы обнаружены самые опасные соединения из этой группы 2, 3, 7, 8 дибензопарадиоксин (TCDD) и 2, 3, 7, 8 - дибензопарафуран (TCDF) .

Из-за высокой токсичности этих соединений их присутствие в готовой продукции и стоках недопустимо. В связи с этим использование молекулярного хлора в современных схемах отбелки целлюлозы должно быть исключено.

Реакции углеводов.

Хлор вступает в реакции с целлюлозой и другими углеводами. Эти реакции сопровождаются образованием карбонильных и карбоксильных групп.

Рис. 5. Реакции хлора при ацетальной связи.

В этих реакциях хлор действует как катализатор гидролитических процессов и как окислитель. Реакции такого типа приводят к потере прочности волокон.

Вид целлюлозы

Существенные различия наблюдаются при хлорировании сульфитной и сульфатной целлюлозы. Лигнин сульфатной целлюлозы более конденсирован, менее доступен для реагентов и труднее хлорируется. Для перевода его в раствор при щелочении сульфатной целлюлозы требуется более длительное время обработки и более высокая температура, чем для сульфитной целлюлозы[7].

В связи с высокой степенью конденсированное сульфатного лигнина большее количество хлора, задаваемого на хлорирование, участвует в реакциях окисления лигнина и целлюлозы, что приводит к заметному снижению прочностных показателей сульфатной целлюлозы после ступеней хлорирования и щелочения.

4.2 Хлорирование целлюлозы диоксидом хлора

Расширение использования диоксида хлора для отбелки целлюлозы вызвано рядом причин: возможность отбелки практически всех видов полуфабрикатов до высокой степени белизны без существенных потерь прочности; разработка экономичных способов получения диоксида хлора; образование при отбелке диоксидом хлора сравнительно небольшого количества хлорорганических соединений с низкой степенью токсичности.

Диоксид хлора может быть использован в качестве единственного белящего реагента или только на заключительных стадиях добелки. Применение диоксида хлора в качестве делигнифицирующего реагента обеспечивает снижение содержания экстрактивных веществ, особенно при отбелке лиственной целлюлозы, высокую степень белизны.

В настоящее время диоксид хлора является наиболее мягким и избирательным хлорсодержащим реагентом. Химизм реакций делигнификации и отбелки диоксидом хлора полностью не изучен. Диоксид хлора - электрофильный реагент, который быстро реагирует со структурами, содержащими свободный фенольный гидроксил и медленно - с насыщенными алифатическими соединениями. В связи с этим воздействие СlO₂ на целлюлозу, окисленную ранее, например, после кислородно-щелочной делигнификации, менее эффективно.

Хлорит устойчив в нейтральной и щелочной средах, и для того, чтобы он стал эффективным окисляющим реагентом, необходимо подкисление раствора. Очевидно, что при этом реагирующей формой будет хлористая кислота, а не ион хлорита. В кислой среде образующаяся хлористая кислота восстанавливается по двум ступенчатым реакциям обеспечивая, таким образом, четыре окислительных эквивалента.

Хлорноватистая кислота, образующаяся как промежуточный продукт при восстановлении хлористой кислоты, имеет более высокий окислительный потенциал, чем последняя и, следовательно, может окислять ее до диоксида хлора.

При взаимодействии диоксида хлора со структурами лигнина атакуются положения с высокой электронной плотностью в фенольных и нефенольных кольцах, а также в сопряженных с кольцами этиленовых группах. При этом протекают реакции деметилирования, расщепления бензольного кольца, хлорирования с последующим вытеснением боковой цепи, а также гидролиз алкиларильиых простых эфирных связей и образование орто- и пара- хинонов. Более реакционноспособными являются структуры со свободными фенольными гидроксильными группами[10].

Рис.6. Механизм окисления нефенольных структур лигнина.

Рис.7. Механизм окисления диоксидом хлора модельных соединений лигнина со свободным фенольным гидроксилом.

4.3 Отбелка целлюлозы гипохлоритом

При обработке целлюлозы гипохлоритом реакция гипохлорита с лигнином идет в два этапа (быстрый - начальный и заключительный -медленный). В результате этой реакции происходит окислительная деструкция лигнина, реакции хлорирования и деметилирования практически не имеют места.

Считают, что окисление лигнина гипохлоритом в щелочной среде протекает по реакции типа "peeling" путем постепенного отщепления структурных фрагментов лигнина, содержащих свободные фенольные гидроксильт, с образованием органических кислот и укороченной молекулы с новым фенольным гидроксилом (рис.8).

Рис.8 Схема окисления лигнина гипохлоритом.

На целлюлозу гипохлорит действует как неспецифический окислитель.

В основном, при воздействии гипохлорита на целлюлозу окисляются спиртовые группы во втором, третьем и шестом положениях до карбонильных, а затем до карбоксильных групп. Кроме того, происходит расщепление пиранозного кольца между первым и вторым, вторым и третьим атомами углерода, а также расщепление ацетальной связи и снижение степени полимеризации целлюлозы.

Расход гипохлорита на первом этапе увеличивается с повышением содержания лигнина в целлюлозе. На втором этапе происходит, главным образом, разрыв ацетальной связи в углеводах. Вязкость на каждый кг израсходованного гипохлорита снижается в тем большей степени, чей ниже содержание лигнина в целлюлозе.

5. Технология отбелки в промышленности

Для каждого вида волокнистых полуфабрикатов применяются свои технологические схемы отбелки и облагораживания целлюлозы. Условия и последовательность процессов диктуются конечными свойствами продуктов и характеристиками сырья. Как правило, число стадий отбелки варьирует от 3 до 10. Для сульфитной целлюлозы применяется меньшее число стадий и менее жесткие условия проведения процессов.

Например, для сульфитной целлюлозы, имеющей после варки белизну около 50-65% реализуют 3-5 ступеней отбелки. При этом получают целлюлозу с белизной 85-95%. Сульфатная целлюлоза имеет после варки белизну порядка 20-28% и подвергается 5-10 стадийной обработке. В любом случае, повышение белизны сульфатной целлюлозы выше 75% (листы 12-18 листовых тетрадок низкого качества) без значительного повреждения волокна крайне затруднительно. При достижении белизны целлюлозы около 85-90% происходит снижение прочности волокна на 5-8%. Это допустимо для бумаги низкого и среднего качества. В случае необходимости получения высококачественной бумаги с белизной 90-97% из сульфатной целлюлозы используют технологические ухищрения на стадии приготовления бумажной пульпы (введение минеральных пигментов белого цвета, наполнение бумаги полимерами и клеями и пр.). Эти методики широко применяются сегодня во всем мире для изготовления принтерной, плакатной, глянцевой и прочих сортов мелованной бумаги широкого спектра назначения.

Для изготовления волокнистых композитных материалов и наполнения полимеров применяют отбеленную древесную массу. При этом достигают белизны не выше 80%, что является достаточным для, например, бумаги среднего качества и большинства картонов. Отбелку в этом случае производят гидросульфитом натрия и перекисью водорода, их последовательное применение позволяет повысить белизну древесной массы на 17-23%. Для хвойной древесины таким образом удается достичь белизны не выше 73%.

Основными методиками отбелки являются процессы в водной среде, газовая отбелка и динамическая отбелка. В первом случае, производится смешение водного раствора реагентов с целлюлозой в специальных реакторах. Между фазами производится отжим целлюлозного волокна на барабанных центробежных или вакуумных фильтрах.

Для экономии водных ресурсов и ограничения расхода токсичных реагентов, вроде хлора, в 1970 году был разработан процесс отбелки целлюлозы атмосферным кислородом в присутствии раствора щелочи. Эта технология разработана профессором В.М. Никитиным, и получила название "кислородно-щелочная отбелка”. В ходе данного процесса удается удалить практически весь лигнин и достичь белизны в 95%. Основным недостатком процесса является сильное снижение прочностных свойств продукта. Некоторое снижение деструктивного воздействия щелочи и кислорода на целлюлозу удается достичь введением в реакционную среду комплексных соединений магния. Поэтому, на практике, этот процесс используют только для отбелки целлюлозы низкого качества до белизны 70-75%. Или применяют на первых стадиях отбелки вместо отбелки газообразным хлором. Повышение белизны в этом случае составляет 15-20%. Это позволяет снизить расход газообразного хлора и других хлорсодержащих реагентов на 50-80% при той же конечной белизне продукта.

Также, для уменьшения объема сточных вод применяется отбелка целлюлозы газообразными реагентами. Для этого, сквозь целлюлозную пульпу с содержанием целлюлозы 30-40% (густая манная каша) последовательно борботируют газообразные реагенты. Это позволяет также повысить скорость процесса и снизить металлоемкость производства. При этом, ухудшаются условия вымывания продуктов реакций из волокна. Это приемлемо только для целлюлоз, идущих на изготовление бумаги, в которых производят в основном отбелку примесей, а не их удаление.

Динамическая отбелка производится в реакторах вытеснения при непрерывной фильтрации растворов реагентов через практически неподвижную массу целлюлозы. При этом, смешение различных реагентов можно почти полностью исключить. За счет интенсификации диффузионных процессов на границе жидкость-твердое, весь процесс отбелки завершается в течение 10-15 минут. Как и в прошлом случае, здесь возникают проблемы с удалением примесей из глубинных слоев волокна. Это не имеет значения для производства бумаги и других волокнистых материалов, но неприемлемо для химической переработки волокна в сложные эфиры целлюлозы.

6. Влияние хлора и его соединений на организм человека

Хлор — очень токсичное вещество, которое производят, используя энергетически затратный процесс электролиза морской воды. При этом производственном процессе также образуются очень ядовитые побочные продукты. Гипохлорид натрия (известный как отбеливатель — 5% раствор гипохлорида натрия) является химическим предшественником хлора и обращаться с ним нужно соответственно, поскольку любое его использование создаёт чистый хлор в окружающей среде.

Помимо того, что хлор — очень ядовит в отношении живых организмов, он вступает в реакции с органическими материалами в окружающей среде и производит другие опасные и канцерогенные токсины, включая тригалометаны (trihalomethanes (THMs)), хлороформ и органохлорины (organochlorines)-очень опасный класс компонентов, которые вызывают нарушение работы эндокринной и иммунной систем. Наиболее хорошо известный органохлорин — диоксин.

Продукты, содержащие хлор (или любые их производные, или химические предшественники, включая гипохлорит натрия), должны рассматриваться, как крайне опасные и неприемлемые в использовании.Также любые другие химические вещества, содержащие в своём названии «-хлор-», или известные, как «отбеливатели», также использовать вредно, поскольку они содержат высокотоксичный и наносящий вред окружающей среде хлорный компонент.

Хлор и хлорные компоненты также являются одной из причин исчезновения атмосферного озона. Хлор, используемый при стирке, повреждает как натуральные так и синтетические ткани.

Отходы бумажных фабрик, выбрасываемые в окружающую среду после отбеливания бумаги хлором, содержат диоксины, которые не разлагаются, что означает, что со временем они накапливаются в воздухе, воде и почве. Как только они там оказываются, они поступают и в нашу пищу, и мы отравляемся пищей, которую едим.

Диоксины в наше время настолько широко распространены в окружающей среде, что они находятся в теле практически каждого мужчины, женщины и ребёнка. Каждый американец ежедневно проглатывает их в 300-600 раз больше, так называемой, «безопасной» дозы. Они накапливаются в организме до критического уровня, а затем их воздействие начинает проявляться.

Диоксины — смертельны. Они являются наиболее канцерогенными химическими элементами, известными науке. По данным Управления по охране окружающей среды США (EPA), диоксины — в 300 000 раз более сильнее канцерогены, чем ДДТ (инсектицид), использование которого было запрещено в США в 1972 году. Невозможно прикрыть или приукрасить разрушительное действие диоксинов на людей и окружающую среду.

Недавние исследования подтвердили, что диоксины вызывают рак, разрушение репродуктивной функции у взрослых, уродства и проблемное развитие у детей, а также развал иммунной системы.Диоксины могут вызывать эти нарушения в количествах в сотни тысяч раз меньших, чем большинство опасных химических элементов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В данной работе будет проводиться определение свободного и органически связанного хлора. По результатам опытов можно будет сделать выводы, каким методом на самом деле проводилась отбелка сырья, при заявленной ECF (Elemental Chlorine Free) схеме и наличии токсичного свободно хлора, что будет говорить нам о том, насколько тщательно промывалось сырье после отбелки.

Определение содержания свободного хлора будет проводиться в соответствии с ГОСТом 12524-78 [2].

Для определения содержания органически связанного хлора будет предложен свой метод, который можно провести практически в любой лаборатории с минимальными затратами, не требующий дорогостоящего оборудования.

Установление содержания общего хлора, мы предположим на основе предыдущих двух опытов.

В качестве объектов исследования было выбрано четыре образца, находящиеся на прилавке магазина в свободном доступе:

Образец 1. Бумага листовая для офисной техники “SvetoCopy” , A4 (210х297 мм).

Образец 2. Бумага листовая для офисной техники “Снегурочка” , A4 (210х297 мм).

Образец 3. Блок для записей “STAFF”, 9х9х5 см.

Образец 4. Бумага, предназначенная для чертежных работ “ПИФАГОР”, A4 (210х297 мм).

Опыт 1

Метод определения содержания свободного хлора

Реактивы и оборудование:

Калий йодистый;

Колбы конические;

Крахмал картофельный;

Вода дистиллированная;

Бумага фильтровальная лабораторная;

Цилиндр 1-100 мл;

Химический стакан 1-50 мл;

Стеклянная пластина.

Приготовление йодокрахмальной бумаги:

1 г крахмала взвешивают с погрешностью не более 0,1 г и растворяют в стакане в небольшом количестве холодной воды, вливают его в 100 см  кипящей дистиллированной воды и кипятят раствор в течение 2 мин.

Раствор охлаждают и растворяют в нем 1 г йодистого калия. Полученным раствором в чашке смачивают листы фильтровальной бумаги и сушат при комнатной температуре в темном месте, защищенном от паров кислот и пыли.

Ход анализа:

Отобранные образцы бумаги увлажняют погружением их на 1 мин в ванну с дистиллированной водой. Увлажненные листы помещают на стеклянную пластинку, противень или в чашку между листами йодокрахмальной бумаги.

Образовавшуюся стопку покрывают стеклянной пластиной, на которую сверху накладывают груз массой около 1 кг и выдерживают под ним в течение 15 мин. Появление синеватой окраски свидетельствует о присутствии в испытуемых образцах свободного хлора.

Результаты выполнения:

Образец:	Наличие свободного хлора:
“SvetoCopy”	Выявлено не было
“Снегурочка”	Выявлено не было
“STAFF”	Выявлено не было
“ПИФАГОР”	Выявлено не было

Опыт 2

Определение органически связанного хлора

Реактивы и оборудование:

Сернистая кислота 5% –ная;

Едкий натрий, ч.д.а., 0,5 н;

Нитрат серебра 0,05 н;

Индикатор – калий хромат;

Горелка;

Колбы конические;

Химический стакан;

Фильтровальная бумага;

Бюретка.

Ход анализа:

1 г образца взвешивают с погрешностью не более 0,1 г и растворяют в стакане в небольшом количестве едкого натрия и сернистой кислоты. Далее кипятят при температуре 140℃. После остывания раствора фильтруют в каноническую колбу.

Титрование ведут в нейтральной среде стандартным раствором серебра нитрата в присутствии калия хромата в качестве индикатора.

NaCl + AgNO₃⇒ AgCl↓ + NaNO₃

Далее, после полного осаждения хлорид-ионов, выпадает красно-оранжевый осадок серебра хромата:

2AgNO₃ + K₂CrO₄⇒ Ag₂CrO₄↓ + 2KNO₃

Содержание хлор – иона х находят по формуле:

х = *100

где -объем раствора нитрата серебра, израсходованного на титрование мл; K- поправочный коэффициент для приведения концентрации раствора нитрата серебра к точно 0,05 н.; m-масса хлора, соответствующая 1 мл точно 0,05 н. раствора нитрата серебра г.; g- навеска, г.

Результаты выполнения:

Образец:	Наличие хлорид–иона:
“SvetoCopy”	Выявлено не было
“Снегурочка”	Выявлено не было
“STAFF”	Выявлено не было
“ПИФАГОР”	Выявлено не было

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Хлор стали производить промышленно в начале 20 века. Он использовался, как отравляющее вещество, во время Первой Мировой войны. Хлор занимает первое место в США среди химических средств, которыми травятся люди на производстве и в быту.

Большинство добросовестных производителей стремятся к бесхлорной обработке первичного сырья. Они используют современные методы отбеливания по принципу ECF (Elemental Chlorine Free). Однако некоторые предприятия все же еще используют хлор, использование которого оправдывает экономические затраты.

Контролировать содержание таких токсичных компонентов, как хлор и его производных в продуктах потребления, с которыми мы сталкиваемся постоянно в течении дня, является очень важной задачей. Бумажная промышленность включает в себя не только производство офисной бумаги, но и денежные купюры, одноразовые салфетки, туалетную бумагу и т.д.

В данной работе рассмотренные образцы, оказались произведены в соответствии заявленной технологии, также нарушение ГОСТов выявлено не было.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ Р 52661-2006 (ИСО 11480:1997) Целлюлоза, бумага и картон. Метод определения содержания общего хлора и органически связанного хлора.

2. ГОСТ 12524-78 Бумага. Метод определения содержания свободного хлора (с Изменениями N 1, 2).

3. Миловидова Л.А., Комарова Г.В., Королева Т.А. Отбелка целлюлозы, Учебное пособие. - Архангельск, АГТУ, 2005. - 130 с.

4. Н. Байклз , Л.Сегал. Целлюлоза и ее производные (комплект из 2 книг). – М.: Мир, 1974. – 1010 с.

5. Татьяна Рязанова, Чупрова Нелли Александровна и Исаева Елена Владимировна. Химия древесины. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2012. – 428 с.

6. Никитин В. М., Оболенская А. В., Щеголев В. П. Химия древесины и целлюлозы. – М.: Лесная пром-сть, 1978. – 368 с.

7. Фенгел Д., Вегенер Г. Древесина. Химия, ультраструктура, реакции. – М.: Лесная пром-сть, 1988. – 512 с.

8. Оболенская А. В., Щеголев В. П. Химия древесины и полимеров. – М.: Лесная пром-сть, 1980. – 168 с.

9. Шарков В. И., Куйбина Н. И. Химия гемицеллюлоз. – М.: Лесная пром-сть, 1972. – 440 с.

10. Роговин З. А. Химия целлюлозы. – М.: Лесная пром-сть, 1972. – 520 с.

11. Богомолов Б. Д. Химия древесины и основы химии высокомолекулярных соединений. – М.: Лесная пром-сть, 1973. – 400 с.

12. Оболенская А. В. Химия целлюлозы и лигнина. – М.: Лесная промсть, 1982. – 368 с.

13. Оболенская А. В., Ельницкая З. П., Леонович А. А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. – М.: Экология, 1991. – 320 с.

14. Бус К.Г. Отбелка сульфитной целлюлозы // Отбелка целлюлозы: Монография N 10 ТАППИ: Пер. с англ.- М.- Л.: Гослесбумиздат, 1957.- 323 с.

15. Рощин В.И., Носова С.И. Отбелка целлюлозы.- М.: Лесная промышленность, 1977.- 304 с.

16. Crawford R.J., Stryker M.N., Jett S.W., Carpenter W.L., Fisher R.P. and Jain A.K. Laboratory studies of chloroform formation in pulp bleaching // Tappi Journal.- 1987.- V.70.-N 11.-P.123-128.

17. Hrutfiord B.F., Negri A.R. Chemistry of chloroform formation in pulp bleaching: a review // Tappi J.- 1990.- V.73.- N 6.- P.219-225.

18. Voss R.H., Wearing J.T., Wong W. Effect of softwood chlorination conditionson the formation of toxic chlorinated compounds // Pulp & Paper Magasin of

19. Kringstad K.P., Stockman L.G., Stromberg L.M. Nature and environmental significance of spent bleach liquor toxicants: Present State of Knowledge // J. Wood Chem.Technol.- 1984.- 4.- N 3.- P.389-404.

20. Berry R.M. et al. Toward preventing the formation of dioxins during chemical pulp bleaching // Pulp and Paper of Canada.- 1989.- V.90.- N 8.- P.48-58.

Код для цитирования: Скопировать