1. Распределение электронных плотностей в молекуле тринитроацетилцеллюлозы.

2. При действии озоном на молекулу, от нее отрывается водород и происходит смещение электронных плотностей.

Данная молекула станет нейтральной только в том случае, если от нее сначала отнять два электрона, а затем добавить один.

Этого можно достичь путем как бы распятия данной молекулы на мелкой металлической сетке, по которой циркулирует постоянный электрический ток. Эта цель достигается в главной установке для получения волокна.

Необходимый для работы главной установки озон, получается в озонаторе.

Здесь происходит следующая реакция под действием электрических разрядов:

2 O ₂ + O ₂ = 2 O ₃

Но, так как озон в реакциях непосредственно не участвует, а участвует атомарный кислород, который очень легко получается из озона, то необходимо устройство, которое улавливало бы реакционноспособный атомарный кислород. Такое устройство называется электроразделитель:

Точно по такому же принципу, лишь с небольшими конструктивными отличиями, работает другая установка, служащая для получения катионов водорода из молекулярного водорода.

Для получения водорода используется электропечь.

При действии водяного пара природный газ, а точнее метан ( CH ₄ ), расщепляется на угарный газ ( СО ) и чистый водород Н₂.

	t
СH 4 + H 2O	<==>	CO­ + 3 H 2­
	> 500 o

Далее угарный газ окисляется до оксида углерода IY ( CO ₂ ) и идет на дальнейшую переработку.

1. Способ - это рассеивание в малых пропорциях на большом участке леса в несколько сот гектар.

2. Присоединение к данному производству еще одного в котором либо необходим угарный газ, либо необходим углекислый газ ( естественно еще одно производство должно быть переоборудовано на безотходное ).

И последняя установка - это конденсатор, где происходит образование чистейшей воды из гидроксильной группы OH ^-, образовавшейся в главной установке, и катиона H ⁺

Краткое описание процесса получения волокна:

1. Получение озона и его разложение на атомный кислород.

2. Получение водорода молекулярного.

3. Получение атомарного водорода.

4. Расщепление молекул тринитроацетилцеллюлозы, пропускание их через устройство, вытягивание нити и ее затвердевание путем обдува атомарным водородом.

5. Получение воды.

6. Удаление СО ­ и СO ₂ ­.

Так же сырьем для получения этих волокон является облагороженная древесина или хлопковый пух. Целлюлозу растворяют в смеси уксусного ангидрида, уксусной и серной кислоты. Полученный триацетат частично омыляют, растворяют в смеси ацетона и спирта и продавливают через фильтры. Формуют волокно сухим способом (в потоке горячего воздуха).

Экологические проблемы

Строительство целлюлозно-бумажного комбината, главной задачей которого является производство высококачественной беленной целлюлозы, являющейся исходным сырьем для ацетатного волокна, использовавшегося для производства шин для колес военных самолетов и деталей ракетных комплексов, всегда сопряжено со сбросом отходов от предприятия в близ лежащие водоемы. Поэтому место строительства комбината зачастую выбирается только потому, что благодаря свойствам воды производство волокна становится очень дешевым, а его качество превосходит мировые стандарты. Комбинат ежесуточно способен сбрасывает в водоем более 200 тыс. м3 практически неочищенных сточных вод (объем отходов города с населением 0,5 млн человек) и выбрасывает в атмосферу почти все элементы таблицы Менделеева. Он в год перерабатывает 2 млн м3 леса и сливает в качестве отходов 15 чрезвычайно опасных веществ (сероводород, диоксид хлора, диоксин, скипидар и пр.)

Именно с этими масштабами производства зона загрязнения соединениями серы, диоксином (в 200 раз выше ПДК), тяжелыми металлами, хлорорганическими веществами и другими ядовитыми отходами составляет 100–400 км2. Десятки километров могут занимать накопители твердых отходов. Изменяются состав и свойство бактериальных сообществ и планктона, вымирают или снижают свою численность почти все эндемичные виды. Вода катастрофически быстро может потерять прозрачность и другие свойства. Под самим комбинатом образуется линза очень загрязненной воды. В очистительных сооружениях комбината скапливаются млн т хлорлигнина.

Утилизация сероводорода , а именно сжигание его в качестве топлива в топках энерготехнологических котлов, – один из основных процессов в установках производства серы и серной кислоты. При горении 1 кубометра сероводорода выделяется 23 400 кДж теплоты; таким образом, это, безусловно, ценное топливо, но вопрос его использования ставит ряд сложнейших задач перед разработчиками и поставщиками оборудования. Немало хлопот приносит эксплуатация котлов сжигания сероводорода на нефтеперерабатывающих предприятиях в технологии процесса Клауса и установках получения элементарной серы. Основная проблема котлов для сжигания сероводорода – это их надежность и безопасность, поскольку при термической обработке подобных газов резко снижается стойкость материалов конструкций к сероводородной коррозии. Для создания надежной и эффективной конструкции по утилизации сероводородсодержащих газов необходимо учесть ряд важнейших факторов. Исследования, проведенные ведущими разработчиками, и учет данных факторов в новых конструкциях позволяют повысить надежность и эффективность оборудования. Другой компонент, диоксид хлора эффективен в следующих отраслях: дезинфекция воды .Может использоваться в обработке питьевой воды как дезинфектант, либо как окислитель. Как дезинфектант, диоксид хлора очень эффективен против бактерий, грибов, водорослей и биоплёнки, кроме того, при наличии вирусного загрязнения, противовирусное и противоспоровое действие диоксида хлора лучше, чем у хлора.

Как окислитель, диоксид хлора используется для: - удаления железа и марганца; - снижения мутности и цветности; - удаления привкусов и запахов; - сдерживания роста морских водорослей; - удаления некоторых пестицидов.

Дезинфекция сточных вод:

Основные сферы применения диоксида хлора в этой области:

- дезинфекция сточных вод перед сбросом стоков или для рециркуляции воды; - удаление запахов, образовавшихся в анаэробных условиях; - увеличение скорости седиментации ила в процессах осаждения активного ила; - удаление нитритов, сульфидов, тетраэтила, свинца, цианидов, ароматических углеводородов, фенолов и т.п

Диоксины же относятся к разряду особо опасных стойких органических загрязнителей, так как обладают высокой устойчивостью к фотолитическому, химическому и биологическому разложению. В результате они долгое время могут сохраняться в окружающей среде. При этом для диоксинов не существует "порога действия", то есть даже одна молекула способна инициировать ненормальную клеточную деятельность и вызвать цепь реакций, нарушающих функции организма Единственной альтернативой такому положению дел в целлюлозно-бумажной промышленности может стать переход на бесхлорную технологию отбеливания бумаги и текстильных материалов с использованием нового широкого спектра пероксидных отбеливателей. отказ от хлорирования питьевой воды. Наличие в хлорируемой на водозаборных станциях речной воде значительных количеств фенола и других ароматических соединений и абсорбированного кислорода создает оптимальные условия для образования в ней диоксина . В то же время во всем мире отказываются от хлорирования питьевой воды и создают установки с использованием других методов ее обработки — прежде всего озонирования.

Химическая переработка скипидара

Развитие производства дешевых органических растворите­лей, в основном на базе продуктов нефтехимического синтеза, привело к резкому сокращению использования скипидара в ка­честве растворителя.

Основное назначение скипидара в настоящее время — синтез на его основе различных вторичных продуктов. Ранее для хи­мической переработки применяли только живичный скипидар, как продукт наиболее высокого качества, но теперь используют также экстракционный и очищенный сульфатный скипидар.

Отечественный живичный скипидар представляет собой мно­гокомпонентную смесь терпеновых углеводородов: а-пинена (65—70 %), р-пинена (5—7%), А3-карена (10—15%), а также незначительных количеств p-мирцена, l-лимонена, дипентена и др. Из этих компонентов получают разнообразные вторичные продукты: камфен, камфару, терпингидрат, синтетическое фло­тационное масло, душистые вещества (из р-пинена) для пар­фюмерной промышленности и др. В последние годы приобрели важное значение терпеновые смолы — терпенофенольные и политерпеновые; они используются как компонент адгезивных композиций, например в клеевом слое липких лент различного назначения, в том числе для изготовления картонной тары и упаковки товаров. Введение термопластичных терпеновых смол повышает клейкость адгезивных материалов и обеспечивает сохранение клейкости при низких температурах.

Очистка сульфатного скипидара. Сырой сульфатный скипи­дар — резко и неприятно пахнущая жидкость желтого или чаще темно-красного цвета. Он содержит терпенов при переработке сосновой древесины 70—85 %, еловой 50—60 %, а также 10— 30 % сернистых соединений. Скипидар очищают путем ректи­фикации, обычно в двухколонном аппарате, в сочетании с хи­мической обработкой, но предварительно его промывают рас­твором щелочи и высушивают. В первой колонне отбирают лег­кие масла, обогащенные сернистыми соединениями. Легкие масла используют для получения одоранта, а также сырья для выработки диметилсульфоксида (одорант—средство для при­дания запаха газу, используемому в газовых плитах; это дает возможность вовремя обнаружить по запаху утечку газа). Во второй колонне скипидар освобождают от высококипящих фрак­ций, после чего его обрабатывают в реакторе раствором гипохлорита натрия при перемешивании (хорошие результаты дает также промывка скипидара перекисью водорода). Затем ски­пидар отделяют от раствора гипохлорита натрия, промывают раствором щелочи и водой и высушивают поваренной солью.

По качеству очищенный сульфатный скипидар подразделя­ется на три сорта — высший, I и II.

Производство камфары. Камфара представляет со­бой бициклический терпеновый кетон с эмпирической формулой Ci0Hi6O. Известны два вида камфары — естественная и синте­тическая.

Естественную камфару добывают из древесины и листьев камфарного дерева, произрастающего на острове Тайвань, в южной части континентального Китая и в Японии. В чистом виде естественная камфара обладает следующими свойствами: температуры плавления 179 °С, кипения 209 °С; р420 = 0,995; а420 = +40-^44° (10%-ный раствор в этиловом спирте); раство­римость при 20 °С в воде 0,16%, а в абсолютном этиловом спирте около 150 % и в ксилоле 160 %.

Синтетическая камфара — это продукт переработки скипи­дара (пинена) или пихтового масла. Она находит применение в производстве целлулоида , небьющегося стекла и др. Камфара и ее производные, отвечающие требованиям фармакопеи, при­меняются в медицине.

Из предложенных методов получения синтетической кам­фары на основе скипидара (пинена)—пиненхлоргидратного, тетрахлорфталевого, изомеризационного и др.— наиболее ши­рокое применение получил изомеризационный метод, основан­ный на изомеризации пинена (как а- так и р-пинена) в камфен в присутствии поверхностно-активных кислых катализаторов.

Промышленный метод получения синтетической камфары разработали В. Е. Тищенко , Г. А. Рудаков, С. Я. Коротов и др. В качестве сырья они использовали свободный от продуктов окисления живичный скипидар или же выделенный из него технический пинен, а в качестве катализатора — акти­вированную глину, которую получали, обрабатывая природную глину Зикеевского месторождения 10%-ной соляной кислотой, затем промывая водой и высушивая при 150 °С. В настоящее время вместо активированной глины применяют титановый ка­тализатор. Процесс синтеза камфары по изомеризационному методу идет в такой последовательности:

пинен камфен изоборкилформиат изоборнеол камфара

Ректификация скипидара. Из скипидара под разрежением путем ректификации выделяют пиненовую фракцию. Подогре­тый скипидар подают в среднюю часть непрерывнодействующей ректификационной колонны, снабженной каландрией или подкубком. Колонна имеет 40—60 колпачковых тарелок. Пары пинена выводят сверху колонны в дефлегматор-конденсатор, а вышекипящую часть скипидара — снизу колонны. Дистиллят — пиненовую фракцию частично отбирают в приемник, а осталь­ную часть возвращают в колонну в виде флегмы, поддерживая флегмовое число от 4 до 8. Давление на верху колонны реко­мендуется поддерживать около 15 кПа, при этом температура на верху колонны составляет около 100 °С, а в каландрии до 140 °С.

Пиненовая фракция содержит 88—92 % а-пинена и 6—7 % р-пинена; ее плотность 0,858—0,861 г/см3, показатель преломле­ния 1,465—1,467.

Вышекипящая часть скипидара (кубовый остаток) содер­жит около 50 % А3-карена, 20 % лимонена, 3—4 % а- и р-пиненов и др. Ее смешивают с другими скипидарными отходами камфарного производства и подвергают перегонке для отделе­ния от смолистого остатка. Дистиллят называется «скипидаром без пинена». Плотность его 0 ,856—0,870 г/см3, nD20 1,4735— 1,4820, отгон до 170 °С не более 5%, а до 190 °С — не менее 90%.

Все ректификационные колонны в камфарном производстве должны быть хорошо герметизированы, так как в случае заса­сывания воздуха происходит окисление терпенов.

Несомненно при производстве различных химических предприятий необходимы очистительные сооружения.

Очистка сточных вод — комплекс мероприятий по удалению загрязнений, содержащихся в бытовых и промышленных сточных водах.

Первичные отстойники, куда на этом этапе попадает вода, предназначены для осаждения взвешенной органики. Это железобетонные резервуары глубиной пять метров и диаметром 40 и 54 метра. В их центры снизу подаются стоки, осадок собирается в центральный приямок проходящими по всей плоскости дна скребками, а специальный поплавок сверху сгоняет все более легкие, чем вода, загрязнения, в бункер.

Также в биологической очистке, после первичных отстойников и аэротенков существует вторая линия радиальных отстойников. Во вторичных отстойниках находятся илососы. Они предназначены для удаления активного ила со дна вторичных отстойников очистных сооружений промышленных и хозяйственных стоков.

Физико-химический этап

Данные методы используют для очистки от растворенных примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ. Многие методы физико-химической очистки требуют предварительного глубокого выделения из сточной воды взвешенных веществ, для чего широко используют процесс коагуляции.

В настоящее время в связи с использованием оборотных систем водоснабжения существенно увеличивается применение физико-химических методов очистки сточных вод, основными из которых являются:

— флотация; — сорбция; — центрифугирование; — ионообменная и электрохимическая очистка; — гиперфильтрация; — нейтрализация; — экстракция; — эвапорация; — выпаривание, испарение и кристаллизация.

Дезинфекция сточных вод

Для окончательного обеззараживания сточных вод предназначенных для сброса на рельеф местности или в водоем применяют установки ультрафиолетового облучения.

Для обеззараживания биологически очищенных сточных вод, наряду с ультрафиолетовым облучением, которое используется, как правило, на очистных сооружениях крупных городов, применяется также обработка хлором в течение 30 минут.

Хлор уже давно используется в качестве основного обеззараживающего реагента практически на всех очистных городов в России. Поскольку хлор довольно токсичен и представляет опасность очистные предприятия многих городов России уже активно рассматривают другие реагенты для обеззараживания сточных вод такие как гипохлорит, дезавид и озонирование.

Термическая утилизация

В ряде случаев механическая и химреагентная очистка не даёт необходимых результатов. Альтернативой является термическая утилизация технологических сточных вод путём их сжигания в печах, горелках и различного рода установках. За рубежом наибольшее распространение получили печи термического разложения (более совершенные, но дорогостоящие). В России широко используется огневой метод — универсальный, надежный и недорогой.

Суть его заключается в том, что технологические стоки в распыленном мелкодисперсном состоянии впрыскиваются в факел, образуемый при сжигании газообразного или жидкого топлива. При этом происходит испарение воды, а вредные примеси разлагаются (сгорают) до безвредных составляющих (СО₂ и Н₂О).

Вывод: ацетатная нить в настоящее время имеет широкие перспективы использования. В первую очередь, благодаря большой сферой применения и ресурсов, присутствующих в достаточном количестве на территории нашей страны. Но в то же время не стоит забывать об охране окружающей среды, об экологических проблемах, которые грозят, если пренебрежительно относиться к окружающей среде. Стоит уделять этому вопросу огромное внимание, ведь именно от нас зависит благоприятной или неблагоприятной будет экологическая ситуация в том или ином районе, области, регионе и в целом, в стране.