Методическое пособие 742

Токсическое воздействие соединений серы на теплокровных животных и человека проявляется в основном при попадании через дыхательные пути серной пыли. При этом возникает различного роды расстройства дыхательных путей, сердечнососудистой и нервной системы. А повышенные содержания сульфатов в воде ухудшают органолептические свойства воды. Поскольку сульфаты обладают слабительными свойствами, его предельно допустимая концентрация строго регламентируется нормативными актами: ПДК в питьевых водах - 500 мг/л, а в рыбохозяйственных водоемах - 100 мг/л. При избытке серы в организме образуются кожные высыпания, покраснения, возникновение бронхита, нарушение слуха, обмороки, нарушения в психике [1, 6].

Основные источники - это отвалы вскрышных пород, карьер и хвостохранилище. Воздействие данных источников фиксируется в реке Ковдора и Можель. Необходимость в дополнительных точках наблюдения есть, чтобы контролировать второе поле хвостохранилища для получения полной информации о районе загрязнения. Мероприятия заключаются в установке фильтров, улавливающие сульфаты, на сбросе вод. Среди воздействий на человек следует отметить о кожных заболеваниях и нарушении слуха [7].

Литература

1.Приказ Минсельхоза России от 13.12.2016 N 552 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения» (Зарегистрировано в Минюсте России 13.01.2017 № 45203) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://rulaws.ru/acts/Prikaz-Minselhoza-rossii-ot-13.12.2016-N-552/

2.Белозеров, Д.А. Проблема загрязнения подземных вод города Воронежа СПАВ / Д.А. Белозеров // Материалы научной сессии Воронежского государственного университета. Секция экологической геологии; под ред. И.И. Косиновой. - Воронеж: Изд-во «ИПФ «Воронеж», 2015. - Вып. 6. - С. 5-8.

3.Заборовская, Е.А. Анализ содержания анионов в поверхностных водах в районе воздействия Ковдорского ГОКа / Е.А. Заборовская, Д.А. Белозеров // Комплексные проблемы техносферной безопасности: материалы Международной научно-практической конференции (г. Воронеж, 11-12 ноября 2016 г.). - Воронеж, 2016. - Ч. 3. - С. 124-28.

4.Заборовская, Е.А. Влияние деятельности Ковдорского ГОКа на содержание анионов

инефтепродуктов в приповерхностной части гидросферы за 2014 год / Е.А. Заборовская // Школа экологических перспектив: материалы Пятого молодежного инновационного проекта; под ред. И.И. Косиновой. - Воронеж: Изд-во «ИПФ «Воронеж», 2017. - С. 63-68.

5.Волошин, А. Минералы Кольского полуострова / А. Волошин, С. Майстерман. - Мурманск: Изд-во «Мурманское книжное издательство», 1988. - 128 с.

6.СанПиН 2.1.4.1074-01. 2.1.4. Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы (Зарегистрированы в Министерстве юстиции Российской Федерации 31 октября 2001 г. Регистрационный № 3011) [Текст]. - Введ. 2002-26-10. - М.: Изд-во стандартов, 2002. - 125 с.

7.Челноков, А.А. Основы промышленной экологии: учебн. пособие / А.А. Челноков, Л.Ф. Ющенко. - Минск: Высшая школа, 2001. - 343 с.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

E.A. Zaborovskaya

INFLUENCE OF ACTIVITY OF KOVDOR ORE MINING AND PROCESSING ENTERPRISE

ON THE CONTENT OF SULFATES IN NATURAL WATERS

151

In this article, the sphere of influence of Kovdorsky GOK's activity on the content of sulfates in natural waters. The reasons for the increased content are revealed. The main factors affecting the content are analyzed. Areas of pollution are identified. On the basis of systematization, recommendations were given for further action

Key words: surface water, drainage water, natural water, man-caused water, gauging station, sulfates, Kovdor, quarry, sedimentation tank, tailings pond, MPC

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Voronezh State University»

УДК 628.355.2:579.017.8

Т.В. Беленькова, О.В. Колотова, Е. А.Карасев, К.Е. Заикина

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ И ИММОБИЛИЗАЦИИ БАКТЕРИАЛЬНОГО ШТАММА С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ БИОСОРБЕНТА

ДЛЯ ОЧИСТКИ ЛИВНЕВЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МАСЕЛ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Экспериментально определены условия лабораторного культивирования бактериального штамма, который является перспективным в качестве основы биопрепарата для очистки сточных вод от масел и нефтепродуктов: температурный оптимум для максимальной скорости роста и накопления биомассы, а также потребности в источниках углерода и азота, микроэлементах. В ходе исследований подобран оптимальный состав питательной среды. Исследована способность к утилизации дизельного топлива и отработанного масла. Подобран носитель для иммобилизации микроорганизмов

Ключевые слова: сточные воды, бактериальные штаммы, биопрепараты, жировые загрязнения, источники питания, иммобилизация, растительные отходы

Дождевые и талые воды уносят с собой большое количество загрязнений, находящихся на поверхности улиц городов и площадок предприятий. Масла и нефтепродукты являются одними из наиболее распространѐнных загрязнителей поверхностных водоемов, а в некоторых регионах также и подземных источников питьевого водоснабжения. Поэтому проблема очистки ливневых сточных вод от нефтепродуктов и масел продолжает оставаться одной из самых актуальных в водоотведении.

Вразработке новых методов очистки от перечисленных загрязнителей перспективным направлением является создание биосорбентов - материалов, совмещающих в себе возможность физико-химической сорбции нефти и ее биодеструкции под действием микроорганизмов. Особый интерес в качестве носителей (матриц) для микроорганизмов представляют материалырастительного происхождения, которые являются отходами производства. Деятельность агропромышленного комплекса Волгоградской области, на территории которой выращиваются и перерабатываются зерновые, подсолнечник, гречиха, приводит к образованию многотоннажных отходов, требующих утилизации. В литературе описаны примеры использования сорбентов на растительной основе и показана их способность высокой эффективностью извлекать нефтепродукты из поверхностных вод. Неоспоримым достоинством подобных препаратов является их низкая стоимость вследствие дешевизны сырья. Кроме того важным аспектом является и решение потенциальных экологических проблем, связанных с обычными способами утилизации отходов растениеводства - захоронением и сжиганием на полигонах.

Всвязи с вышесказанным, целью настоящего исследования стали подбор условий получения биомассы микроорганизмов, утилизирующихзагрязнения ливневых стоков, и изучение возможностей иммобилизации бактерий на носители растительного происхождения для дальнейшего получения биосорбента.

Для детального изучения с целью разработки основы биопрепарата, в результате экспериментов, проведенных с музейными культурами из коллекции лаборатории биотехнологии кафедры ПЭБЖ ВолгГТУ, был отобран бактериальный штамм ВГТУ-02, который был выделен из донных отложений Северного Каспия методом накопительных культур на селективной среде для липолитических микроорганизмов. Штамм ВГТУ-02 представляет собой короткие, одиночные и двойные, подвижные, грамотрицательные палочки.

152

С целью определения оптимального температурного режима лабораторного культивирования и дальнейшего применения в практике очистки сточных вод, изучаемые микроорганизмы выращивали при различных температурах. Для этого 0,1 мл бактериальной суспензии микроорганизмов с концентрацией 109 м.к./мл, приготовленной из суточной культуры, засевали в 5 мл жидкой питательной среды (№1), содержащей 1 % глюкозы, 1 % пептона, 0,2 % KH2PO4, 0,3 % NH4NO3, 0,05 % MgSO4 и 0,01 % FeSO4. Посевы инкубировали в течение 24 ч при температурах: 5, 16, 22, 30, 37, 40, 45 °С. Для оценки способности роста микроорганизмов при различных температурах применяли фотометрический метод, регистрируя оптическую плотность суточных бактериальных суспензий на приборе КФК-2-УХЛ-4.2, используя светофильтр 490 нм и кюветы с длиной оптического пути 5 мм. В качестве контроля использовали незасеянную микроорганизмами питательную среду [2].

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что оптимальной температурой для роста и накопления биомассы для штамма ВГТУ-02 является 37 ̊С (рис. 1).

Для проявления исследуемыми микроорганизмами максимальной деструктивной активности в отношении масел и нефтепродуктов необходимо обеспечить их источниками питания, макро- и микроэлементами. С этой целью на следующем этапе исследований изучались потребности бактерий в источниках питания. В ходе эксперимента готовили питательные среды с добавлением или исключением различных источников питания и микроэлементов. Составы питательных сред приведены в табл. 1.

Интенсивность накопления биомассы исследуемыми микроорганизмами оценивали, применяя фотометрический метод: определяли оптические плотности бактериальных суспензий в экспериментальных средах (в качестве контроля использовали соответствующую стерильную питательную среду) и рассчитывали коэффициент прироста биомассы по формуле (1):

где Dэксп.- оптическая плотность бактериальной суспензии в экспериментальной среде, Dконтр. - оптическая плотность бактериальной суспензии в контрольной среде.

Рис. 1. Оптическая плотность суточных бактериальных суспензий ВГТУ-02 при различной температуре культивирования

Зависимости коэффициентов К от состава питательных сред графически отображена на рис. 2. Представленные на рис. 2 данные свидетельствуют о том, что изучаемые микроорганизмы не нуждаются для своего роста в таких элементах как сера и бор. В то же время калий и железо незначительно, а магний существенно снижают скорость роста и накопления

153

биомассы бактериями. Добавление в среду культивирования цинка и марганца стимулирует рост бактерий. Цинк и железо в указанных концентрациях тормозят рост исследуемого штамма [1].

Задачей следующего этапа исследования стало определение оптимального содержания в питательных средах для культивирования изучаемых бактерий источников углерода и азота, с целью добиться максимальной скорости накопления биомассы. Для решения поставленной задачи готовили питательные среды с различным содержанием глюкозы и пептона. В качестве минеральной основы для приготовления питательных сред использовали среду № 11 (табл. 1), в которую добавляли различные сочетания глюкозы и пептона в концентрациях 5 -10 % (масс.). В результате было установлено, что для максимальной скорости роста и накопления биомассы изучаемым штаммом содержание глюкозы в питательной среде должно составлять 5 % (масс.), содержание пептона - 7 %.

Таблица 1 Составы питательных сред для исследования потребностей липидоокисляющих бактерий

в источниках питания и микроэлементах

Рис. 2. Зависимость коэффициента прироста биомассы (К, %) ВГТУ-02 от состава питательных сред

154

Таким образом, в результате серии экспериментов удалось определить, что оптимальной средой для культивирования штамма ВГТУ-02 является среда следующего состава: глю-

коза - 5 %; пептон - 7 %; KCl - 0,1%; NH4NO3 - 0,3 %; MgSO4 - 0,05 %; Na2SO4 - 0,009 %; CaСl2безв. - 0,01 %. В ходе следующего эксперимента была изучена динамика роста штамма ВГТУ-02 на средах, содержащих в качестве единственного источника углерода нефтепродукты. Полученная зависимость представлена на рис. 3.

Рис. 3. Динамика изменения численности ВГТУ-02 при утилизации отработанного машинного масла и нефти

Визуальная оценка культуральных жидкостей показала, что исследуемые бактерии успешно утилизировали нефть (1 % об.) и машинное масло (0,5-1 % об.), снижение концентрации субстрата в среде приводило к уменьшению скорости ростовых процессов, которые замедлились к 4 суткам культивирования. Для разработки технологии получения биосорбента исследовали способность бактерий штамма ВГТУ-02 к прикреплению на носители, представляющие собой растительные отходы сельскохозяйственного производства: лузга подсолнечника и пшеничные отруби.

Для этого отходы измельчали, классифицировали на виброситах и отбирали фракцию с диаметром частиц менее 0,1мм. Измельченные растительные компоненты стерилизовали в сухожаровом шкафу при температуре 160 °С в течение 1 ч.

Иммобилизацию микроорганизмов на растительные носители осуществляли методом статической адсорбции путем перемешивания взвеси микроорганизмов (109м.к./мл), приготовленной из суточной культуры, в фосфатном буфере (рН=7) и носителя на магнитной мешалке при скорости 100 об./мин и температуре 30 °С. Исходную концентрацию микроорганизмов определяли высевом взвеси на чашки с МПА. По истечении времени перемешивания производили высев надосадочной культуральной жидкости на МПА для определения остаточной концентрации микроорганизмов в суспензии. Количество иммобилизованных бактериальных клеток в % от исходного (Ки) определяли по формуле (2):

бактериальной суспензии.

Результаты эксперимента по подбору носителя для иммобилизации микроорганизмов представлены в табл. 2.

С целью разработки промышленной технологии производства сорбентов на основе растительных отходов была исследована возможность прикрепления микроорганизмов, выращенных глубинным способом в жидкой среде оптимального состава (выше). Выращивание

155

биомассы осуществляли в ферментере в течение 24 ч., после этого культуральную жидкость перемешивали на магнитной мешалке с измельченным носителем в течение 1 ч.

Таблица 2 Результаты исследования эффективности иммобилизации бактерий ВГТУ-02

на растительные материалы

Результаты эксперимента свидетельствуют о том, что эффективность иммобилизации ВГТУ-02 на подсолнечную лузгу сохранилась практически на том же уровне (83,17 %), а процент прикрепления клеток на пшеничные отруби снизился до 65,9 %. Таким образом, иммобилизация штамма ВГТУ-02 на подсолнечную лузгу имеет более стабильные результаты, что вероятно объясняется более богатым химическим составом данного материала.

В результате проведенных исследований определены оптимальные условия лабораторного культивирования штамма ВГТУ-02: температурный оптимум и состав питательной среды для накопления биомассы. Установлено, что штамм ВГТУ-02 успешно утилизируетнефть и машинное масло (1 % об.). Исследована возможность иммобилизации бактерий на носители, представляющие собой отходы растениеводства, и определено, что наиболее успешно происходит иммобилизация на подсолнечную лузгу, эффективность адгезии клеток составляет 81-83 %.

Литература

1.Беленькова Т.В. Оптимизация условий культивирования липолитически активных штаммов - основы биопрепарата для очистки жиросодержащих сточных вод [Электронный ресурс] / Т.В. Беленькова, В.С. Шевцова, О.В. Колотова // Научные труды Кубанского гос. технол. ун-та (Научные труды КубГТУ): электрон. сетевой политематический журнал. - 2017. - № 7 [по матер. I междунар. науч.-практ. конф. «Безопасность и ресурсосбережение в техносфере» (г. Краснодар, 6-7 апреля 2017 г.)]. - С. 124-133. - Режим доступа: http://ntk.kubstu.ru/file/1779.

2.Колотова О.В. Выделение и изучение липидоокисляющих микроорганизмов - обитателей Северного Каспия [Текст] / О.В. Колотова, И.В. Соколова, И.В. Владимцева, Т.В. Беленькова, В.С. Шевцова // Вестник Казанского технологического университета. - Казань: Изд-во «Казанский национальный исследовательский технологический университет», 2017. - Т. 20. - № 6. - С. 135-138.

ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет»

T.V. Belen’kova, O.V. Kolotova, Е.A. Karasev, K.Е. Zaikina

DETERMINE OF CULTIVATING AND IMMOBILLIZING CONDITIONS FOR BACTERIAL STRAIN USING AS BIOSORBENT BASE FOR PURIFICATION OF WATER OVERFLOWS FROM OIL AND OIL PRODUCTS

Experimentally defined the laboratory cultivation conditions of bacterial strain perspective as the base of biopreperations for oil and oil products water purification such as: temperature optimum for maximum growth rate and biomass accumulation, needs in carbon and nitrogen sources and microelements. The optimum growth medium composition has been chosen. Researched the ability for diesel fuel and waste oil recycling. The carrier for the microbial immobilization was identified

Key words: wastewater, bacterial strains, biopreparations, fat pollutions, power supplies, immobilization, crop residues

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Volgogradskiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet»

156

УДК 504.064.45

Ю.Н. Картушина, Г.А. Севрюкова, В.Ф. Желтобрюхов

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ РАСТЕНИЕВОДСТВА В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКОВ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ

Рассмотрены научные и технологические предпосылки рационального использования вторичных сырьевых ресурсов растениеводства, на примере отходов соломы зерновых культур. Определены современные тенденции их использования. Выявлено наиболее оптимальное направление - извлечение ценных природных компонентов - целлюлоза и лигнин

Ключевые слова: лигнин, отходы растениеводства, вторичные ресурсы

Волгоградская область относиться к наиболее развитым индустриальным регионам Российской Федерации. Одной из базовых отраслей еѐ экономики, активно развивающейся и вносящей существенный вклад в социально-экономическое развитие области, является агропромышленный комплекс. Его основу составляет сельское хозяйство, в частности выращивание зерновых культур (пшеница, рожь, ячмень, кукуруза). Но, при явном положительном экономическом эффекте, возделывание зерновых служит источником образования значительного количества растительных отходов - соломы, утилизируемой затем экономически и экологически не выгодными методами. Например, на 2017 год аграриями Волгоградского региона намолочено более 5,2 млн. тонн зерна, при этом количество образовавшейся в результате соломы составило около 4,16 млн. тонн [1].

С точки зрения опасности для окружающей среды солома относиться к 5 классу опасности (согласно Федеральному классификационному каталогу отходов), то есть является практически неопасным отходом. При этом большая еѐ часть размещается на специализированных полигонах, что требует дополнительных финансовых затрат и приводит к увеличению себестоимости зерна. Кроме того, объемы образования и свойства данного отхода (летучесть, пожароопасность) обусловливают необходимость разработки новых, более рациональных и экономически выгодных способов переработки.

Солому зерновых культур относят к классу возобновляемых источников биосырья. В Волгоградской области она в основном используется в качестве корма и подстилки для скота, как изоляционный материал в садоводстве. Не используемая солома уничтожается непосредственно на полях путѐм сжигания или запахивания в почву.

Сжигание относится к одному из самых экологически вредных способов утилизации. Помимо уничтожения ценного органического вещества, выжигания верхнего слоя гумуса происходит частичная «стерилизация» почвы, уничтожение полезных насекомых.

Захоронение соломы в почвенный слой увеличивает содержание в нем гумуса. Однако при этом происходит потребление свободного почвенного азота целлюлозо-разрушающими микроорганизмами, что чревато проблемами с азотным питанием последующей культуры.

В мире известно много различных способов переработки и использования соломы. Например, в Швеции функционирует котельная на соломе. Энергии от еѐ сжигания хватает для обеспечения теплом зерносушилки и отопления более 3 тыс. кв. метров производственных и жилых помещений. Котел устроен таким образом, что в него автоматически подается высушенная рубленая солома, состоящая на 70 % из пшеничных и на 30 % из рапсовых остатков. За сутки котел потребляет около 500 килограмм соломенного топлива [2].

Недостатком данного метода является дороговизна оборудования. Оно не запущено в серийное производство, поэтому необходимо заказывать специальный проект, что значительно увеличивает затраты. По оценкам владельцев котельной срок еѐ окупаемости - не менее 10 лет при условии постоянной штатной загрузки.

Известен способ переработки отходов растениеводства в топливные брикеты и пеллеты, в связи с тем, что солома обладает высокими энергетическими характеристиками. Теплотворная способность топливных брикетов из соломы составляет от 4000 до 5000 ккал/кг.

157

Данный метод широко используется целым рядом стран, таких как Дания, Швеция, Украина. В нашей стране производство и использование пеллет получило свое применение сравнительно недавно. В мире эта технология применяется с 1947 года.

Существенное достоинство такого топлива - его возобновляемость. Это качество есть

увсех природных ресурсов, в том числе и у газа, нефти, торфа. При этом срок возобновления

уотходов растительного сырья значительно меньше, огромные объемы соломы и ей подобных растительных остатков образуются каждую осень. Кроме того, выбросы от сжигания пеллет не влияют на создание «парникового эффекта» на Земле, что нельзя сказать про традиционные виды топлива.

При всех перечисленных достоинствах, данный метод обладает определенными недостатками: повышенной зольностью брикетов (из соломы - 5-6 %, из древесины - 0,2-1,0 %) и необходимостью установки специального оборудования для их сжигания, так как обычные котлы для газа или мазута здесь не подойдут.

ВСША и Бразилии распространен способ получения из соломы биоэтанола. В 2006 г. США опередили Бразилию, произведя 18,5 млн. т этого вида топлива из кукурузы и сорго. Благодаря этому штаты ежегодно экономят около 1,5 млрд. долл. на импорте нефти, несмотря на то, что стоимость этанола выше стоимости бензина. В России потенциальным сырьем для производства этанола является солома пшеницы, ржи и ячменя. Но при этом стоимость 1 литра спирта составляет более 50 рублей, что является экономически не выгодным.

Таким образом, перспективными являются методы переработки соломы, связанные с извлечением из нее ценных природных компонентов, таких как целлюлоза и лигнин. Например, пшеничная солома содержит 32 % целлюлозы, 18 % лигнина, 23 % пентозанов, 14 % гексозных гемицеллюлоз, 5,9 % растворимых в спирто-бензоле и 8,2 % золы [3]. Солома ржи имеет аналогичный состав: лигнина - 24,5 %, золы - 3,8 %, экстрагируемые вещества - 2,8 %, пентозаны - 31 %, целлюлозы - 32-38 % [4]. В связи с этим возникает необходимость поиска новых технологий извлечения из биомассы отходов растениеводства вышеуказанных соединений.

Целлюлоза является природным полимером, характеризуется большой механической прочностью и играет роль опорного материала растений, образуя стенку растительных клеток. Полученная из однотипного растительного сырья она обладает различными физикохимическими характеристиками. Специфические свойства позволяют использовать ее не только в целлюлозно-бумажной промышленности, но и в медицинской, фармацевтической отраслях. В Российской Федерации применяются сульфатный, сульфитный, нейтральносульфитный способы производства целлюлозы, при этом возникает угроза загрязнения окружающей среды щелоками, образующимися в процессе варки. Целлюлоза применяется в производстве бумаги, искусственных волокон, пленок, пластмасс, лакокрасочных материалов, бездымного пороха, взрывчатки, твердого ракетного топлива, для получения гидролизного спирта и других веществ.

Лигнин - сложный (сетчатый) природный ароматический полимер, который входит в состав наземных растений. Он обеспечивает герметичность клеточных стенок (для воды и питательных веществ) и благодаря содержащимся в нем красителям определяет цвет одревесневевшей ткани. Данное вещество нетоксично, обладает хорошей сорбционной способностью, используется во многих областях производства. Именно поэтому наибольший интерес представляет извлечение лигнина. В соломе зерновых культур его содержание составляет 1825 % от общей массы, выход зависит от способа получения и вида растительного сырья. Ежегодно в мире получается около 70 млн. тонн технических лигнинов. Условно считается, что лигнин является ценным источником химического сырья, но оно не всегда доступно с экономической и технической точки зрения. В настоящее время отсутствуют исчерпывающие технические решения по утилизации технических лигнинов.

Лигнин, полученный из соломы зерновых культур, может быть использован в качестве энергоносителя в производстве топливных брикетов и топливного газа с выработкой элек-

158

троэнергии в газопоршневых газогенераторах, а также в качестве котельного топлива. Актуально использование лигнина при производстве углей, сорбентов для очистки

городских и промышленных стоков, нефтепродуктов, сорбентов тяжелых металлов, а также сорбентов медицинского и ветеринарного назначения.

Существуют разработки использования лигнина в сельском хозяйстве, для приготовления органических и органоминеральных удобрений, структурообразователей для естественных и искусственных почв. Данное вещество можно использовать и как гербицид при возделывании некоторых культур (бобовых) [4, 5]. На данный момент известны способы получения пищевого продукта (ванилина) из гидролизного лигнина. Способ заключается в окислении лигнина кислородом воздуха при повышенных температурах и давлении в воднощелочном растворе с последующей нейтрализацией и экстракцией ванилина бензолом [6].

Доказана возможность использования лигнина в качестве ингибитора коррозии малоуглеродистой стали в нейтральных водных средах. Опыт работы ряда кирпичных заводов позволяет считать лигнин эффективной выгорающей добавкой. Он хорошо смешивается с другими компонентами шихты, не ухудшает ее формовочных свойств и не затрудняет резку бруса. Его применение наиболее продуктивно при сравнительно небольшой карьерной влажности глины. Лигнин может быть использован как порообразующая добавка в производстве теплоизоляционных и легких конструкционных керамических изделий [7]. Также он может применяться вместо опилок в производстве аглопорита. При введении лигнина улучшаются гранулометрический состав шихты (она более интенсивно и равномерно спекается) и условия охлаждения аглопорита на агломерационной машине. Добавка лигнина, увеличивая газопроницаемость шихты, тем самым снижает разрежение в вакуум-камерах ленточной агломерационной машины на 200 - 400 Па. Доказана возможность применения лигнина в качестве заполнителя ксилолитовых плит и других изделий.

Гидролизный лигнин может быть использован в дорожном строительстве в качестве наполнителя асфальтовых бетонов и сырья для производства лигниновых вяжущих. Асфальтовый бетон, наполненный лигнином, по основным показателям не уступает бетону, наполненному известняковым порошком.

Практический интерес представляет использование лигнина вместо формальдегида при получении полимеров фенолоальдегидного типа. Поликонденсацию фенола с лигнином выполняют при нагревании в присутствии серной кислоты [7]. По основным свойствам фе- нол-лигниновые полимеры, изготавливаемые в виде жидких резольных и твердых новолачных смол, близки к фенолоформальдегидным смолам. Жидкие смолы используются в производстве древесностружечных плит, слоистых пластиков и фанеры. Также из феноллигниновых смол изготавливают литьевые формы. На основе твердых смол новолачного типа могут приготавливаться пресс - порошки для получения вентиляционных решеток, электроарматуры, плитки для облицовки стен и покрытия пола.

Впроизводстве цемента лигнин можно использовать как пластификатор сырьевого шлама и интенсификатор измельчения сырьевой смеси и цемента. Дозировка лигнина в этом случае составляет 0,2-0,3 %. Раствор лигниновых кислот, полученных путем нагревания лигнина в водном растворе едкого натра в автоклаве при температуре около 180 °С, используют для получения специальных резин, которые наполнены вместо газовой сажи дисперсным лигнином, выделенным из щелочного раствора при его подкислении. Такие резины отличаются повышенной прочностью на разрыв и на истирание.

Таким образом, использование лигнинов в качестве сырья для получения различных продуктов и товаров весьма перспективно. Особенно интересным представляется получение новых видов лигнина с ещѐ не изученными свойствами и потенциально обладающими возможностью широкого спектра применения.

Врезультате комплексной переработки биомассы соломы зерновых культур для получения из неѐ ценного продукта с уникальными свойствами - лигнина будет решен ряд экологических, экономических, ресурсных проблем:

159

-уменьшение объема растительных отходов, подлежащих захоронению на полигонах

исоответственно уменьшение площадей, отчуждаемых под данный вид сооружений;

-решается экологическая проблема загрязнения окружающей среды, которая возникает при сжигании данного вида отходов;

-расширение сырьевой базы, за счет переработки во вторичное сырье отходов сельскохозяйственной отрасли;

-получение продуктов (сорбентов, композиционных наполнителей) пользующихся повышенным спросом;

-достижение ряда экономических эффектов, появление новых статей дохода в бюджете сельскохозяйственных регионов.

Литература

1.Комитет сельского хозяйства Волгоградской области [Электронный ресурс]. - Ре-

жим доступа: URL: http://ksh.volgograd.ru/current-activity/cooperation/news/159209/

2.Репортаж: Не жечь - можно: шведские фермеры делятся опытом утилизации соло-

мы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://bellona.ru/2013/12/12/reportazh-ne-zhech- mozhno-shvedskie-fer.

3.Лендьел П., Морваи Ш. Химия и технология целлюлозного производства / П. Лендьел, Ш. Морваи; перевод с нем. Ф.Б. Дубровинской: под ред. А.Ф. Тищенко. - М.: Изд-во «Лесная промышленность, 1978. - 544 с.

4.Писаненко Д.А. Химический состав различных фракций измельченных соломы и тростника / Д.А. Писаненко // Сб. тр. Укр. НИИ целлюлозной и бумажной промышленности (УкрНИИБ). - Киев: [б.и.], 1966. - Вып. 7. - С. 55–59.

5.Патент 2209196 Российская Федерация, МПК C05F011/00. Органоминеральное удобрение на основе гидролизного лигнина [Текст] / Б.К. Кузнецов, Н.М. Завальнюк; заявитель и патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью «Полифепан». -

2001131978/13; заявл. 26.11.2001 опублик. 27.07.2003.

6.Патент 2059599 Российская Федерация, МПК C07C47/58 Способ получения ванилина из лигнинсодержащего сырья [Текст] / В.Е. Тарабанько, Б.Н. Кузнецов; заявитель и патентообладатель: Институт химии природного органического сырья СО РАН. - 93026697/04;

заявл. 25.05.1993 опублик. 10.05.1996.

7.Дворкин Л.И. Строительные материалы из отходов промышленности: учебносправочное пособие / Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин. - Ростов-на-Дону: Изд-во «Феникс», 2007.

-368 с.

ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет»

Yu.N. Kartushina, G.A. Sevriukova, V.F. Zheltobryukhov

THE USE OF WASTE OF PLANT GROWING AS A SOURCE SECONDARY RAW

MATERIALS

Considers the scientific and technological preconditions for rational use of secondary raw material resources of plant growing, for example, waste straw of cereal crops. Determined by modern trends in their use. The most optimal direction is the extraction of valuable natural components – cellulose and lignin

Key words: lignin, waste of plant growing, secondary raw materials

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Volgograd State Technical University

160