Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 9
1.1 Плодовые оболочки подсолнечника 9
1.2 Производство подсолнечника в России 12
1.3 Химические вещества в плодовых оболочках подсолнечника
1.3.1 Минеральные вещества 20
1.3.2 Липиды 20
1.3.3 Полисахариды 23
1.3.4 Лигнин 23
1.3.5 Белки 24
1.3.6 Фенольные соединения 25
1.3.7 Сесквитерпеноиды
1.4 Сорбционные свойства плодовых оболочек подсолнечника 27
1.5 Пути переработки плодовых оболочек подсолнечника 31
1.6 Заключение 34
Глава 2. Экспериментальная часть 36
2.1 Исходное сырье и его подготовка 36
2.2 Методы анализа сырья и продуктов переработки
2.2.1 Извлечение экстрактивных веществ при разных значениях рН 37
2.2.2 Получение зольных компонентов 37
2.2.3 Определение рН водной вытяжки золы 37
2.2.4 Определение растворимости золы 38
2.2.5 Извлечение и анализ полисахаридов 38
2.2.6 Определение скорости коррозии металла и защитной способности экстрактов из лузги подсолнечника 39
2.2.7 Извлечение и анализ сесквитерпеноидов 41
2.2.8 Экстракция и анализ липидов 42
2.2.9 Извлечение лигнинов 43 2.2.10 Методы элементного анализа 44
2.2.11 Рентгенофазовый анализ 44
2.2.12 ИК-спектроскопический анализ 45
2.2.13 Дифференциально-термический анализ 45
2.2.14 Морфология и микрозондовый анализ 45
2.2.15 Электронная спектрофотометрия 45
2.2.16 Газожидкостная хроматография 46
2.2.17 Высокоэффективная эксклюзионная хроматография 46
2.2.18 Высокоэффективная жидкостная хроматография 47
2.2.19 Масс-спектрометрический анализ 47
2.3 Исследование сорбционных свойств плодовых оболочек подсолнечника и продуктов их переработки 48
2.3.1 Подготовка образцов и исследование нефтеемкости 48
2.3.2 Исследование свойств сорбентов на основе плодовых оболочек подсолнечника 50
Глава 3. Результаты и их обсуждение 54
3.1 Минеральные компоненты плодовых оболочек подсолнечника 54
3.1.1 Экстрактивные вещества при разных значениях рН 54
3.1.2 Зольные компоненты 57
3.1.3 Выводы 65
3.2 Органические компоненты плодовых оболочек подсолнечника 66
3.2.1 Состав и содержание полисахаридов в плодовых оболочках
подсолнечника 66
3.2.2 Ингибирующее действие экстрактов 75
3.2.3 Сесквитерпеноиды плодовых оболочек подсолнечника 79
3.2.4 Липиды плодовых оболочек подсолнечника 89
3.2.5 Лигнины плодовых оболочек подсолнечника 92
3.2.6 Выводы 97
3.3 Сорбционные свойства плодовых оболочек подсолнечника и продуктов переработки 98
3.3.1 Исследование нефтеемкости 98
3.3.2 Адсорбционная активность сорбентов из лузги подсолнечника 101
3.3.3 Выводы 113
3.4 Направления переработки плодовых оболочек подсолнечника 114
Выводы 117
Список сокращений и условных обозначений 119
Нормативные ссылки 120
Список литературы 121
- Фенольные соединения
- Определение скорости коррозии металла и защитной способности экстрактов из лузги подсолнечника
- Экстрактивные вещества при разных значениях рН
- Сорбционные свойства плодовых оболочек подсолнечника и продуктов переработки
Введение к работе
Актуальность темы исследования. При переработке однолетних сельскохозяйственных культур в больших объёмах образуются растительные отходы, которые можно рассматривать как ценное сырьё для получения химических веществ разного состава в зависимости от природы растения. В настоящее время актуальными являются научные исследования по разработке технологий комплексного использования возобновляемых источников растительной биомассы, позволяющих наиболее полно использовать растительное сырьё. Сбор и переработка растительных отходов не нуждаются в привлечении крупных инвестиций и квалифицированной рабочей силы, характеризуются быстрой окупаемостью вложений.
Одним из видов недревесного растительного сырья являются отходы переработки подсолнечника (Helianthus annum L.), в частности плодовые оболочки (лузга, шелуха). В связи с увеличением производства растительных масел как в нашей стране, так и в мире, возрастает количество таких отходов на маслозаводах, перед которыми остро встаёт проблема их утилизации. Подсолнечная лузга, как сырьё для химической промышленности, в настоящее время используется мало, и, в основном, сжигается. Отсутствие готовых технологий комплексного использования лузги подсолнечника, вероятно, связано с недостаточным объёмом знаний о её полном химическом составе и свойствах соединений, которые могут быть получены.
Цель работы: исследование состава и физико-химических свойств отходов производства подсолнечника - плодовых оболочек и продуктов их переработки.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Отобрать и подготовить к исследованию образцы плодовых оболочек
подсолнечника из разных регионов произрастания; определить содержание, состав и
свойства водорастворимых веществ при разных значениях рН и зольных
компонентов.
-
Выделить из плодовых оболочек подсолнечника органические компоненты: полисахариды, липиды и лигнин, установить их состав; определить низкомолекулярные компоненты терпеноидной природы.
-
Изучить сорбционные свойства продуктов переработки плодовых оболочек подсолнечника.
4. Предложить возможные направления переработки плодовых оболочек
подсолнечника.
Научная новизна исследования определяется следующими положениями:
проведен сравнительный анализ экстрактивных и зольных компонентов плодовых оболочек подсолнечника разных регионов произрастания;
получены сведения о содержании и составе полисахаридов, липидов и лигнинов, выделенных из плодовых оболочек подсолнечника;
идентифицированы вещества терпеноидной природы, входящие в состав плодовых оболочек подсолнечника;
получены сорбционные материалы из плодовых оболочек подсолнечника и исследованы их свойства.
Теоретическая значимость: экспериментальные результаты, полученные в данной диссертации, расширяют и уточняют теоретические представления о химическом составе плодовых оболочек подсолнечника и физико-химических свойствах продуктов их переработки.
Практическая значимость: экспериментально обоснованы возможные
направления переработки возобновляемых растительных отходов – плодовых
оболочек подсолнечника с получением ценных веществ и материалов с разными
функциональными свойствами: полисахаридов, липидов, лигнинов,
сесквитерпеноидов, сорбентов и ингибиторов коррозии.
На защиту выносятся:
1. Результаты исследований состава и содержания экстрактивных и зольных
компонентов плодовых оболочек подсолнечника разных регионов произрастания.
2. Результаты физико-химических исследований строения и свойств,
выделенных из плодовых оболочек соединений.
3. Направления переработки плодовых оболочек подсолнечника для получения
веществ и материалов с разными функциональными свойствами: полисахаридов,
липидов, лигнинов, сесквитерпеноидов, сорбентов, ингибиторов коррозии.
Степень достоверности. Достоверность результатов работы обеспечена применением аттестованных измерительных приборов и апробированных методик, использованием взаимодополняющих методов исследования, воспроизводимостью результатов, применением статистических методов оценки погрешностей при обработке данных эксперимента.
Апробация результатов. Основные экспериментальные результаты
диссертации, научные подходы, обобщения и выводы были представлены в докладах на следующих Всероссийских и Международных конференциях: X Международной конференции «Теоретические проблемы химии поверхности, адсорбции и хроматографии» (Москва, 2006 г.); Международном конгрессе «International Congress on Analytical Sciences, ICAS-2006» (Москва, 2006 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы экологии» (Тула, 2006 г.);
III Всероссийской научной конференции «Новые достижения в химии и химической
технологии растительного сырья» (Барнаул, 2007 г.); IV Международном симпозиуме
«Химия и химическое образование» (Владивосток, 2007 г.); V Всероссийской
научной конференции «Химия и технология растительных веществ» (Уфа, 2008 г.);
IV Всероссийской конференции «Новые достижения в химии и химической
технологии растительного сырья» (Барнаул, 2009 г.); III Всероссийской научно-
технической конференции «Инновационное развитие образования, науки и
технологий» (Тула, 2012 г.); Международной конференции «Chemical Engineering and
Advanced Materials (CEAM 2013)» (Китай, Гуанчжоу, 2013 г.); VIII Всероссийской
научной конференции с международным участием «Химия и технология
растительных веществ» (Калининград, 2013 г.); VI Всероссийской конференции
«Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья»
(Барнаул, 2014 г.); VI Международном симпозиуме «Химия и химическое
образование» (Владивосток, 2014 г.); XI Международной научно-технической
конференции «Современные проблемы экологии» (Тула, 2014 г.); IX Всероссийской
научной конференции «Химия и технология растительных веществ» (Москва,
2015 г.).
Связь работы с научными программами. Работа проводилась при поддержке научно-исследовательского проекта по приоритетным направлениям развития ДВФУ по Программе «Научный фонд ДВФУ» № 14-08-03-33_и (от 03 октября 2014 г.) по теме «Получение и свойства наноразмерных сорбентов из возобновляемых отходов однолетних зерновых культур (рис, овёс, гречиха, подсолнечник)».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 печатных работ, в том числе 4 – в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК, 1 – в международном издании, 1 заявка на патент, 19 материалов и тезисов докладов Всероссийских и Международных конференций.
Личный вклад соискателя. Соискатель проанализировал литературные сведения по теме исследования, провёл основную часть экспериментов, выполнил обработку и анализ экспериментальных данных, участвовал в обсуждении полученных результатов и написании научных статей, материалов конференций, выступал с докладами на конференциях. Часть экспериментальных исследований проведена при участии сотрудников институтов ДВО РАН: Института химии, Института биологии моря им. А.В. Жирмунского и Тихоокеанского института биоорганической химии им. Г.Б. Елякова.
Соответствие паспорту научной специальности. Диссертация соответствует паспорту специальности 03.02.08 – экология (химия) (химические науки) в пунктах: 4.9. «Разработка систем управления отходами производства и потребления предприятий лёгкой, текстильной, химических и нефтехимических отраслей промышленности»; 5.6. «Разработка экологически безопасных технологий очистки, утилизации и хранения вредных промышленных отходов»; 5.7. «Разработка научных основ рационального и энергоэффективного использования энергетических ресурсов, принципов и механизмов, обеспечивающих безопасное и устойчивое развитие человеческого общества при сохранении стабильного состояния природной среды».
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, выводов и списка литературы. Содержание диссертации изложено на 148 страницах машинописного текста, содержит 42 таблицы, 30 рисунков. Список литературы включает 189 наименований.
Благодарности. Соискатель искренне благодарен научному руководителю д.х.н., профессору Л. А. Земнуховой за внимание, поддержку и помощь в написании рукописи диссертации. Также соискатель глубоко признателен к.б.н., доценту В. Г. Рыбину; к.х.н. С. В. Томшич; к.х.н. В. Г. Курявому; к.пед.н. О. Д. Арефьевой и всем сотрудникам Школы естественных наук ДВФУ за помощь в проведении экспериментов.
Фенольные соединения
Подсолнечник относится к семейству астровых (Asteraceae) или сложноцветных (Соmpositaе) рода подсолнечник (Helianthus). Этот род включает несколько десятков видов, из которых наиболее известны два представителя культурных растений: Helianthus annuus L. – подсолнечник культурный (однолетний сборный вид) и Helianthus tuberosus – топинамбур, или земляная груша (многолетний вид) [6]. Естественный ареал дикорастущих популяций вида Helianthus annuus L расположен в сухих знойных прериях Северной Америки [7].
Подсолнечник культурный – однолетнее степное растение. Соцветие – корзинка подсолнечника (диаметр до 30 см) содержит до 1000 цветков. Подсолнечник – наиболее важная масличная культура из возделываемых в России. На его долю приходится до 90 % вырабатываемых растительных масел. В лучших сортах подсолнечника содержание высококачественного пищевого масла достигает более 50 % от массы семянки и более 70 % от массы семени (ядра). Обезжиренный остаток – шрот, получаемый при переработке подсолнечника, богат пищевым белком, а плодовые оболочки семян содержат пентозаны, что позволяет использовать их как сырье для гидролизных заводов. В России культивируют около 40 сортов и гибридов подсолнечника [8].
Плод подсолнечника – семянка, состоящая из собственного семени (ядра) и околоплодника (лузги), которые легко разделяются. С учетом размера семянок, их выполненности, лузжистости и масличности (содержания сырого жира и сопровождающих его жироподобных веществ, переходящих вместе с жиром в эфирную вытяжку) подсолнечник делят на масличный, грызовой и межеумок. У масличных сортов и гибридов семянки мелкие (длина 8-14 мм, ширина 4-8 мм, толщина 3-6 мм) с хорошо выполненным ядром, низкой лузжистостью – 19-25 % и высокой масличностью – 46-57 %. Грызовые формы имеют крупную семянку (длина 14-20 мм, ширина 6-13 мм, толщина 5-7 мм), но заполненную ядром на две третьи объема, лузжистость – 45-55 %, масличность – 28-40 %). Межеумок занимает промежуточное положение между указанными типами [9].
При облущивании семян на масложировых комбинатах получают в качестве отхода лузгу, которая составляет 16-20 % от массы семян в зависимости от сорта или гибрида и массы переработанных семянок. В лузге современных высокомасличных сортов и гибридов содержится (%): жира – 3,0; сырого протеина – 3,4; безазотистых экстрактивных веществ – 29,7; клетчатки – 61,1; золы – 2,8. Эти питательные вещества закреплены лигнином, вследствие чего у них низкая переваримость при скармливании животным [6], установлено, что скармливание гранул, изготовленных из измельченной лузги подсолнечника, дает возможность сэкономить до 10 % кормов основного рациона [9]. Кроме того, плодовые оболочки подсолнечника представляют собой возобновляемое растительное сырье, предложения по использованию которого будут рассмотрены в главе 1.5.
Плодовая оболочка (перикарпий, лузга) состоит из эпидермиса, гиподермы (пробковая ткань), фитомеланового слоя, склеренхимы и паренхимы. Панцирный слой состоит из углеродистого вещества фитомелана. Продолжительность роста, масса и размеры перикарпия зависят от сорта, погодных условий. При достаточном увлажнении формируется более массивный околоплодник, чем при засухе. Толщина и масса его зависят также от места расположения семянок на корзинке. Наиболее крупный он у периферийных семян корзинки, а ближе к центру перикарпий тонкий, фитомелановый слой прерывистый, что ухудшает устойчивость семян к моли [9]. Защитные функции фитомеланина представляют огромный экономический интерес, но трудность его изучения связана с не до конца ясной химической природой и строением [10]. Первые работы, посвященные изучению перекарпия, появились еще в самом начале двадцатого века [11].
На микрофотографии (рисунок 1) показана сотовая текстура оболочки, которая построена из плотно упакованных полых ячеек размером до 30 мкм. Клеточная стенка оболочки подсолнечника в основном состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. подсолнечника [12] Микрофибриллы целлюлозы встроены в матрицу, обычно состоящую из гемицеллюлозы и лигнина, причем, последний является основным вяжущим материалом в клеточной стенке. Так как лигнин – это инкрустирующее вещество, растительные клетки с сильно одревесневшими стенками увеличивают прочность и твердость ячеистой структуры лузги. На микрофотографии с наибольшим (1500) увеличением хорошо видно, что стенка средней клетки очень тонкая (2-3 мкм) и имеет большое количество небольших отверстий (всего 1-2 мкм в диаметре) [12].
Целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин являются основными составляющими плодовых оболочек подсолнечника. Углеводная фракция состоит по большей части из целлюлозы и восстановленных сахаров, в основном, пентоз. Редуцирующие сахара составляют 25,7 %, благодаря этому подсолнечная шелуха служит источником извлечения ксилозы и получения фурфурола [13].
Определение скорости коррозии металла и защитной способности экстрактов из лузги подсолнечника
Экстракцию общих липидов (ОЛ) проводили методом Блайя и Дайера смесью этанола с хлороформом в объемном соотношении 1:2 [124]. Для качественной характеристики липидных экстрактов использовали метод тонкослойной хроматографии липидов на пластинках Silufol («Kavalier», Чехия). Пластинки элюировали системой растворителей гексан : диэтиловый эфир (1:1). Фосфолипиды (ФЛ) осаждали ацетоном при температуре не более минус 24 С в течение 30 мин. Осадок отфильтровывали, промывали ацетоном (минус 24 С) и сушили на воздухе. Фильтр промывали системой растворителей хлороформ : этиловый спирт в соотношении 2:1. Затем полученный раствор упаривали в вакууме до постоянного веса.
Метиловые эфиры жирных кислот (МЭЖК) получали, растворяя 20 мг ОЛ в 0,5 мл сухого бензола. К полученному раствору добавляли 1 мл 1 %-ного раствора метилата натрия в метаноле. Смесь выдерживали при температуре 55 С в течение 40 мин, после чего добавляли 1 мл 5 %-ного раствора HCl в метаноле. Образовавшуюся смесь выдерживали при температуре 55 С в течение 40 мин. Далее в остывшую до комнатной температуры реакционную смесь добавляли воду до расслоения. Верхний слой наносили на пластинку с силикагелем КСК (2-х часовая фракция). Пластинку элюировали бензолом, после чего зону, соответствующую МЭЖК (Rf 0,6-0,7), собирали и промывали хлороформом. Хлороформ упаривали в вакууме (остаточное давление 30-40 мм рт. ст., температура бани 35 С), сухой остаток растворяли в 100 мкл гексана. Полученный гексановый раствор МЭЖК анализировали методом ГЖХ.
Получение гидролизного лигнина Гидролизный лигнин получали обработкой измельченной лузги 1 %-ным раствором серной кислоты в закрытых сосудах XP-1500 Plus в микроволновой печи MARS X (CEM Corp., США) в следующих условиях: 20 мин – нагрев, 40 мин – варка (t = 190 С) и 20 мин – охлаждение. Массовое соотношение Т:Ж = 1:13. После охлаждения выделенный гидролизный лигнин отфильтровывали, промывали дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод и высушивали на воздухе.
Получение лигнина Класона Для получения лигнина Класона из образцов подсолнечной шелухи использовали сернокислотный метод [125]. Измельченную подсолнечную лузгу с размером частиц от 0,5 до 0,75 мм выдерживали в смеси спирта и бензола (1:1) в течение суток для удаления жиро – восковых примесей, фильтровали и высушивали. Далее образцы переносили в конические колбы с притертыми пробками, добавляли 72 %-ный раствор H2SO4 и оставляли на 48 часов. Затем в колбы приливали дистиллированную воду и кипятили с обратным холодильником в течение 1 ч, фильтровали и высушивали.
Щелочной лигнин получали из измельченной лузги подсолнечника с размером частиц менее 0,1 мм и от 0,5 до 0,75 мм. Гидролиз сырья проводился 1 н. раствором гидроксида натрия при нагревании до 90 С в течение часа. Объемное соотношение Т:Ж составляло 1:13. После окончания гидролиза оставшийся твердый остаток отфильтровывали и получали щелочной гидролизат. Щелочной лигнин осаждали из щелочного гидролизата добавлением соляной кислоты до pH 2. Осажденный щелочной лигнин отфильтровывали, промывали водой с pH 2 и высушивали на воздухе, согласно [126].
Элементный анализ продуктов переработки плодовых оболочек подсолнечника изучали, используя следующие методы: а) атомно-абсорбционный анализ – с помощью спектрофотометра АА-6601F (Shimadzu, Япония) в режиме пламенного атомно-абсорбционного анализа; б) экспресс-анализ элементного состава образцов – методом энергодисперсионной рентгенофлюоресцентной спектроскопии на спектрометре EDX 800 HS (Shimadzu, Япония); в) рентгеновские спектры отражения образцов – методом рентгенофлюоресцентного анализа с полным внешним отражением с использованием спектрометра TFRF 8030C (FEI Company, Германия); источник возбуждения – рентгеновская трубка с энергией 17,5 кэВ (Мо К) и 9,7 кэВ (W L). Время измерения 500 с; в качестве внутреннего стандарта использовали раствор нитрата иттрия с концентрацией 0,1 г/л; для пробоподготовки использовали комплекс «Термо-Экспресс» ТЭ-1 (ООО «ИМТ», г. Томск); для проведения рентгено-флюоресцентного анализа пробу озоляли по следующей программе: 30 мин при 250 С, 20 мин при 450 С, 90 мин при 650 С.
Экстрактивные вещества при разных значениях рН
Ингибирующее действие экстрактов подсолнечной шелухи в отношении стали Ст3 проводили в сравнении с экстрактами из шелухи риса и гречихи. В таблице 25 приведены результаты коррозионных испытаний. Согласно представленным данным, все экстракты снижали скорость коррозии. В растворе NaCl (рН 7,0) наиболее эффективным оказался водный экстракт из подсолнечной шелухи. Водный экстракт из шелухи гречихи также показал значительный защитный эффект. Однако наибольшей эффективностью обладали кислые и оксалатные экстракты исследуемых образцов в растворах HCl при рН 1,0, кроме экстракта из ПШ. В этих условиях защитный эффект экстрактов из рисовой шелухи достигает 94 %, шелухи гречихи – 83 %, а подсолнечной шелухи – 3,5 %.
Таким образом, было установлено, что наблюдается уменьшение ингибирующей эффективности среди водных экстрактов в ряду: ПШ ГШ РШ; среди кислых и оксалатных экстрактов защитный эффект убывает в ряду: РШ ГШ ПШ. Экстракты, в большей степени снижающие скорость коррозии как в водно-солевой, так и в кислой среде, отличались повышенным суммарным выходом ПС (таблица 26). В кислой среде наименее эффективным оказался экстракт из шелухи подсолнечника, хотя при этом содержание ПС в данном экстракте было достаточно высоким. Учитывая, что ПС шелухи подсолнечника значительно отличались по составу от полисахаридов РШ и ГШ [139, 140], можно предположить, что в данном случае моносахаридный состав ПС не обеспечивает ингибиторных свойств.
Сравнительный анализ химического состава экстрактов шелухи риса, гречихи и подсолнечника показывает, что они содержат как органические, так и неорганические вещества, состав и концентрация которых определяется видом сырья [116, 150]. Основными органическими фракциями, извлекаемыми в экстрагент при обработке шелухи водой, являлись полисахариды, флавоноиды, фосфорорганические соединения, аминокислоты и другие вещества с различными функциональными группами в их структурах. Неорганические компоненты в данных экстрактах были представлены ионами более 20 различных металлов, среди которых преобладают ионы калия, кальция, магния, натрия, железа, цинка и марганца.
Исследована эффективность защитного действия сухих экстрактов ПШ, РШ и ГШ в сравнении со стандартным ингибитором марки «Diesel Guard» фирмы «Юнитор», в состав которого в качестве основного компонента входит нитрит натрия, а добавками, повышающими рН до значения 9, служат соединения бора. Содержание стандартного ингибитора в растворе, согласно инструкции, составляло 1,2 г/л. Эффективность добавок соединений бора в состав ингибиторов, используемых в системах с охлаждающей водой, описана в литературе, поэтому в работе была использована добавка тетрабората натрия.
Результаты экспериментов по определению скорости коррозии и коэффициентов защиты образцов Ст3 представлены в таблице 27.
Согласно полученным данным, все экстракты снижали скорость коррозии. Щелочной экстракт шелухи подсолнечника действовал более эффективно, чем водный. В целом, отмечена тенденция изменения защитного эффекта в растворах с исследуемыми экстрактами: в растворе хлорида натрия и в водопроводной воде защитный эффект убывает в ряду РШ ПШщ ГШ ПШ. Эти результаты в сопоставлении с полученными в [113] показали, что защитный эффект ингибиторов в присутствии растительного экстракта зависит от вида растения и от условий проведения экспериментов. Добавка тетрабората натрия в водный экстракт ГШ в соотношении 10:1 обеспечила 100 %-ный защитный эффект в водопроводной воде, также как и используемый для защиты от коррозии стандартный ингибитор «Diesel Guard», применение которого в растворах хлорида натрия не создает защитного эффекта, а напротив, приводит к сильной язвенной коррозии образцов.
Данные РФА указывают, что в отсутствии ингибитора на поверхности испытуемых образцов стали происходит образование магнетита Fe3O4, в то время как при добавлении в систему ингибиторов на поверхности образцов формируется плотная защитная пленка, основой которой является лепидокрокит FeO(OH). Анализ ИК-спектров продуктов коррозии указывает, что наряду с полосами поглощения, относящимися к валентным и деформационным колебаниям абсорбированной воды (3550-3200 и 1630-1600 см-1) в спектрах присутствуют полосы в области 1000-970 см-1, отнесенные нами к колебаниям связи М-ОН, и полоса 1401 см-1, которую мы отнесли к колебаниям s (СОО-) группы (такие функциональные группы входят в состав, например, аминокислот в экстрактах). В состав пленок, образующихся на поверхности стали после действия экстрактов, входили, кроме железа и кислорода, фосфор, сера, хром, кальций, кремний. Сопоставляя состав экстрактов и эффективность их действия, можно сделать вывод, что защитным действием обладает, вероятно, комплекс соединений, находящихся в экстрактах.
Сорбционные свойства плодовых оболочек подсолнечника и продуктов переработки
Поиск путей переработки плодовых оболочек подсолнечника является важной и актуальной задачей. Согласно данным литературного поиска и результатам, представленным в настоящей работе, лузга – это перспективное сырье для получения веществ и материалов разного назначения. Переработка шелухи подсолнечника может включать одну или несколько стадий в зависимости от предполагаемого конечного продукта.
Рассмотрим основные направления переработки околоплодников подсолнечника. Окислительный обжиг В результате окислительного обжига при температуре 600 С образуется зола, которая состоит преимущественно из макро- (K+, Mg2+, Ca2+) и микро- (Zn2+, Mn2+, Cu2+, B3+) элементов, и может быть использована для производства удобрений. После обжига при температуре 300-400 С удаляются летучие компоненты и получается карбонизированный продукт, который может быть использован как нефтесорбент (рисунок 28).
Органические вещества из плодовых оболочек подсолнечника извлекали экстракцией водой, растворами гидроксида натрия, оксалата аммония, а также смесью спирта и хлороформа. Данные вещества можно применять в разных областях жизнедеятельности человека (рисунок 29). В работе показана возможность получения ценных веществ из плодовых оболочек подсолнечника перед использованием ее в качестве топлива, наполнителя в почву или кормовой добавки.
Из лузги подсолнечника выделены фосфолипиды, жирные кислоты, которые могут найти широкое применение в фармацевтике, парфюмерии, пищевой промышленности, производстве лакокрасочных изделий и металлообработке. Выход общих липидов из плодовых оболочек подсолнечника, согласно таблице 38, составил 1,5-8,0 %. Выход полисахаридов, выделенных из лузги подсолнечника, изменялся в диапазоне от 8,8-10,5 % в зависимости от сырья и экстрагента (таблица 21). Полисахариды растительного происхождения характеризуются разными полезными для человека свойствами и имеют большое значение в профилактике многих заболеваний. Биологические свойства полисахаридов, содержащихся в плодовых оболочках подсолнечника, пока не исследованы.
Как показано в данной работе, экстракты шелухи подсолнечника проявляют ингибирующую способность в отношении коррозии малоуглеродистой стали Ст3 в разных средах. Возможность использования этих продуктов для производства ингибиторов коррозии требует изучения механизма их действия. Ингибиторы коррозии Рисунок 29 - Извлечение экстрактивных веществ из плодовых оболочек подсолнечника Низкомолекулярные вещества терпеноидной природы, выделенные из плодовых оболочек подсолнечника, обладают, согласно [48, 51-54, 154-159, 161, 116 183, 184] биологически активными свойствами, в том числе аллелопатической активностью. Лузга подсолнечника может служить сырьем для получения продуктов, используемых в борьбе с сорняками. Измельчение
Измельчение подсолнечной лузги без использования дополнительной обработки позволяет использовать ее в качестве дешевого сорбента нефтяных углеводородов с поверхности водных объектов. Сравнение сорбционных свойств шелухи, измельченной до размера частиц 0,160-0,315 мм и 0,315-0,500 мм с промышленным сорбентом «Полифепаном» по веществам маркерам указывает на перспективность применения полученных образцов в качестве энтеросорбентов после дополнительных исследований (рисунок 30).