ЦБК

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«СИБИРСКИЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Политехнический

институт

Стандартизация, метрология и управление качеством

кафедра

 

 

 

 

 

 

 

 

ЕССЭ

 «ЦБК»

 

 

 

        

 

 

 

Преподаватель                                     __________   В.В. Кузнецова

                                                                                            подпись, дата      инициалы, фамилия

 

 

         Студент,   МТ 09-16      070904927    __________  А.А. Щемелев

                              № группы       номер зач.книжки       подпись, дата     инициалы, фамилия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Красноярск 2012

 

 

 

Что такое целлюлоза?

Целлюло́за (фр. cellulose от лат. cellula — «клетка, клетушка») — (C₆H₁₀O₅)_n, остаток β-глюкозы [С₆Н₇О₂(OH)₃]_n. Полисахарид, главная составная часть клеточных оболочек всех высших растений.

Целлюлоза была обнаружена и описана французским  химиком Ансельмом Пайя в 1838 году.

Целлюлоза — белое твердое, стойкое вещество, не разрушается при нагревании (до 200 °C). Является горючим веществом, температура воспламенения 275 °С, температура самовоспламенения 420 °С (хлопковая целлюлоза). Не растворима в воде и слабых кислотах.

Целлюлоза состоит из остатков молекул глюкозы, которая и образуется при гидролизе целлюлозы:

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O   nC₆H₁₂O₆

Серная кислота с йодом, благодаря гидролизу, окрашивают целлюлозу в синий цвет. Один же йод — только в коричневый.^{[источник не указан 277 дней]}

При реакции  с азотной кислотой образуется нитроцеллюлоза (тринитрат целлюлозы):

В процессе этерификации целлюлозы уксусной кислотой получается ацетат целлюлозы:

Промышленным методом целлюлозу  получают методом варки щепы на целлюлозных  заводах, входящих в промышленные комплексы (комбинаты). По типу применяемых реагентов различают следующие способы варки целлюлозы:

• Кислые:
• Сульфитный. Варочный раствор содержит сернистую кислоту и её соль, например гидросульфит натрия. Этот метод применяется для получения целлюлозы из малосмолистых пород древесины: ели, пихты.
• Щелочные:
• Натронный. Используется раствор гидроксида натрия. Натронным способом можно получать целлюлозу из лиственных пород древесины и однолетних растений. Преимуществом данного метода — отсутствие неприятного запаха соединений серы, недостатки — высокая стоимость получаемой целлюлозы. Метод практически не используется.
• Сульфатный. Наиболее распространенный метод на сегодняшний день. В качестве реагента используют раствор, содержащий гидроксид и сульфид натрия, и называемый белым щёлоком. Своё название метод получил от сульфата натрия, из которого на целлюлозных комбинатах получают сульфид для белого щёлока. Метод пригоден для получения целлюлозы из любого вида растительного сырья. Недостатком его является выделения большого количества дурно пахнущих сернистых соединений: метилмеркаптана, диметилсульфида и др. в результате побочных реакций.

Получаемая после варки техническая  целлюлоза содержит различные примеси: лигнин, гемицеллюлозы. Если целлюлоза предназначена для химической переработки (например, для получения искусственных волокон), то она подвергается облагораживанию — обработке холодным или горячим раствором щелочи для удаления гемицеллюлоз.

Для удаления остаточного лигнина  и придания целлюлозе белизны  проводится её отбелка. Традиционная для 20 века хлорная отбелка включала в себя две ступени:

• обработка хлором — для разрушения макромолекул лигнина;
• обработка щелочью — для экстракции образовавшихся продуктов разрушения лигнина.

С 1970-х годов в практику вошла  также отбелка озоном. В начале 1980-х годов появились сведения об образовании в процессе хлорной  отбелки чрезвычайно опасных  веществ — диоксинов. Это привело к необходимости замены хлора на другие реагенты. В настоящее время технологии отбелки подразделяются на:

• ECF (Elemental chlorine free) — без использования элементарного хлора, с заменой его на диоксид хлора.
• TCF (Total chlorine free) — полностью бесхлорная отбелка. Используются кислород, озон, пероксид водорода и др.

Целлюлозу и её эфиры используют для получения искусственного волокна (вискозный, ацетатный, медно-аммиачный шёлк, искусственная шерсть). Хлопок, состоящий большей частью из целлюлозы (до 99,5 %), идёт на изготовление тканей.

 

Из чего складывается негативное воздействие  ЦБК на окружающую среду?

Негативное  воздействие ЦБК на окружающую среду  складывается из:

- неоправданно высокого потребления природных ресурсов – воды и древесины; 
- загрязнения сточных вод и атмосферного воздуха; 
- отсутствия переработки отходов;  
- применения в процессе производства самого опасного для здоровья человека и окружающей среды вещества – хлора.

Экологические проблемы являются следствием непродуманной  политики в ЦБП, осуществлявшейся в  советское время, когда были построены (или запущены после Великой Отечественной  войны) все существующие сегодня  в России комбинаты. Очистке сбросов  и выбросов, экономии природных и  энергоресурсов не придавалось значения.

 

Каким образом производство бумаги связано с диоксинами?

Традиционно целлюлозу отбеливали с помощью элементарного хлора. При его взаимодействии с лигнином и другими составляющими древесной массы образуются хлорпроизводные, в том числе и диоксины. Масштабы в целлюлозно-бумажной промышленности внушительные. В 1993 году в мире было произведено 50 миллионов тонн беленой целлюлозы, и при этом образовалось 250 тысяч тонн хлорсодержащих отходов. В 1990-х годах страны Европы стали переходить на отбеливание по другим

технологиям, и в 2005 году лишь 19—20 % производимой в Европе бумаги

отбеливали хлором.

 

Диоксины. Физические, химические свойства. Источники поступления в биосферу.

Диокси́ны — тривиальное название полихлорпроизводных дибензо[b, e]-1,4-диоксина. Название происходит от сокращённого названия тетрахлорпроизводного — 2,3,7,8-тетрахлордибензо[b, е]-1,4-диоксина; соединения с другими заместителями — галогенидами — также относятся к диоксинам. Являются кумулятивными ядами и относятся к группе опасных ксенобиотиков.

Молярная  масса 321,98; Температура плавления 320—325 °C (не разлагается при температурах до 750 °C); растворимость в воде около 0,001 %.

Аномально высокие токсичные свойства диоксинов связаны со строением этих соединений, с их специфическими химическими и физическими свойствами.

• Практически не растворимы в воде.
• До температуры 900 °C на диоксины не действует термическая обработка.
• Период их полураспада в окружающей среде приблизительно 1 год.
• Попадая в организм человека или животных, накапливаются в жировой ткани и очень медленно разлагаются и выводятся из организма (период полувыведения из организма человека составляет до 30 лет).
• Нейтрализуется в лабораторных условиях методами дехлорирования, например, нафтолятом натрия.

Диоксины образуются, главным образом, в результате промышленных процессов, но могут также образовываться и в результате естественных процессов, таких как извержения вулканов и лесные пожары. Диоксины являются побочными продуктами целого ряда производственных процессов, включая плавление, отбеливание целлюлозы с использованием хлора и производство некоторых гербицидов и пестицидов. Основными виновниками выбросов диоксинов в окружающую среду часто являются неконтролируемые мусоросжигательные установки (для твердых и больничных отходов) из-за неполного сжигания отходов. Существуют технологии, позволяющие осуществлять контролируемое сжигание отходов при низких выбросах.

 

Значение диоксинов для здоровья человека.

Диоксин - одно из самых токсичных синтетических соединений, действующее очень медленно.

Концентрации  токсичных диоксинов, приводящие в 50% случаев к смертельному исходу, для различных лабораторных животных составляют от 1 до 300 мг/кг. Поражение человека возможно при поступлении диоксинов в организм через желудочнокишечный тракт, они поражают поджелудочную железу, легкие, имунную систему. Возникают тяжелые отеки околосердечной сумки, брюшной и грудной полости. Попадание диоксина в организм вызывает риск заболевания раком и ряд других серьезных проблем для здоровья. В частности, вероятна повышенная частота хромосомных мутаций и врожденных уродств из-за специфического действия диоксина на генетический аппарат половых клеток и клеток эмбриона.

Диоксины обладают острой и хронической токсичностью, срок их скрытого действия может быть достаточно велик (от 10 дней до нескольких недель, а иногда и нескольких лет).

Признаками  поражения диоксинами являются снижение веса, потеря аппетита, появление угреобразной сыпи на лице и шее, не поддающейся лечению. Развивается поражение век. Наступают крайняя депрессия и сонливость. В дальнейшем поражение диоксином приводит к нарушениям функции нервной системы, обмена веществ, изменению состава крови.

Диоксины нарушают функции печени, что сопровождается накоплением в клетках токсических продуктов, нарушением обмена веществ, подавлением функций некоторых систем организма.