Temat: Termiczny rozkład drewna - PIROLIZA

 

Proces, w którym drewno poddawane jest działaniu energii cieplnej przy ograniczonym dostępie powietrza, nazywa się suchą destylacją lub pirolizą.

Karbonizacja- zwęglanie niecałkowite, spalanie się substancji nieorganicznej wskutek niedostatecznego dopływu tlenu.

Destylacja rozkładowa drewna była prawdopodobnie pierwszym procesem chemicznym kierowanym przez człowieka.

Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń stwierdzono, że termiczny rozkład drewna w retorcie przebiega według następującego równania:

2C₄₂H₆₀O₂₈Ⴎ3C₁₆H₁₀O₂+28H₂O+5CO₂+3CO+2CH₃COOH+CH₃OH+C₂₃H₂₂O₄

W wyniku reakcji pierwotnych i wtórnych procesu pirolizy drewna powstaje woda. Największe jej ilości wydzielają się w okresie egzotermicznego rozkładu drewna, tj. w temperaturze 280-350^oC, przy czym im szybciej podwyższa się temperatura, tym mniej powstaje wody.

Na przebieg termicznego rozkładu drewna, podobnie jak i jego poszczególnych składników, w dużym stopniu wpływają warunki reakcji, a zwłaszcza temperatura, czas ogrzewania, środowisko. Z punktu widzenia temperatury reakcji wyróżnia się następujące fazy procesu termicznego rozkładu drewna:

• -       do temperatury 170⁰C następuje wydzielanie wody,

• -       w temperaturze 170-270^oC, następuje wydzielanie gazów (CO₂ i CO), powstaje mała ilość kondensujących się par zawierających kwas octowy i metanol, równocześnie zaczyna się wydzielać w małych ilościach smoła,

• -       w temperaturze 270-280^oC, proces nabiera charakteru egzotermicznego, następuje silne wydzielanie metanolu, kwasu octowego, smoły i węglowodoru, a zmniejszają się ilości CO₂ i CO,

• -       w temperaturze 280-400^oC następuje najsilniejsze wydzielanie węglowodorów i początek wydzielania wodoru.

Ciężar drewna zmniejsza się równolegle do wzrostu temperatury. Największy spadek ciężaru następuje w temperaturze od 160-270^oC i wynosi 4-12% na każde 10^o zwyżki temperatury. Powyżej 27^oC obniżenie ciężaru stanowi już tylko 0,2-2,0% również na 10^o . Powyżej 500^o następuje okres dysocjacji węglowodorów i wzbogacenie gazu przez wodór. Równocześnie zwiększa się ilość tlenku węgla. Wartość opałowa gazów jest największa w przedziale 380-500^oC. Zawartość węgla w węglu drzewnym można zwiększać bez podnoszenia temperatury przez szczelne zamknięcie naczynia i wstrzymanie ogrzewania po osiągnięciu 380-400^oC. Jest to wynikiem dalszego tworzenia się węglowodorów, gdy gazy tlenowe i wodór zanikają.

Warunki, w których przebiega piroliza mają decydujący wpływ na ilość otrzymanych produktów. Dużą rolę odgrywa temperatura. Jeżeli nagrzewanie retorty odbywa się bez przerwy i bez zmiany temperatury nawet po rozpoczęciu reakcji egzotermicznej, to rozkład drewna następuje bardzo szybko, towarzyszy mu zaś wzrost temperatury wewnątrz naczynia. Regulacja ogrzewania powoduje zwiększenie wydajności kwasu alkoholu. Polega ona na zmniejszeniu ogrzewania po rozpoczęciu reakcji egzotermicznej i nasileniu, gdy reakcja ta słabnie. Szybkość procesu zależy w znacznym stopniu od temperatury. Szybka destylacja przy nieregulowanej temperaturze powoduje zmniejszenie wydajności destylatu, a wzrost ilości gazów. Im dłużej trwa proces tym większa jest wydajność węgla, wody, CO₂, olejów żywicznych, a mniejsza smoły. Rodzaj drewna, a nawet określonej części pnia wpływają na wydajność produktów. Z drewna iglastego otrzymuje się inne ilości produktów niż z drewna liściastego. Wydajność uwarunkowana jest również jakością drewna, zgnilizna zmniejsza udział octu i smoły a zwiększa-gazów. Na wydajność produktów ma także wpływ czas składowania.

Produkty suchej destylacji są mieszaniną licznych, częściowo jeszcze niezbadanych związków chemicznych. Wydajność gazu drzewnego zależy od temperatury i szybkości destylacji.

Właściwości węgla drzewnego:

Barwa czarna, struktura porowata, łamliwy. Gęstość pozorna 0,2-0,5; gęstość rzeczywista 1,3-1,9. Pali się bez dymu i płomienia. Jest odporny na działanie bakterii.

Węgiel drzewny odgrywa poważną rolę w wielu gałęziach przemysłu chemicznego. W handlu znajduje się węgiel drzewny w trzech podstawowych rodzajach:

• -       węgiel generatorowy; zawierający 10-20% części lotnych,

• -       węgiel żarzony; zawierający do 4% części lotnych, otrzymany z węgla generatorowego przez żarzenie w temperaturze 750-850^oC,

• -       węgiel aktywowany; występujący w różnych granulacjach i o różnych właściwościach związanych z charakterem jego powierzchni i strukturą porowatą.

Węgiel drzewny znajduje zastosowanie jako materiał opałowy, w przemyśle metalurgicznym, w przemyśle chemicznym oraz w rolnictwie jako domieszka do pasz oraz w celach leczniczych. Stosowany jest również do wyrobu węgla aktywnego, do wyrobu elektrod i jako warstwa filtracyjna. Na przestrzeni ostatnich lat węgiel drzewny znalazł szerokie zastosowanie w turystyce jako paliwo stałe do grilla.

l. Wstęp

Węgiel aktywny jest adsorbentem, którego prapoczątki zastosowania wiążą się z medycyną. Hipokrates i jego uczniowie zalecali zasypywanie węglem drzewnym ran w celu usuwania ich przykrego zapachu. Świadome wykorzystywanie węgla aktywnego w skali przemysłowej jest związane z początkiem rozwoju przemysłu cukrowniczego. Znalazł on zastosowanie jako środek do odbarwiania syropów cukrowych. Pierwsze fabryki produkujące węgiel aktywny dla potrzeb przemysłu cukrowniczego powstały w Europie na początku bieżącego stulecia.

Zjawisko adsorpcji została odkryte w roku 1771 przez badacza szwedzkiego Scheelego. Zwrócił on uwagę, że węgiel drzewny jest zdolny pochłaniania niektórych gazów. Następnymi, o doniosłym znaczeniu, były prace Lowitza, badacza rosyjskiego. W roku 1785 Lowitz spostrzegł, że węgiel drzewny, zanurzony w roztworze kwasu winowego, odbarwia go, pochłaniając domieszki organiczne. Odkrycie to zapoczątkowało badania, a później praktyczne wykorzystanie węgla do adsorpcji z fazy ciekłej. Odkrycie w roku 1903 selektywności procesu adsorpcji względem różnych substancji, znajdujących się w fazie ciekłej, na żelu krzemionkowym jako adsorbencie należy do badacza rosyjskiego - Cwieta. Przepuszczał on alkoholowy roztwór karotenu przez warstwę żelu krzemionkowego i zaobserwował występujące na adsorbencie oddzielne obszary, różnie zabarwione. Metodę postępowania Cwiet nazwał adsorpcyjnym, chromatograficznym rozdzieleniem mieszanin. Metoda ta dała początek nie tylko nowej metodzie analitycznej, ale oddzielnej dziedzinie wiedzy.

Pierwsza wojna światowa postawiła problem, związany z koniecznością ochrony człowieka przed powietrzem skażonym substancjami toksycznymi.

Po pewnym okresie poszukiwań profesor Zieliński zaproponował maskę przeciwgazową, której działanie polegało na wykorzystaniu adsorpcji na węglu aktywnym. Ta właśnie maska, z pewnymi rzecz jasna modyfikacjami i udoskonaleniami, służy do ochrony dróg oddechowych żołnierzy do chwili obecnej we wszystkich armiach świata.

Równolegle z rozwojem przemysłu węgli aktywnych dynamicznie rozwija się nauka o adsorpcji. W okresie pierwszej wojny światowej Langmuir opublikował w Stanach Zjednoczonych swe pierwsze prace ujmujące ilościowo proces adsorpcji, w-prowadził po raz pierwszy pojęcie izotermy adsorpcji itd.

W tym samym okresie chirurg, służący w armii węgierskiej, Polanyi zaproponował oryginalny model procesu adsorpcji, czyli teorię potencjałową procesów adsorpcyjnych. Teoria ta stała się punktem wyjścia w latach czterdziestych bieżącego stulecia dla akademika Dubinina i jego szkoly w tworzeniu teoretycznych podstaw adsorpcji na węglach aktywnych, czyli stała się podstawąteorii objętościowego zapełniania porów.

W ciągu ostatnich dwudziestu lat obserwuje się gwałtowny rozwój zapotrzebowania na węgle aktywne, a towarzyszy temu nie mniej dynamiczny rozwój nauki o nich samych, jak i o zjawisku adsorpcji na ich powierzchni. Węgle aktywne znajdują coraz szersze zastosowanie jako adsorbenty, nośniki katalizatorów, a także jako materiały elektrodowe w chemicznych źródłach prądu. Rosnące zagrożenie środowiska naturalnego człowieka przez wyziewy przemysłowe stwarza dla węgli aktywnych nowe perspektywy zastosowania o coraz bardziej doniosłym znaczeniu.

2. Otrzymywanie węgli aktywnych

Węgiel aktywny jest otrzymywany w procesie karbonizacji i aktywacji materiałów węglawych głównie pochodzenia roślinnego. Produktem procesu karbonizacji, tj. pirolizy wyjściowego materiału, przeprowadzanej bez dostępu powietrza i bez udziału czynników chemicznych, jest praktycznie nieaktywny adsorpcyjnie materiał, o powierzchni właściwej rzędu kilku m2/g. Adsorbent o dużej porowatości oraz silnie rozwiniętej powierzchni właściwej jest otrzymywany z karbonizatu za sprawą procesu aktywacji.

Podstawowe właściwości otrzymywanych węgli aktywnych zależą od rodzaju i właściwości zastosowanych surowców. Zasadniczo, w celu otrzymania węgli aktywnych, są stosowane różnorodne materiały pochodzenia organicznego:

· Drewno

· Torf

· Lignina

· Pestki owoców

· Skorupy orzechów

· Węgle kopalne

Największe perspektywy w tej dziedzinie otwierają się przed węglami kopalnymi. Już dziś ich udział w produkcji światowej węgli aktywnych sięga 60%. Produkcja polskich węgli aktywnych formowanych opiera się na węglu kamiennym. Węgle ziarnowe i pyłowe otrzymuje się z surowców roślinnych oraz także a węgla kamiennego. Surowcem o istotnym znaczeniu jest węgiel drzewny. Węgle aktywne o silnie rozwiniętej strukturze mikroporowatej (stosowane do adsorpcji z fazy gazowej) są otrzymywane w świecie na skalę przemysłową zarówno z węgli kamiennych (w tym z antracytu), jak też z torfu i drewna. Węgle do adsorpcji z roztworów uzyskuje się głównie z torfu, drewna, węgli brunatnych i półkoksu otrzymywanego ż węgla kamiennego.

Jak już wspomniano, istotną rolę w produkcji adsorbentów węglowych odgrywają węgle kopalne. Można z nich otrzymywać bardzo tanie adsorbenty jednorazowego zastosowania oraz droższe węgle aktywne granulowane o dużej wytrzymałości mechanicznej i rozwiniętej strukturze mikroporów. Podstawową przyczyną stosowania węgli kopalnych, jako surowców do otrzymywania adsorbentów, jest dość łatwe powstawanie w nich rozwiniętej struktury porowatej. Węgle kopalne mają własną pierwotną strukturę porowatą. Pomimo to nie mogą one być bezpośrednio wykorzystywane jako adsorbenty przemysłowe, ponieważ mają głównie bardzo drobne pory, niedostępne dla cząsteczek większości adsorbentów. W celu otrzymania z węgli kopalnych węgli aktywnych przydatnych do zastosowania przemysłowego, jest niezbędna obróbka uzupełniająca. Pod względem przeróbki wszystkie kopalne węgle można podzielić na dwie zasadnicze grupy. Do pierwszej grupy można zaliczyć węgle nie spiekające i słabo spiekające. Z tych węgli otrzymuje się tanie adsorbenty ziarnowe. W celu otrzymania z nich adsorbentów granulowanych konieczne jest zastosowanie lepiszcza. Drugą grupę stanowią węgle spiekające, z których są otrzymywane przeważnie adsorbenty granulowane. Mechaniczna wytrzymałość granul zależy w tym przypadku od spiekalności węgla, dzięki czemu pojawia się możliwość zmniejszenia zużycia lepiszcza lub w ogóle wyłączenie go z produkcji, co prowadzi do znacznego obniżenia kosztów.

Węgiel kamienny

Wybór węgla kamiennego jako surowca do otrzymywania węgla aktywnego powinien być podyktowany pożądanymi własnościami produktu końcowego. Ze wzrostem stopnia metamorfizmu węgla obserwuje się wzrost struktury mikroporowatej. Węgle kamienne o dużym stopniu metamorfizrnu stanowią dobry surowiec do otrzymywania węgli aktywnych do adsorpcji par i gazów. W celu otrzymania węgli aktywnych o szerokim rozkładzie objętości porów w funkcji ich promienia zaleca się stosować węgle o małym stopniu metamorfizmu i dużej zawartości części lotnych.

Do oceny przydatności węgla dla poszczególnych celów technologicznych konieczna jest charakterystyka węgla, która określa:

a) typ węgla,

b) stopień czystości węgla,

c) sortyment węgla.

Należy podkreślić, że na zmianę stopnia czystości, jak również na zmianę sortymentu węgla można {w pewnym stopniu) mieć wpływ, natomiast nie ma możności zmiany typu węgla, gdyż jest on określony własnościami naturalnymi.

Podstawą, obecnie stosowanej, polskiej klasyfikacji węgla kamiennego wg typów są następujące cechy, charakteryzujące węgiel i jego przydatność technologiczną:

a)zawartość części lotnych,

b)spiekalność,

c)własności dylatometryczne,

d)ciepło spalania.

Lepiszcza do otrzymywania węgli aktywnych formowanych

Wysokogatunkowe węgle uzyskuje się za pomocą wstępnego formowania pyłu surowca podstawowego z lepiszczem. Zasadniczymi lepiszczami są smoły drzewne, węglowe i paki.

W praktyce przemysłowej najczęściej jest używana smoła preparowana z drzew liściastych. Używa się równieź innych materiałów wiążących. Zawarte w smole substancje, sprzyjające zlepia~niu cząstek węgla, wpływają również na stopień rozwinięcia struktury porowatej węgli aktywnych oraz na ich wytrzymałość mechaniczną. Ze względu na kurczenie się zasobów drzewnych do produkcji węgli aktywnych, należy przewidywać również zmniejszenie się podaży smół drzewnych. Z tego powodu więc, poszukuje się nowych składników lepiszcz: oleju pokumenowego, smoły koksowniczej, generatorowej, oleju czarnego i asfaltu.

W Polsce opracowano technologię otrzymywania węgli aktywnych bez użycia lepiszcza poprzez tabletkowanie pyłu węgla kamiennego spiekającego. Na skalę przemysłową, do wytwarzania granulowanych węgli aktywnych powszechne zastosowanie znalazła smoła drzewna. Substancja ta, podczas formowania pasty węglowo-lepiszczowej, spełnia następujące zadania:

1) spaja pojedyncze cząstki materiału węglowego i nadaje uformowanemu aglomeratowi odpowiednią wytrzymałość mechaniczną umożliwiającą jego dalszy przerób;

2) nadaje granulatom, po ich skarbonizowaniu, odporność mechaniczną na rozkruszenie i ścieranie,

3) wytwarza podczas aktywacji fizykochemicznej wolne przestrzenie międzyziarnowe, ułatwiające powstanie układu kapilar o określonych kształtach i wymiarach.

Granulowanie węgli

Podstawowe operacje technologiczne stosowane w celu otrzymania węgli aktywnych granulowanych są następujące:

· sporządzenie pasty smołowo-węglowej,

· tłoczenie granul,

· suszenie (z ewentualnym utlenianiem powierzchniowym),

· karbonizacja,

· aktywacja.

W przypadku węgli ziarnowych nie stosuje się tłoczenia granul i suszenia. Węgiel ziarnowy o określonej klasie poddaje się od razu karbonizacji. Niektóre gatunki węgli aktywnych dodatkowo, po procesie aktywacji, poddaje się różnym operacjom uszlachetniającym bądź nanosi się na jego powierzchnię katalizatory.

Karbonizacja

Jednym z najważniejszych etapów procesu otrzymywania węgli aktywnych jest karbonizacja, gdyż od parametrów tego procesu zależy powstawanie pierwotnej struktury porowatej. Uformowana w granulce podczas karbonizacji pierwotna struktura porowata lub jej zaczątki, podczas aktywacji jest jedynie rozwijana w zapoczątkowanym kierunku. Zasadniczej zmiany tej struktury, przez dobór parametrów aktywacji, zazwyczaj nie udaje się już dokonać.

Proces karbonizacji przebiega w temp. 500 - 800°C, granule nabierają mechanicznej wytrzymałości, przy czym w wyniku wydzielenia lotnych substancji materiał wzbogaca się w węgiel i powstaje pierwotna struktura porowata. Działanie energii cieplnej prowadzi do destrukcji organicznej masy węgla wyjściowego, jak też i lepiszcza. W rezultacie postępujących procesów polikondensacji i polimeryzacji powstaje jednorodna granula. Porowata struktura węgli wyj ściowych w czasie obróbki termicznej ulega znacznym zmianom. Dla węgli nie spiekanych stwierdza się stopniowy wzrost objętości mikroporów aż do temp. 600 - 700°C. Dalsze ogrzewanie prowadzi do ściśnięcia materiału i zmniejszenia objętości porów.

Karbonizaty o wymaganiach własnościach otrzymuje się poprzez odpowiedni dobór warunków, w których odbywa się piroliza materiałów węglowych. Należą do nich:

· końcowa temperatura,

· prędkość wzrostu temperatury,

· atmosfera, w jakiej odbywa się piroliza węgla.

Do najważniejszych parametrów karbonizacji należy końcowa temperatura tego procesu. Wynika to z konieczności doprowadzenia do węglowych makrocząsteczek znacznej ilości energii, aby nastąpiło rozerwanie mniej trwałych wiązań chemicznych i oddestylowanie do otoczenia granul bądź ziaren lotnych produktów termicznego rozkładu surowca. Ponadto w stałych produktach pirolizy, czyli w karbonizacie, musi nastąpić pewne uporządkowanie zwartej substancji węglowej - znacznie większe niż było w surowcu wyjściowym, a może ono nastąpić tylko w wysokiej temperaturze.

Do ważnych parametrów procesu karbonizacji należy szybkość osiągania temperatury końcowej. Gdy wzrost temperatury jest szybki, wówczas poszczególne fazy rozkładu termicznego węgla oraz wtórne reakcje produktów pirolizy między sobą nakładają się, a przez to powstawanie struktury porowatej w karbonizacie jest trudniejsze do kontrolowania. Najwytrzymalsze granule otrzymuje się przy dość małej szybkości wzrostu temperatury - do 10°C/min.

Proces karbonizacji prowadzi się głównie w celu wytworzenia w granulach i ziarnach odpowiedniej porowatości oraz uporządkowania budowy zwartej substancji węglowej. Karbonizację granul przeprowadza się zasadniczo w urządzeniach trzech typów:

· w piecach stacjonarnych z przekazywaniem ciepła przez ściany,

· w piecach obrotowych z ogrzewaniem wewnętrznym lub zewnętrznym,

· w piecach fluidalnych.

Aktywacja

Produkt karbonizacji ma słabo rozwiniętą strukturę porowatą i bez uzupełniającej aktywacji nie jest adsorbentem i praktycznie nie może być stosowany w procesach adsorpcyjnych. Podstawową metodą aktywacji granul, otrzymywanych z węgli kopalnych, jest ich obróbka gazami utleniającymi (parą wodną, dwutlenkiem węgla, tlenem) w podwyższonych temperaturach. W procesie aktywacji węgiel reaguje z utleniaczem, a powstałe tlenki węgla dyfundują z powierzchni. W rezultacie częściowej gazyfikacji granul lub ziaren powstaje w ich wnętrzu struktura porowata.

W początkowym etapie utleniania w reakcję wchodzi węgiel amorficzny, na skutek czego następuje otwarcie zamkniętych i utworzenie nowych porów. Podczas dalszego utleniania reaguje węgiel elementarnych krystalitów, w wyniku czego następuje rozszerzenie istniejących porów. Głębokie utlenianie prowadzi do zmniejszenia objętości mikroporów na skutek wypalenia ścianek między sąsiednimi porami, a rezultatem jest zmniejszenie właściwości adsorpcyjnych i wytrzymałości mechanicznej węgla.

Największy wpływ na przebieg procesu utleniania ma temperatura.

Szybkość procesu utleniania jest limitowana reaktywnością wyjściowego materiału węglowego i utleniacza.

Z wymienionych poprzednio utleniaczy najbardziej aktywny jest tlen, najmniej aktywny dwutlenek węgla.

C+Oz~C02 2C + 02 ~ 2C0

Zastosowanie tlenu (powietrza) jako czynnika aktywującego jest związane z wieloma trudnościami i dlatego stosuje się go niezwykle rzadko. Ponieważ reakcje z udziałem tlenu mają charakter egzotermiczny nie jest łatwo utrzymać odpowiednią temperaturę wygrzewania w piecu, a dodatkowo tlen jest bardzo agresywnym reagentem.

Podstawową reakcją węgla z parą wodną jest proces endotermiczny, który może być zapisany zgodnie z następującym równaniem stechiometrycznym:

C+H20-~H2+CO

Reakcja pary wodnej z węglem jest inhibitowana obecnością wodoru, obecność zaś tlenku węgla jest mało znacząca.

Aktywację parą wodną prowadzi się w temp. 750 - 950°C. Jest ona katalizowana tlenkami i węglami metali alkalicznych, żelaza, miedzi i innych.

Aktywację węgla z zastosowaniem utleniaczy przeprowadza się w piecach gazowych o różnej konstrukcji i zasadzie działania. Można je podzielić na trzy zasadnicze typy:

· komorowe,

· obrotowe,

· piece z warstwą fluidalną.

3. Struktura i chemiczna budowa powierzchni węgla aktywnego

Struktura porowata (tekstura) oraz chemiczna budowa powierzchni węgla aktywnego są związane w istotny sposób z jego budową krystaliczną. Podstawową jednostką strukturalną węgia aktywnego, podobnie jak w przypadku sadzy, jest grafitopodobny mikrokrystalit. Przeciętne węgle aktywne mają na ogół silnie rozwiniętą powierzchnię wewnętrzną i zwykle charakkeryzuje się polidyspersyjną strukturą kapilarną. Tworzą ją pory o zróżnicowanym kształcie i wielkościach. Ze względu na wielkość promienia efektywnego oraz mechanizm adsorpcji par i gazów Dubinin zaproponował podział na trzy rodzaje:

· makropory,

· mezopory,

· mikropory.

Makropory

Za dolną granicę ich promieni efektywnych przyjmuje się wartość 100 - 200 nm. Objętości makroporów mieszczą się zwykle w granicach 0,2 - 0,8 cm3Jg. Wielkość ich powierzchni właściwej nie przekraczające 0,5 - 2 m2/g są pomijalnie małe w porównaniu z powierzchnią pozostałych rodzajów porów. Makropory nie odgrywają więc istotnej roli w procesie adsorpcji, spełniając jedynie funkcję arterii transportowych, udostępniając wewnętrzne części ziaren węgla dla cząsteczek adsorbantu.

Mezopory

Nazywane także porami przejściowymi, mają promienie efektywne zawarte w przedziale od 1,5 - 1,6 nm do 100 - 200 nm. Dla przeciętnych węgli aktywnych objętości mezoporów zawarte są zwykle w granicach 0,1 - 0,5 cm3/g, a powierzchnie właściwe w zakresie 20 - 100 m2Jg. Mezopory, oprócz znaczącego udziału w adsorpcji, odgrywają także rolę głównych arterii transportowych dla adsorbatu.

Mikropory

Są porami o najmniejszych wielkościach, porównywalnych z wielkościami adsorbowanych cząstek. Ich efektywne promienie są zwykle mniejsze od 1,5 -1,6 nm, a objętości dla przeciętnych węgli aktywnych są na ogół zawarte w zakresie 0,2 - 0,6 cm3/g.

4. Zastosowanie węgli aktywnych

Węgle aktywne stosuje się szeroko w różnych gałęziach przemysłu i gospodarki narodowej. Oto podstawowe kierunki stosowania węgli aktywnych:

· odzyskiwanie (rekuperacja) rozpuszczalników,

· oczyszczanie gazu od dwutlenku siarki,

· oczyszczanie syropów cukrowych,

· polepszanie smaku wódki, koniaku i win,

· zastosowanie w medycynie.

Siarczkowość ługu warzelnego-ma duży wpływ na przebieg i wyniki procesu roztwarzania .Siarczek sodowy przyspiesza rozpuszczanie ligniny nie depolimeryzując przy tym polisacharydów.Jest on ponad to rezerwą alkaliów efektywnych, które zostają wyzwolone wskutek zachodzącej hydrolizy. Alkalia te uzupełniają w pewnym stopniu ubytek chemikaliów roztwarzających w cieczy warzelnej. Dla zapewnienia szybkiego przebiegu roztwarzania wystarczy stosować ługi o siarczkowości 20+-31%. Optymalna wartość tego parametru zależy od rodzaju roztwarzanego drewna oraz ilości dozowanych alkaliów.S=Na2S/NaOH+Na2S *100 (%)

Rodzaje papieru: papiery drukowe, do maszyn biurowych i urządzeń powielających, do pisania, kreślarsko - rysunkowe, pakowe, na opakowania, okładkowe , przemysłowe i techniczne różne, elektrotechniczne, podłożowe do powlekania i nasycania, dla przemysłu tytoniowego, chłonne, higieniczne, tektury na opakowania, introligatorskie, przemysłowe i techniczne.

Parametry w metodzie siarczanowej: przebieg i wyniki roztwarzania drewna metodą siarczanową reguluje się, zmieniając parametry procesu warzenia:

-ilość dozowanych alkaliów czynnych ,

-moduł cieczy,

-siarczkowość ługu białego,

-temperatura i czas roztwarzania.

Zawartość alkaliów ogólnych:- suma zawartości związków sodu:A.=NaOH+NA2S+Na2CO3+Na2SO4 (gNaOH /l)

Zawartość alkaliów czynnych: suma zawartości wodorotlenku sodowego i siarczku sodowego. Acz=NaOH+0,5Na2S (j.w)

Zawartość alkaliów efektywnych: Suma zawartości wodorotlenku sodowego i tej części siarczku sodowego, która w wyniku hydrolizy przechodzi w wodorotlenek (ilość ta odpowiada zawartości połowie Na2S).

Aef= NaOH+0,5Na2S (j.w)

Parametry procesu warzenia:

-ilość dozowanych alkaliów czynnych wprowadzanych do wirnika jest podstawowym parametrem decydującym o jakości masy celulozowej. Parametr ten jest procentowym ilorazem ilości alkaliów czynnych przeliczonych na

NaOH do ilości bezwzględnie suchego drewna.

-moduł cieczy i stężenie alkaliów-ilość dozowanych alkaliów pozostaje w ścisłym związku z ich stężeniem w ługu warzelnym, a czynnikiem wiążącym oba te parametry jest tzw. Moduł cieczy. Jest to iloraz objętości ługu warzelnego do masy bezwzględnie suchego drewna.

-siarczkowość ługu warzelnego-ma duży wpływ na przebieg i wyniki procesu roztwarzania ,Siarczek sodowy przyspiesza rozpusznie ligniny , nie depolimeryzując przy tym polisacharydów. Jest on ponadto rezerwą alkaliów efektywnych , które zostają wyzwolone wskutek zachodzącej hydrolizy. Alkalia te uzupełniają w pewnym stopniu ubytek chemikaliów roztwarzających w cieczy warzelnej.

-temperatura warzenia-jest istotnym czynnikiem regulującym proces roztwarzania. W powszechnie stosowanym przedziale temp. warzenia siarczanowego 160-180 C podwyzszenie temp. o10 C przyspiesza delignifikację przeszło 2 razy. Podwyrzszenie temp. jest więc skutecznym sposobem skrócenia czasu warzenia i zwiększenia tym samym przepustowości urządzeń warzelnych.

-czas warzenia-składa się z czasu podgrzewania warnika do temp. max. oraz czasu właściwego roztwarzania w tej temp.

Metody otrzymywania masy celulozowej:

-metoda siarczynowa- środek delignifujący- wodorosiarczany wapnia , magnezu, amonu; z nadmiarem dwutlenku siarki- Tilghman (1830). Środowisko ph2-kwaśne, temp.130-140 C .wydajność masy celulozowej niebielonej 50% , bielonej 45%. Są jaśniejsze niż metody siarczanowej, mają lepszą mielność ale gorszą wytrz. mech. Są dobre do przerobu chemicznego.

-metoda kwaśnego siarczynu-sodu magnezu , bez nadmiaru SO2. ph4,5 ,środowisko warzelne mniej kwaśne, temp. od 160-170 C. Metoda rozwinęła się po II wojnie św. Materiał: drewno świerku, jodły, drewno liściaste.

-metoda azotowa-stos. kwas azotowy w I stopniu 4-6%, gotowanie w temp. 95 C. W celu wypłukania działamy na masę alkaliami.Materiał: drewno bukowe.Masy dobre do przerobu chem. Wady: duże ilości alkaliow bez możliwości regeneracji , wydzielały się tlenki azotu korodując sprzęt.

Centralna oczyszczalnia ścieków COŚ jest jedną z największych i najnowocześniejszych oczyszczlani w Polsce. Część mechaniczna: hala krat, piaskowniki, separator piasku, pompownia ścieków surowych, osadniki, wstępne radialne. Część biologiczna: bioreaktory, stacja dozowania PIX, stacja dmuchaw, osadniki wtórne, pompownia osadu recyrkulowanego. Część osadowa: pompownia osadu wstępnego, zagęszczascz, pompownia osadu nadmiernego, stacja zagęszczania osadu nadmiernego, wydzielone komory fermentacyjne, stacja mechanicznego odwadniania osadu. Oczyszczanie wody zaczyna się w hali krat. Ścieki przeływają przez kanał przedzielony kratami, na których zatrzymywane są skratki. Ścieki kierowane są do piaskowników. Z pisakowników ścieki wędrują do pompowni ścieków surowych i do osadników wstępnych. Na ich dnie osadzają się najdrobniejsze zawiesiny, zawarte osadem. Tu kończy się mechaniczne oczyszczanie. Mikroorganizmy unieszkodliwiają związki azotu, węgla i forsforu. Działają one w ogromnych zbiornikach podzielonych na komory bioreaktorach. Tak przetworzone ścieki trafiają do osadników wtórnych, w ktrórych osadzają się zanieczyszczenia. Część z nich wraca do powtórnej obróbki w bioreaktorach, a reszta wędruje do obiektów gospodarki osadowej. Tam ścieki zostają poddane dalszej obróbce zagęszczeniu i beztlenowej fermentacji przez około 3o dni w temp. 35⁰C.

---