352
Химия
древесины
Делигнификсщия
древесины
щелочами
353
при
условии
выхода
целлюлозы в 4О
э
/о. Практически же для варки ука-
занное
количество является недостаточным. Для получения хорошо про-
варенной
целлюлозы необходимо иметь довольно значительный избыток
щелочи. Этот избыток должен быть не менее
25°/о
от указанного выше
количества и не более 40%, так как в противном случае, по мнению Класона,
происходит значительное разрушение самой клетчатки.
Систематическое изучение влияния различных условий, при которых
производится варка, было впервые предпринято Сутермейстером. *
В проделанной им работе он изучил влияние температуры, давления, вре-
мени
варки, концентрации щелока и количества щелочи, затраченной на варку
яо
отношению к древесине — на
выхода
и отбеливаемость получаемой
целлюлозы.
К
сожалению, в своей работе Сутермейстер не приводит данных
об условиях, в которых производилось изучение упомянутых выше факторов.
Можно
только предполагать, что условия ати соответствовали обычным
производственным режимам.
Выводы, сделанные в заключение Сутермейстером, представляются
в
следующем виде:
Понижение
выхода
целлюлозы на 1°/о может быть обусловлено:
1) повышением количества затрачиваемой щелочи на варку по отно-
шению к щепе на 1,3%;
2) повышением концентрации едкого натра на 10 г в 1 л;
3) повышением давления на 0,3 атм;
4) увеличением времени варки на 1,2 часа.
Аналогичная работа, проведенная позже лабораторией Лесного депар-
тамента в США дала несколько отличные результаты, а именно, понижение
выхода
на 1°/о может быть обусловлено;
1) повышением количества затрачиваемой шелочи на 2°/о;
2) повышением концентрации NaOH на 13 г в 1 л;
3) повышением давления на 0,3 атм;
4) увеличением времени варки на 1 ч.
Христиансен с той же целью, а также с целью установления
необходимого количества щелочи на варку, провел целый ряд серийных
опытов,
2
полученные данные для некоторых чарок приводятся ниже:
Температура варки во
всех
случаях
175°, время — 6 час.
Номера
варок
Количество взятой щелочи по от-
ношению
к древесине ....
Количество прореагировавшей ще-
лочи .
Количество прореагировавшей ще-
лочи от количества взятой . .
«ыход
целлюлозы
X
XI
XV
XX
18,3
14,2
78
49,5
23
17,9
76,3
44,6
30
18,2
60,5
35,5
42,8
20,0
46,7
34,2
пепрм
с
°
жалению
в
приведенных опытах концентрация щелочи являлась
»аоЛ-
и вел
'чиной, увеличиваясь с увеличением количества щелочи,
взятой на варку.
3
С
у т е г, м е й с т е р. Химия в производстве бумаги (русский перевод
под редакц. Л. П. Жеребова, 1933 г.).
г
Christiansen. Ueber
Natronzellstoff.
1913 г.
концентрацией
наиболее благоприятной для коллоидного растворения
клетчатки является
10—12«/о
NaOH.
См. Н.
Никитин.
Коллоидные
растворы и эфиры целлюлозы, стр. 108. 1934.
Из
приведенных данных наиболее важным является вывод о коли-
честве щелочи, связнной с органическими веществами, перешедшими
в
раствор, это ко/шчестю во
всех
случаях
более или менее постоянно и со-
ставляет около 300 г щелочи на 1 кг растворенных веществ. Указанное
количество щелочи примерно в полтора раза больше количества опре-
деленного в работе Класона. > *•
Полученные Христиансеном ре улыаты близко
соответствуют
произ-
водственным да- ным о
расходе
щелочи при варке крафг-целлюлозы-
а именно:
20—23°/о
едкого натра от веса древесины.
Выше уже указывалось значение сернисюго натрия при варке,
а также приводилась гипотеза Класона о состоянии смеси сернистого
и
едкого натра в растворах и значение этого состоя|ИЯ для сульфатного
процесса. Мнение Класона разделяет также ряд
других
исследователей.
Кюстер и Гебермин
1
в свою очередь нашли, что гидролиз
по
уравнению:
Na
2
S
+ Н
3
О •£
NaOH
+
NaSH
происходит достаточно полно, а именно, что сернистый натрий в разба-
вленных растворах гидролизован примерно на
90°/о
(позднее это было под-
тверждено также исследованиями Кноха, Целлиника' и др.).
Гидролиз же сульфгидрата натрия в растворах:
NaSH
+ H
2
O ;* NaOH + H
a
S
незначителен, составляя лишь доли процента.
Необходимо отметить, что указанные определения степени гидролиза
производились Кюстером лишь для деиинормальных растворов щелочи
при
температурах
10—25°.
В целях выяснения степени гидролиза NaOH и Na
3
S в условиях
варочного проце са, протекающего при значительно больших концентрациях
щелочей к более высоких температурах, соответствующая работа была пред-
принята
Кульгреном в 192S г., причем для определения концентрации
ОН-ионо
1
в черном щелоке зо время варочною процесса, Кульгрен пред-
ложил свой особый метод.
3
На
основании полученных Кулыргном кривых изменений концен-
траций ОН-ионов во время варки, можно сделать следующие заключения
1) Щелочность раствора при одной и той же нормальности, в
случае
чистого едчого натра больше, чем для щелока с
Na
a
S,
последняя же близка
к
сумме концентраций NaOH + половина
Na
a
S.
2) В перчод заварки щ лочность уменьшается очень быстро.
3) При температура*, близких к 150°, щелочность раствора чистого
едкого нат>а падает гораздо медленнее, чем растворов с
Na
3
S.
вследствие
этого при высоких температурах щелочность раствора NaOH + Na
s
S значи-
тельно слабее чистого
NaOH.
Эгими данными можно объяснить меньшее
разрушение и переход в р створ клетчатки, а следовательно большие выход*
целлюлозы при
суль
атном процессе.
4) Щелочность чистого раствора NaOH в конце варки составляет
около >/j своего начального значения, щелочность же раствора NaON -f Na
}
S
значительно ни
•
е. Это явление полностью не может б -<ть объяснено только
за счет меньшей начальной щелочности раствора NsOH -f- Na,S.
5) Быстрое понижение ще точности смешанного раствора, особенно
при
высоких темпе
атурах,
указывает на более сильное делигнифицируюшее
действие щ-лока с добавкой
Na
2
S.
Столь энергичное действие щелока может
быть приписано только особым свойствам сульфтидрата натрия.
* Zeitschr. anorg. Chem., стр. 43, 53 (1905 г.).
> Zeit. f. anorg. Chtmie 1906, 1910, 1922 гг.
» К u 11 g г e n
Teknisk
Tidskrift
1925 r. Pap.-Fabr. 1926 г. стр. 20.
23
Тямяа
лгсевееннч.