Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в мире все более актуальными становятся работы в области биорефайнинга - совокупности методов комплексной глубокой переработки древесины.
Биорефайнинг в целлюлозно-бумажной промышленности представляет собой комплексную глубокую химическую переработку древесины с целью использования ее основных компонентов. Лигносульфонаты являются ценным побочным продуктом сульфитной делигнификации древесины. Исследование областей их использования относится к утвержденным указом Президента Российской Федерации от 7 июля 2011 г. № 899 приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники в Российской Федерации в части рациональное природопользование, а также направлениям программы развития САФУ на 2010-2020 годы в части комплексного использования биоресурсов, а так же защиты и сохранении окружающей среды.
Модификация лигносульфонатов изменяет их физико-химические свойства. Одним из многочисленных способов их модификации является нитрозирование. Нитрозированные лигносульфоновые кислоты - более сильные комплексообразователи с катионами многих металлов, в том числе и с биогенными.
Известно применение исходных лигносульфонатов для стабилизации магнитных жидкостей (МЖ). Магнитные жидкости имеют широкое применение в технике, биологии и медицине. На сегодняшний день проводится изучение синтеза МЖ с заданными потребительскими свойствами. Несмотря на значительный объем литературы, посвященной МЖ, использование нитрозированных лигносульфонатов практически неизвестно.
Целью данной диссертационной работы является исследование нитро- зирования лигносульфонатов для синтеза наноразмерного магнитоактив- ного соединения на водной основе. В соответствии с этим были определены задачи исследования:
-
Изучить взаимодействие модифицированных лигносульфонатов с катионами железа(ІІ);
-
Изучить взаимодействие в системе «азотистая кислота - катионы железа(ІІ)»;
-
Определить оптимальные условия нитрозирования лигносульфона- тов для синтеза магнитоактивного соединения с высокой относительной магнитной восприимчивостью;
-
Изучить влияние температуры и магнитного поля на образование магнитной жидкости;
-
Исследовать процесс нитрозирования лигносульфонатов и низкомолекулярных фенольных соединений оксидами азота для синтеза магнитной жидкости.
Научная новизна. Впервые установлено, что при нитрозировании технические лигносульфонаты приобретают новое свойство - они становятся эффективным пептизатором при синтезе магнитной жидкости, установлены оптимальные условия синтеза магнитной жидкости и предложен механизм протекающих процессов.
Практическая значимость. С применением нитрозированных лиг- носульфонатов получено наноразмерное магнитоактивное соединение с высокой относительной магнитной восприимчивостью (ОМВ), что открывает возможность более глубокого использования компонентов древесины и утилизации отходов металлургии. Разработан способ получения железосодержащих пигментов. Показано, что лигносульфонаты и низкомолекулярные фенольные соединения могут быть использованы для поглощения оксидов азота.
На защиту выносятся:
-
результаты изучения нитрозирования лигносульфонатов с помощью физико-химических методов;
-
условия синтеза магнитоактивного соединения в присутствии нитрозированных лигносульфонатов и без них;
-
механизм взаимодействия азотистой кислоты с лигносульфонатами и образования магнетита.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на конференциях (Италия, 2011; Финляндия 2012, Волгоград, 2011; Москва 2012; Архангельск, 2011-2013).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных трудов, из них 5 статей в журналах, входящих в список ВАК, и 3 патента РФ.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, методической части, обсуждения результатов, выводов, списка использованной литературы, содержащего 250 источников, из них 83 за последние десять лет, в том числе 14 за последний год. Работа изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит 59 рисунков и 16 таблиц.
