Содержание к диссертации
1. Химическая защита древесины от биопоражения и экологическая
опасность антисептиков для окружающей среды 9
Поражение древесины грибами и основные направления создания антисептиков 9
Исследование экологической опасности производств
* антисептиков 15
1.2.1. Результаты обследования производства пентахлорфенолята натрия
на Чапаевском заводе химических удобрений 15
1.2.2. Результаты обследования производства фторсодержащих соединений в
Мелеузовском заводе минеральных удобрений и Череповецком ОАО
«Аммофос» 26
1.3. Оценка влияния антисептиков на окружающую среду и выработка
* основных концепций снижения экологической опасности их
производства и применения 31
2. Формирование синергичсского эффекта при составлении рецептур
антисептиков с пониженной экологической опасностью 37
2.1. Влияние мембранного потенциала и градиента рН на развитие
грибов 38
2.2. Ингибирование процессов обмена в оболочках клеток грибов
полиэлектролитами 43
Ф 2.3. Проницаемость оболочек клеток грибов и биологическая активность
ПАВ 46
Ингибирование ферментативных процессов жизнедеятельности грибов 51
Классификация антисептиков по принципу действия на биологические объекты 55
3. Экспериментальное подтверждение гипотезы целенаправленного
I формирования синергического эффекта 58
3.1. Гранулированный антисептик ЭОК 58
і.'
Разработка рецептуры антисептика ЭОК 59
Создание гранул рациональной конструкции 66
3.2. Антисептики на основе соединений четвертичного аммония 68
Препарат Катан 68
Препарат Катан-М 75
3.3. Использование комплексонов в антисептиках 79
« 3.4 Разработка антисептиков для древесины на основе отходов
производства фосфорной кислоты 85
3.4.1, Сочетание кремнефторида аммония с биологически активным
катионом 86
3.4.2. Ингибирование фтороводорода в фторсодержащих
антисептиках 88
3.5. Синтез антисептиков с заданными эксплуатационными свойствами ..106
Преобразование целлюлозы в биостойкие хитиноподобные вещества 122
Эксплуатационные свойства антисептиков и оптимизация их
применения 126
Эксплуатационные свойства антисептиков 126
Оптимизация концентраций рабочих растворов
антисептиков 129
5.3. Нормирование расхода антисептиков для древесины 133
ф 6. Снижение экологической опасности производства и применения
антисептиков за счет использования эффектов акустической
кавитации 139
6.1. Экспериментальные исследования влияния акустической кавитации на
синтез биологически активных соединений на примере реакций
тиокарбаматов 143
6.2.Теория влияния кавитации на химические процессы в акустическом
поле 159
Дипольно-ориентационная модель ускорения химических процессов под действием кавитации 168
Оценка сходимости теоретических и экспериментальных результатов 183
Экспериментальная оценка энергетических параметров аппаратов акустического воздействия 223
Использование акустического воздействия при защитной обработке древесины 227
Выводы 23 6
Литература 240
Приложения 259
Введение к работе
Древесина, являясь естественным продуктом органического происхождения, при определенных значениях температуры и влажности может быть инфицирована спорами грибов и подвергнутся биологическому разложению. При высыхании древесины условия для развития грибов резко ухудшаются. Однако, скорость сушки пиломатериалов и других изделий из древесины обычно значительно меньше, чем скорость развития грибов. Поэтому к моменту высыхания древесина может оказаться полностью пораженной плесневыми и деревоокрашивающими грибами. В вязи с этим защитная обработка древесины фактически является составной частью общего комплекса природоохранных мероприятий, направленных на снижение объемов вырубки леса.
Применение химической защиты древесины от биологического поражения позволяет в 2...3 раза увеличить сроки эксплуатации изделий и тем самым значительно сократить объемы лесозаготовок. Однако производство и применение химических препаратов может представлять опасность с точки зрения экологии. Поэтому, в странах производящих продукцию из древесины огромное внимание уделяется вопросам создания эффективных, экологически безопасных антисептических препаратов. Все антисептики для древесины содержат ядовитые вещества различного уровня опасности для человека и окружающей среды. Степень такой опасности является одним из основных критериев при решении вопроса о возможности широкого применения новых антисептиков.
Для защиты сырых пиломатериалов от плесневых и деревоокрашивающих грибов с 1930-х годов во всем мире широко использовалось антисептирование с использованием пентахлорфенолята натрия (ПХФН). В нашей стране этот токсичный препарат выпускали на Чапаевском заводе химических удобрений и применяли без альтернативы до конца 1980-х годов для антисептирования сырых экспортируемых пиломатериалов. В результате аварии на
шламонакопителе, случившейся при таянии снега в период половодья в апреле 1987 г., опасными токсикантами (в том числе и диоксинами) была загрязнена река Чапаевка и нанесен большой экологический вред. Учитывая предупреждения иностранных покупателей о вводе в ряде стран ограничений на применение пилопродукции, проантисептированной высокотоксичными препаратами на основе хлорфенолов вопрос о создании экологически безопасных производств антисептиков для древесины встал особенно остро.
Какими способами же можно снизить экологическую опасность производства и применения антисептиков? Во-первых, использовать менее токсичные вещества; во-вторых использовать менее токсичные реагенты при синтезе биологически активных соединений; в третьих, необходимо уменьшить отходы производства; в четвертых, в препарате не должны содержаться токсичные примеси (например, такие как диоксины), образующиеся в качестве побочных продуктов при синтезе антисептика; в пятых, препаративная форма должна отвечать требованиям санитарно-гигиенических норм; в шестых, необходимо оптимизировать концентрацию препаратов в процессе их использования и наконец, химические вещества, составляющие антисептический препарат, в процессе метаболизма не должны образовывать токсичные соединения.
Для выполнения этих требований необходимо решение многих задач, таких, как разработка теории формирования синергического эффекта при создании рецептур новых антисептиков из нескольких ингредиентов; конструирование композиционных молекул с использованием биологически активных продуктов с хорошо апробированными свойствами, не представляющих опасности для человека; разработка способов реформирования молекул целлюлозы на поверхности древесины с образованием экологически безопасных аналогов природных химических веществ, которые хорошо противостояли бы ее биологическому разложению. А также, для проведения синтеза биологически активных соединений с использованием менее токсичных реагентов, уменьшения количества образующихся отходов в процессе синтеза
7 необходимо найти такой метод, который позволит увеличить выход и селективность реакций. Этого можно добиться увеличением скорости целевой реакции, за счет снижения энергетического барьера. Обычно для этого применяются катализаторы. Но в природе нет универсальных катализаторов, подходящих для любых реакций, и подбор катализатора трудоемкий и долгий процесс. При синтезе биологически активных, фармацевтических соединений для этих целей все шире применяют метод акустической кавитации. Однако отсутствие теории влияния кавитации на химические реакции не позволяет применить этот метод целенаправленно и эффективно.
При использовании антисептических препаратов для персонала, принимающего непосредственное участие в технологическом процессе приготовления из сухих компонентов рабочих растворов, важное значение имеет не только химический, но и фракционный состав антисептика. Это обусловлено тем, что пылевидные биологически активные препараты могут попадать в организм человека через дыхательные пути или кожу и вызывать раздражение или отравление. Поэтому гранулированные препараты, отвечающие санитарно-гигиеническим нормам, являются более востребованными.
Для минимизации расхода того или иного антисептика (ее необходимость диктуется экологическими и экономическими соображениями) надо обоснованно снижать - в определенные месяцы сезона антисептирования -концентрацию его рабочего водного раствора с учетом характеристик климатических условий промышленной площадки. К таким характеристикам относятся природная биостойкость древесины обрабатываемых сырых пиломатериалов, скорость их сушки, активность плесневых и деревоокрашивающих грибов. Поэтому возникает необходимость решения многокритериальной задачи оптимизации с учетом разнородных факторов, которые не сравнимы по единицам измерения. Такую задачу можно решить с применением современных математических методов, используемых при решении различных экономических задач. Это позволяет исключить влияние
8 субъективного фактора при принятии решения, значительно сократить продолжительность и стоимость научно-исследовательских работ микологов и биохимиков.
Разработка методов, позволяющих интенсифицировать не только процесс, пропитки древесины консервантами, но и добиться дополнительной стерилизации, улучшающий стойкость консервированной древесины по отношению к различным вредителям, является не менее актуальной задачей.
1. Химическая защита древесины от биопорожения и экологическая опасность антисептиков для окружающей среды
Похожие диссертации на Основные концепции снижения экологической опасности антисептиков
