Борьба с загрязнением воздушного бассейна

В зависимости от технологии производства и местонахождения предприятия могут потребоваться (по отдельности или в сочетании) следующие методы уменьшения выбросов загрязнителей в атмосферу до приемлемых уровней:

· использование электрофильтров;

· использование скрубберов;

· использование циклонов;

· использование каплеотбойников из проволочной сетки;

· использование фильтров;

· сжигание газообразных загрязнителей;

· чистка воздушной струей или десорбция паром;

· жадкофазное окисление;

· абсорбция [Мазур, 1996].

3.2.3. Борьба с загрязнением водных объектов

Могут применяться следующие варианты обезвреживания и очистки сточных вод:

- очистка и повторное использование воды;

- обезвоживание ила и шлама;

- выпаривание сточных вод;

- осаждение, флокуляция, фильтрование твердых частиц;

- нейтрализация кислых или щелочных сточных вод;

- использование очищенных сточных вод в сельском хозяйстве;

- денитрификация сточных вод [Очистка, 1989].

3.3. Новое В ИССЛЕДОВАНИЯХ И ТЕХНОЛОГИЯХ ПРОИЗВОДСТВА

ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ

Рынок ДСтП в основном насыщен. Экологические ограничения и поиск но­вых областей использования плитных материалов в строительстве, транспортных средствах, упаковке обусловили такие требования к ним как долговечность, био- и огнезащищенность, высокие санитарно-гигиенические показатели, возмож­ность утилизации. Совершенствование технологии и качества ДСтП происходит на фоне конкуренции с интенсивно развивающимся производством ДВП средней плотности (МОР) [Леонович, 1999].

К слагаемым повышения физико-механических характеристик ДСгП сле­дует отнести сохранение качества древесины в частицах при их получении, гео­метрию частиц, создание механизма перераспределения напряжений при дефор­мации, направлен­ное изменение свойств отверждающегося связующего в тонких слоях, граничащих с древесной частицей. Исследованиями, выполненными с использованием электронной микроскопии установили, что степень разрушения древесинного вещества зависит от вида и режима работы стружечных станков, способа получения стружки. Прочность частиц значительно ниже прочности исходной древесины. Отсутствие сплошности в клеевых швах и дефектность полимерной структуры дополнительно предопределяют заниженную прочность ДСтП по сравнению с древесиной и модельными образцами. Для улучшения качества предлагают использовать безножевые методы получения древесных частиц, изготовлять частицы из шпона, специально получаемого на лущильных станках для последующего дробления. Структура ДСтП из таких частиц в большей мере отвечает условию снижения внутренних напряжений при рациональном распределении связующего по пласти частиц. В ряде работ предлагается химически модифицировать поверхность древесных частиц использованием так называемых аппретов, обрабатывать уксусным ангидридом, наносить лигносульфонаты и другие вещества. Разрабатываются различные приемы создания ориентированной структуры плит из крупноразмерных частиц (OSB) [Древесные, 1999].

В США и Японии доля КФС в общем объеме связующих существенно со­кращается. Это связано с низкой гидролитической устойчивостью смолы и высо­кой эмиссией формальдегида из ДСтП. Использование "маломольных" карбами­доформальдегидных смол (КФС) (низкая доля СН₂О) уменьшает токсичность ДСтП, но малоперспективно для усиления прочностных свойств. Вопросы сниже­ния токсичности ДСтП на основе КФС являются предметом особого внимания исследователей. Рассматриваются пути снижения токсичности ДСтП строитель­ного назначения за счет специальных отвердителей - кислых фосфорнокислых со­лей металлов (Аl, Cr, Zn, В). В частности, использование алюмохромофосфата в количестве 2% обеспечивает снижение свободного формальдегида в ДСтП в 2 раза. Гигиенические характеристики ДСтП рассматриваются с точки зрения здо­ровья населения и среды обитания. В КНР разработан способ снижения токсично­сти ДСтП с использованием натриевой соли кислого лигнина в качестве поглоти­теля СН^О. Добавку смешивают с эмульгированным парафином и вводят в стру­жечную массу в количестве 6%. Этим достигают снижения эмиссии формальде­гида с 28,5 до 15.6 мг/100 г плиты. Токсичность КФС снижают в процессе синтеза модифицированием неорганическими электролитами. На структуру и свойства смолы оказывает влияние природа ионов. Лучшие результаты получены в присут­ствии NaСI и КСl. В процессе выдержки смол увеличивается радиус глобулярных частиц и, следовательно, вязкость, незначительно растет время желатинизации. Предметом многих патентов и заявок являются режимы синтеза КФС и добавка различных модификаторов при синтезе: лигносульфонатов, отходов производства ПЭПА, ацетатов меламина, алюмосиликатов, протеинов и крахмала. Среди модификаторов готовой КФС перспективно использование кремнезоля, который переходит в гель в режиме отверждения КФС и при этом сорбирует СН₂О. Взаимопроникающие полимерные сетки повышают прочность клеевых швов и получаемых ДСтП [Леонович, 1999].

Водостойкость ДСтП улучшают использованием меламино- или фенолофор-мальдегидных смол. Предлагаются новые решения по синтезу меламинокар-бамидоформальдегидных смол с кислым сульфитом щелочных металлов, обеспечивающие содержание свободного СН₂О менее 0,1%, а также по минимизации в рецептуре меламина как более дорогого компонента. Для синтеза фенолоформальдегидной смолы (ФФС) используют отходы производства фенола кумольным методом с ГМТА, смесь фенола и n-третбутилфенола, дифенилолпропан. Синтезированный олигомер модифицируют тунговым маслом или карбамидом; полученное связующее используют исключительно для внутренних слоев ДСтП. Сравнительно редко в качестве связующего используются водные дисперсии: акрилобутадиенстирольные, полиуретановые, поливинилацетатные, винилэфирполимеризатов алкилкарбоксильных кислот с виниловым спиртом. Однако благодаря нетоксичности это направление можно считать перспективным, также как использование связующих на основе изоцианатов. На 11-м международном симпозиуме по клеям в Швейцарии (май 1997 г.) сообщалось о новом поколении полиуретановых дисперсий, разработанных в США. Был представлен форполимер с NСО-группами для сшивки ФФС. При использовании такого совмещенного связующего в ДСтП получен сенсационный результат: его расход был снижен до 3% против 12% в случае использования ФФС. Развивается направление моделирования процессов разрушения структуры ДСтП. Предпринимаются попытки заимствовать из бурно развивающейся механики композиционных материалов подходы к оценке напряженно-деформационного состояния, чтобы в конечном счете подобрать состав макроструктуры композиционного материала с требуемыми свойствами. Предлагается армировать ДСтП волокнами различной природы, измельченным ПВХ, ПММА в виде гранул, а также изменять параметры связующих веществ. Так, для мебели общественного назначения (например, школьных парт, лабораторных столов) требуются "антивандальные" ДСтП - ударопрочные, с высокой динамической вязкостью, хорошо удерживающие шурупы. Достигается это использованием бифункциональных олигомеров (например, диизоцианатов) определенной молекулярной массы и гибкости, чтобы в готовой плите в молекулах сохранялась некоторая сегментальная подвижность в режиме вынужденной эластичности для диссипации механической энергии [Древесные, 1999].

Вспенивающиеся полиизоцианаты при расходе от 10% и выше используются для получения сэндвич-панелей с центральным слоем из ДСтП для замены традиционного конструкционного материала - многослойной фанеры. В качестве наружных слоев используют древесные волокна с повышенным содержанием полиизоцианатов. При расходе 30% плотность панелей может быть снижена до 350 кг/м³, тогда панели одновременно служат тепло- и звукоизоляционным материалом.

На Западе уделяется возрастающее внимание вторичной переработке материалов. Технологии утилизации называют "рециклами". Активно действует Европейская Ассоциация конвертирования пластмасс (ЕиРС). Предложено изготовлять ДСтП из железнодорожных шпал 20-летней эксплуатации, из использованной деревянной тары. Сообщается о переработке старых ДСтП и ДВП; плиты измельчают, обрабатывают дереворазрушающими грибами, горячей щелочью и вновь прессуют с добавкой связующего. Очевидно, что в производстве ДСтП использование вторичного сырья должно занять соответствующее место в сырьевой базе предприятий, расположенных в зоне крупных городов [Леонович, 1999].

3.4. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ И ВОЗможНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЭКСТРАКТОВ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ

Сосна - одно из древнейших лекарственных растений. По фитонцидной активности она превосходит многие виды древесных пород. В сосновых лесах воздух практически стерилен (200-300 бактериальных клеток на 1 м). Древесная зелень очень богата витаминами как в количественном, так и в качественном отношении. Высокое содержание витамина С и каротина, в частности, и обусловили первые разработки по использованию этого сырья. Однако наличием этих соединений далеко не исчерпываются возможности древесной зелени как сырья для получения биологически активных препаратов.

Моно- и сесквитерпеноиды, входящие в состав как эфирных масел, так и нейтральные соединений древесной зелени сосны, наряду с фитонцидной активностью проявляют высокую токсичность для стволовых вредителей - ксилофагов и репеллентную активность против двукрылых насекомых [Ягодин, 1981; Левин, 1981; Репях, 1988].

Исследования по применению эфирных масел в медицине показали, что препарат, содержащий 10 % эфирного масла сосны в единице лекарственной формы, может быть использован в качестве стимулятора заживления гнойных ран.

Большой интерес представляют вещества, входящие в состав нейтральных соединений древесной зелени сосны. Однако если b-ситостерин, содержащий в древесной зелени как в свободной форме, так и в виде сложных эфиров с высшими жирными кислотами, является уже традиционным для лесохимии продуктом, то остальные соединения до сих пор в России промышленно не выделяются.

Изоабиенол, являясь спиртом лабданового типа строения, относится к ценным исходным соединениям для синтеза душистых производных серой амбры - продукта жизнедеятельности кашалотов, представляющего собой один из наиболее ценных видов сырья для парфюмерии. За последние 10-15 лет интерес к душистым соединениям значительно вырос, о чем свидетельствуют многочисленные публикации. Объясняется это постоянно растущим спросом на них во всем мире и непрерывным сокращением численности кашалотов [Васильев, 1991].

При окислении изоабиенола удалось получить амбреинолид. При обработке серной кислотой амбреинолид перегруппировывается в кислоту, циклизующуюся далее в карбонильное соединение феналановой структуры с сильным, амбровым запахом.

Амбреинолид является важным веществом для синтеза и других ценных душистых соединений. В небольшом количестве он содержится в табаке, но богатых им природных источников нет. Разработано несколько синтезов рацемического амбреинолида. Все они многостадийны, а исходные вещества труднодоступны. Поэтому решение задачи синтеза этого соединения из доступного сырья является важным достижением в создании процессов промышленного синтеза душистых соединений [Васильев, 1991].

Полипренолы идентифицированы в листьях растений, а также бактериях, тканях животных организмов, грибах. Отмечено, что содержание полипренолов более высокое (в 10-50 раз) в хвойных растениях, чем в лиственных. При этом в хвойных растениях полипренолы содержат большее количество (от 10 до 20) изопреновых звеньев в цепи молекулы, чем в лиственных (от 6 до 12). Концентрируясь в мембранах клеток, полипренилфосфаты осуществляют перенос углеводов от соответствующих нуклеотидсахаров с последующей их полимеризацией. Цепи полипренолов входят в состав молекул таких биологически активных соединений, как витамин К, токоферолы, некоторые коферменты. Исследователи относят полипренолы к новому классу низко молекулярных биорегуляторов, играющих исключительно важную роль в продуцировании живыми организмами - от микроорганизмов до млекопитающих - углеводосодержащих биополимеров ряда полисахаридов, гликопротеинов, пентидогликонов и других [Васильев, 1991].

В организме человека эти соединения сконцентрированы в поджелудочной железе, мозге, сердце, почках, печени, селезенке и других тканях. Полипренолы представляют интерес как лекарственные вещества, в частности производные полипренолов могут найти применение в качестве средств, снижающих кровяное давление, противоожоговых средств, а также заживляющих язвы желудка и двенадцатиперстной кишки. Отмечается также высокая эффективность применения этих веществ в качестве кормовых добавок.

Основные исследования по изучению полипренолов проводились в США и Японии. В этих странах полипренолы получают из свиной печени и свиной поджелудочной железы, а также хвои различных растений методом промышленной колоночной хроматографии. Сложность получения таких препаратов и высокая эффективность их применения обусловливают высокую цену на эти продукты.

Фосфолипиды, представленные в основном глицерофосфатидами, и их концентраты применяются в качестве эмульгирующих веществ в биологически активных эмульсиях. Они улучшают качество и ценность продуктов питания. Небольшие добавки этих соединений в корм животных способствуют повышению продуктивности скота и птицы. Поэтому использование древесной зелени в качестве дешевого и доступного сырья для подобного производства является актуальной задачей.

3.4.1. ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ СОСНЫИ ПЕРСПЕКТИВЫЕЕ РАЗВИТИЯ

Использование древесной зелени в настоящее время направлено главным образом на применение ее в качестве кормовой добавки в рационы сельскохозяйственных животных. Питательность древесной зелени сосны составляет 0,28 кормовой единицы в 1 кг, т.е. равна по питательной ценности пшеничной или ржаной соломе.

Хвоя содержит целый ряд ценных биологически активных веществ и является витаминным кормом, а также служит источником фитонцидов. Однако наличие в ней дубильных, смолистых веществ, а также горечей, придающих ей специфический вкус и свойства, ограничивает ее использование в значительных количествах в нативном виде. Кроме того, древесная зелень является продуктом ско-ропортящимся. Срок ее хранения после заготовки не должен превышать в летнее время 5 сут., а в зимнее - 20 сут. [Васильев, 1991].

Для использования полезных свойств этого ценнейшего растительного сырья при одновременном нивелировании отрицательных сторон применяются различные методы переработки древесной зелени. Их можно подразделить на механические и химические.