Известные материалы для наполнения и модифицирования бумажной массы имеют ряд недостатков: дорогое производство, подверженность разложению, быстрое пожелтение и т.д. Материал со смесью карбонатов лития и кальция – наиболее эффективный вариант, однако его получение затруднено и негативно влияет на экологию. Ученые Пермского Политеха разработали новую суспензию с теми же элементами, но с использованием смеси, получаемой после обработки кислотных шахтных вод. Это не только улучшит характеристики бумажной массы, но и расширит технические средства защиты окружающей среды. Разработанная технология способствует импортозамещению иностранных продуктов.
Разработка проведена в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030». Федеральная служба по интеллектуальной собственности уже приняла положительное решение о выдаче патента на изобретение.
Модификация бумажной массы нужна для улучшения ее свойств и характеристик. Это позволяет получать новые виды бумаги с заранее заданными эксплуатационными свойствами. Один из известных и наиболее эффективных материалов для этого процесса содержит смесь карбоната кальция (улучшает печатные свойства) и карбоната лития (повышает жесткость и устойчивость к механическим воздействиям). Однако получить карбонат лития отдельно сложно, дорого и экологически невыгодно. Гидроксид лития, из которого он изымается, – вещество 2-й группы опасности, наносящее вред окружающей среде. Кроме того, карбонаты кальция и лития не взаимодействуют между собой химически, поэтому снижается «прилипание» веществ друг к другу, страдает прочность бумаги. Возникает необходимость введения соединений, удерживающих эту смесь в изделии.
Ученые Пермского Политеха создали материал для наполнения и модифицирования бумаги, который не только решает проблему взаимодействия двух этих веществ, но и оказывает положительное экологическое влияние. Он содержит смесь, которая образуется после обработки кислой шахтной воды сульфатного класса (с повышенным содержанием тяжелых металлов, сульфатов и лития), необходимой для нейтрализации вредных химических веществ и предотвращения загрязнения окружающей среды.
Такие воды обрабатываются гидроксидом кальция (Ca(OH)₂) при показателе кислотности и щелочности 13–14. В воде остается гидроксид лития (LiOH) и избыточное количество непрореагировавшего гидроксида кальция (Ca(OH)₂). После этого кислая вода освобождается от тяжелых металлов и насыщается углекислым газом (CO₂), что снижает кислотно-щелочной показатель среды до 9–10. В результате образуется водная суспензия из смеси карбоната кальция и карбоната лития – именно то, что требуется для производства бумаги.
– Этот продукт впервые предложен в качестве модифицированного наполнителя для применения в любое время года при получении древесной массы и производстве в основном листовой бумаги. Одновременная обработка в воде излишка Са(ОН)2 и LiOH углекислым газом значительно упрощает процесс предварительного измельчения компонентов смеси, используемой ранее, и позволяет сохранить белизну на более длительный срок пребывания на воздухе из-за ускоренного поглощения СО2 из воздуха, – комментирует Ольга Ручкинова, доктор технических наук, заведующая кафедрой «Теплогазоснабжение, вентиляция и водоснабжение, водоотведение» ПНИПУ.
Разработанный материал ученых ПНИПУ позволяет не только существенно повысить эксплуатационные свойства бумажной массы, но и эффективно утилизировать химические отходы после обработки кислотных шахтных вод, тем самым расширяя арсенал технических средств защиты окружающей среды.
Источник информации и фото: пресс-служба ПНИПУ