Dřevo, celulóza, papír, viskóza

Dřevo:

- složení -

1) celulóza [C₆H₁₀O₅]_n - základ je odvozen od polysacharidu glukózy, nerozpustná ve vodě a chem. čiň., ve dřevě obsažena ze 40-50%. n>150

2) hemicelulóza - polysacharid podobný celulóze, rozpustný ve vodě, ve dřevě je obsažen 20%. n<150 o:p="">

3) lignin - strukturní jednotka odvozena od fenolpropanu, rozpustný v chem. čiň i ve vodě.

4) další složky dřeva - pryskyřice, tuky a oleje, barviva, anorganické látky - popeloviny, esence

5) voda - ve syrovém dřevě až 50% ( v suchém až 20%)

-Suroviny ze dřeva-

Dřevovina - vzniká mechanickým rozvlákněním odkorněného dřeva

Polobuničina - vzniká mechanickým rozvlákněním zkornatělého dřeva, na které působil roztok siřičitanů při t= 50°C

Buničina - vzniká odstraněním látek rozpustných ve vodě či chemických činidlech, buničina je v podstatě celulóza

Celulóza:

Podstatou výroby je, že ze dřeva odstraníme ostatní složky převedením do roztoku - zůstane pouze nerozpustní celulóza. Celulóza je odolná vůči chem. činidlům, které rozpustí hemicelulózu a lignin.

- 2 základní způsoby zpracování-

1) Kyselý (sulfitový)

-získává se kvalitnější celulóza ( bělejší), zpracovává se měkké smrkové dřevo (všechny druhy nelze zpracovat)

-nevýhodou je vznik velkého množství odpadů

- postup - Odkornělé dřevo se drtí na štěpky 2x1,5cm. Pak na štěpky působí varný roztok, jehož podstatou je Ca(HSO₃)₂ - nověji Mg(HSO₃)₂. Ve varném roztoku je i kyselina siřičitá, pH 2-3. Tento varný roztok se připravuje v celulóze z vápence, vody a oxidu siřičitého. CaCO₃ + SO₂ → CaSO₃ +CO₂, CaSO₃ + H₂O + SO₂ → Ca(HSO₃)₂

Varný roztok působí 6-12 hodin při t= 150°C. Vznikají soli lihninsulfonových kyselin, hemicelulóza přechází na cukry => problematika odpadů.

- Z odpadních roztoků (soli ligninsulfonových kyselin, cukr přebytečný)  Ca(HSO₃)₂  lze částečně využít kvasné zpracování na ethanol, část lze odbourat biologicky, ale poměrně velké množství kalů se vypouští do řek. Zlepšení nastává u použití varného roztoku ve formě Mg(HSO₃)₂ , který se po částečném využití zahustí ani na 60% obsahu rozpuštěných látek a poté se tepelně zpracuje, přičemž se Mg(HSO₃)₂ rozkládá. Mg(HSO₃)₂ → MgO + H₂O + 2SO₂

MgO se odfiltruje, SO₂ se znovu použije.

 2) Alkalický (sulfátový )

- zpracováváme jakékoliv dřeva, získáváme však méně kvalitní celulózy (nahnědlá), lze přitom způsobu využít odpady.

-Varný roztok obsahuje NaHS + NaOH, vyrábíme jej hydrolýzou Na₂S

-hydrolýza - Na₂S + H₂O → NaHS + NaOH

-postup- Dřevo odkorníme, zpracujeme na štěpky 2x1,5cm a necháme působit varný roztok 3-6hodin. Varný roztok má pH 11-12. Dojde k rozpuštění hemicelulózy a rozkladu ligninu. Pak se provede regenerace odpadních roztoků.

-problematika odpadů - odpadní roztok se zahustí v odparkách a přidá se síran sodný. Proběhne částečná redukce organických látek na uhlík, pak dojde k redukci síranu sodného Na₂SO₄ + 2C → Na₂S + 2CO₂. Následně NaOH reaguje : NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O. NaOH zreaguje přidáním Ca(OH)₂: Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → NaOH + CaCO₃.

Tím se varný roztok zregeneruje a znovu použije. Při této výrobě nevznikají téměř žádné kapalné odpady, ale pouze plynné produkty.

- bělení celulózy - a) u sulfitového způsobu: Cl₂    b) u sulfátového způsobu: chlordioxid - ClO₂

Papír :

-suroviny- rozvláknění celulóza, klížidla ( klih), plniva (křída), pigmenty (titanová běloba), síran sodný

- schéma- suspenzi papíroviny přivádíme na začátek papírenského stroje ( podstatou výroby je zbavení se vody ze směsi srovin-odvodnění). Papírenský stroj má na šířku až 6m a na délku až 100m.

-hlavní papírenské výrobky: a) papír - plošná hmotnost menší než 150g/m²

b) lepenka - mezi 150- 250 g/m²

c) karton - větší než 250 g/m²

Pyrolýza (karbonizace) dřeva:

- jedná se o výrobu dřevěného uhlí

-postup- dříve se prováděla v milířích. Dnes v retortách = uzavřené vyhřívané prostory, dřevo se zaváží ve vozích. Postupně se zvyšuje teplota a ze dřeva nejdříve uniká voda a další těkavé složky. Při t= 300°C lze získat kyselinu octovou, při t= 380°C  je v parách methanol, při t = 400°C se proces karbonizace dokončí. Vozíky se vyvezou do chladícího prostoru a získáme dřevěné uhlí. (Proces je diskontinuální). Ze 100kg dřeva se získá asi 30kg dřevěného uhlí.

-využití- výroba CS₂, aktivního uhlí (adsorbent)

Výroba viskózy:

- jedná se o celulózu, upravenou do tvaru nekonečného vlákna

1) Namáčením v roztoku NaOH po dobu několika hodin vzniká alkalicelulóza ( C₆H₉O₄OH)_n → (C₆H₉O₄ONa)_n

 2) Reakcí se sirouhlíkem vzniká xantogenát celulózy

3) Xantogenát se rozpustí asi v 5-8% NaOH a vzniká tzv. viskóza ( viskózní roztok). Tento roztok se nechá několik dní stát.

4) Roztok se pak protlačí jemnými tryskami do zř. kys. sírové ( kde je síran zinečnatý a síran sodný jako zpomalovač) -vzniká viskóza ve tvaru nekonečného vlákna

- po okyselení lze využít na výrobu celofánu.