Разработка технологии получения и применения сульфогуминовых кислот из окисленных бурых углей в процессах дубления кожи и меха

Актуальность работы. В современных условиях формирования рыночных отношений повышение качества и конкурентоспособности продукции является одной из ключевых задач кожевенной промышленности.

Научно-технический прогресс в кожевенной промышленности неразрывно связан с использованием новых химических матери^.- позволяющих всемерно повышать качество выпускаемой продукции и экономическую эффективность производства. В связи с этим перед учеными Монголии стоит актуальная задача улучшения качества обработки кожевенного сырья путем использования новых технологий, основанных на дешевых, легкодоступных химических материалах, в том числе, природного происхождения.

Монголия — одна из немногих стран мира, экономика которой опирается на кочевое животноводство, поскольку большинство населения с давних времен жило в сельской местности и вело кочевой образ жизни. И в нынешних рыночных условиях кочевое животноводство у монголов остается одной из основных отраслей народного хозяйства, так как за последние 10 лет поголовье скота постоянно увеличивалось, достигнув 30 млн. голов. Количество семей, занимающихся животноводством, увеличилось в 2,7 раза [1].

Монголия имеет давнюю традицию по обработке кожевенного сырья и изготовления изделий из нее. Выделка кожи велась ручным способом, для этого использовали молоко, молочные продукты, кору деревьев [2]. В результате бурного развития современной науки и техники появилась возможность получения новых дубильных веществ искусственным путем, стали широко применяться минеральные и синтетические дубители.

В мировой практике используются более 300 наименований дубителей, из которых в Монголии в настоящее время применяется всего несколько наименований (соли хрома (III), алюминия, экстракт мимозы, квебрахо и др.). В нынешних условиях на предприятиях Монголии обработка кожи и меха производится с использованием дорогих импортных химических материалов из Китая, Германии и Италии. А в сельской местности эти химические материалы заменяются молочной сывороткой и простоквашей, которые требуются в большом количестве. Использование таких средств является неэкономичным и трудоемким процессом.

Разработка новых дубителей с использованием природных ресурсов является актуальной и экономически целесообразной задачей, поскольку в стране не имеется достаточных средств на закупку дорогих химических веществ, предназначенных для дубления кожевенного сырья.

Монголия богата запасами бурых углей. При залегании углей в пластах вблизи поверхности земли происходит их медленное окисление кислородом воздуха или вод, так называемое выветривание. Окисление приводит к уменьшению содержания углерода в угле, поэтому сильно окисленные угли не используются как горючее. Количество таких углей велико и возрастает с переходом на добычу открытым способом [3]. Эти угли являются источником гуминовых кислот. Их содержание в бурых углях выше, чем в каменном угле и в торфе, причем оно возрастает с увеличением степени окисленности угля. С этих позиций исследование способов переработки этого ценного органического сырья является актуальным.

Гуминовые кислоты являются ароматическими оксикарбоновыми кислотами. Известно, что многоядерные ароматические полиоксисоединения обладают дубящим действием и используются в качестве дубителей. С другой стороны, разнообразные органические вещества, в том числе танниды, входящие в состав растительных клеток и тканей и подвергающиеся изменению в процессе углефикации, должны в более или менее измененном виде переходить в вещество угля. Это навело на мысль использовать эти продукты в качестве дубителя в производстве кожи и меха.

Таким образом, исследование модификации окисленных бурых углей применительно к использованию их для дубления является актуальным для народного хозяйства Монголии.

Цель и задачи исследования

Целью работы является исследование применения сульфогуминовых кислот, которые извлечены из окисленного выветренного бурого угля Бага-Нурского месторождения Монголии, в качестве дубителя или додубливающего вещества.

В связи с вышеизложенным, в работе поставлены следующие задачи:

— установление оптимальных условий сульфирования бурых углей;

— разработка метода извлечения и оптимизация выхода сульфогуминовых кислот (СГК) из угля;

— исследование дубящей способности СГК или продуктов на их основе;

— установление химизма взаимодействия СГК с коллагеном дермы;

— изучение влияния технологических параметров на процесс дубления;

— рекомендация для производства дубителей;

— замена пищевых продуктов для сохранения традиции выделки кожи и меха в удаленной сельской местности Монголии.

Методы исследований. Для достижения цели и решения поставленных задач использовались методы химического и физико-химического анализа, ИК-спектроскопии и стандартные методики. Экспериментальные исследования проводили на сопоставимых группах образцов голья бычины, пресно-сухих шкурках овчины, монгольского сурка, гольевом порошке и коллагеновой массе.

Научная новизна работы. В диссертационной работе впервые: показана возможность использования сульфогуминовых кислот, которые выделены из окисленного бурого угля и переведены в водорастворимые сульфогуматы натрия, для дубления кожи и меха;

— разработан способ получения гуматсодержащих соединений из бурого угля, которые можно использовать в качестве дубителя (патент РФ № 2 249 622);

— показано влияние технологических параметров процесса дубления на кинетику изменения температуры сваривания и формирования объема дермы;

— установлен характер взаимодействия сульфогуминовых кислот с функциональными группами коллагена;

— предложено применение сульфогуматов в качестве додубливающего вещества.

Практическая ценность работы заключается в следующем: исследования позволяют определить оптимальные условия сульфирования угля и получения сульфированных 1уминовых кислот, что позволяет на научной основе осуществлять процесс приготовления дубящих растворов и дубления кожи и меха.

На защиту выносятся:

— обоснование выделения сульфогуминовых кислот;

— закономерности природы взаимодействия сульфогуминовых кислот с функциональными группами коллагена;

— экспериментальные данные исследований процессов дубления с использованием сульфогуматов;

— обоснование процесса додубливания сульфогуматами.

Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались и получили положительную оценку на Всероссийской научно-технической конференции «Дни науки 2004» (СПГУТД, г. С.-Петербург) — на научно-технологическом семинаре в Хурэл Тогоот (г. Улан-Батор) в 2004 г и на расширенном заседании кафедры «Технологии кожевенного, мехового и обувного производств» Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна.

Основные положения диссертации опубликованы в 7 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложения.