Контрольные вопросы

1. Отходы каких производств используются для получения активных углей?

2. Как происходит активация угля-сырца?

3. Как определяется влажность угля?

4. Как определяется зольность угля?

5. Что такое статическая обменная емкость?

6. Как определяется суммарный объем микро- и мезопор?

Лабораторная работа № 8

Гидролиз отходов растениеводства

Цель работы: Изучить способы переработки отходов деревообоработки и растениеводства.

Оборудование и материалы: отходы растениеводства (солома, сено и др.), раствор серной кислоты (3-10%), известковое молоко, электрическая плитка, рН-метр, муфельный или (и) сушильный шкаф, набор сит, фильтры, ножницы.

Теоретическое обоснование

Гидролиз растительных материалов – каталитический процесс взаимодействия полисахаридов растительных тканей с водой, проводимый с целью превращения нерастворимых в воде полисахаридов в растворимые монозы. Этот процесс является основой гидролизных производств, назначение которых производить пищевые, кормовые и технические продукты из непищевого растительного сырья (опилки, стружка, солома, подсолнечная лузга и т.д.). В этом сырье содержится до 75 % полисахаридов в виде целлюлозы и гемицеллюлоз, состоящих из пентозанов (ксилан, арабан) и гексозанов (маннан, галактан). При гидролизе получают растворы моноз (гидролизаты), летучие вещества (уксусная и муравьиная кислоты и метиловый спирт) и твердый остаток (до 30 % сырья) – гидролизный лигнин [26, 27, 28].

Из гидролизатов можно получить кристаллизацией моноз – глюкозу пищевую и ксилозу техническую. Гидрированием получают многоатомные спирты, дегидратацией - моноз – фурфурол, окислением – органические кислоты, брожением – этиловый и бутиловый спирты, ацетон, дрожжи и др., химической обработкой – активированный лигнин, щавелевую кислоту, прессованием – строительные и изоляционные лигно-плиты.

Гидролиз отходов растениеводства проводят при участии катализаторов – концентрированных или разбавленных кислот. Процесс протекает в несколько стадий с образованием сначала промежуточных соединений, а затем простейших сахаров – моноз. Скорость гидролиза растет с увеличением температуры и концентрации кислоты. По скорости гидролиза полисахариды делятся на легко и трудногидролизуемые, располагаясь в ряд: галактан, ксилан, маннан, целлюлоза. На скорость гидролиза и извлечение образовавшихся моноз влияет также размер частиц растительных материалов, поэтому растительное сырье, как правило, предварительно измельчают.

Гидролизаты содержат 3-4 % сахаров. Гидролизаты лесосечных или сельскохозяйственных растительных отходов имеют в своем составе несколько больше солей и ростовых факторов, чем гидролизаты древесины. В случае переработки древесины или сельскохозяйственных растительных отходов для выработки дрожжей применяют только гемицеллюлозу. При этом сырье подвергают мягкому предгидролизу и на полученном предгидролизате выращивают дрожжи. В барде гидролизных и сульфитно-спиртовых заводов содержатся несбраживаемые сахара (ксилоза, арабиноза, рамноза), летучие кислоты, хорошо ассимилирующиеся дрожжами, соли и ростовые вещества. Отходы и полупродукты гидролизного и сульфитно-спиртового производства не являются идеальным сырьем для выращивания дрожжей, поэтому для оптимизации питательных сред к ним добавляют различные вещества, содержащие азот (сульфат аммония и др.), фосфор и калий (суперфосфат, хлорид калия и др.).