Экологические аспекты конвективной сушки лиственничных пиломатериалов

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ ЛИСТВЕННИЧНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

Зарипов Ш.Г., Якушев В.В.

На основании проведенных экспериментальных исследований представлены данные, указывающие на загрязняющий эффект парогазовой смеси, выделяющейся из лиственничных пиломатериалов при конвективной сушке низкотемпературными режимами

On the basis of experimental studies presented data indicating that the contaminating effect of gas mixture evolved from larch lumber drying in convective low-temperature regimes

Введение

Конвективная сушка лиственничных пиломатериалов является обязательной технологической операцией при производстве изделий из древесины. Это достаточно сложный, энергоёмкий и длительный технологический процесс, который сопровождается выделением определённого объёма парогазовой смеси в воздушный бассейн.

Проблема определения качественного и количественного состава газовыделений при сушке древесины относится к категории малоизученных. В настоящее время среди специалистов деревообработки, занимающихся сушкой пиломатериалов, бытует устойчивое мнение, что с поверхности пиломатериалов испаряется только влага. Поэтому экологической проблемы сушки пиломатериалов не существует.

Такой экологический вывод не случаен, так как современные положения теории конвективной сушки основаны на физических принципах диффузии влаги в древесине. Поэтому движущей силой перераспределения по толще доски влаги является градиент влагосодержания.

Результаты комплексных исследований, проведённых в Лесосибирском филиале СибГТУ по проблеме кинетики сушки лиственничных пиломатериалов при конвективном нагреве, позволили сделать вывод о том, что движущей силой перераспределения влаги является парогазовая смесь, а не паровоздушная смесь, которая формируется в результате не только физических процессов, но и химических. В результате этих процессов из древесины выделяется парогазовая смесь, состав которой приводится ниже.

Целью приведённого в статье материала является обозначение экологической составляющей проблемы конвективной сушки лиственничных пиломатериалов низкотемпературными режимами.

Экспериментальные исследования.

Опытная сушка лиственничных пиломатериалов была проведена в полупромышленной сушильной камере. Объём высушиваемых лиственничных пиломатериалов составлял 1 м , толщиной 25 мм. разной ширины, длиной 2,0 м ... 2,15 м. Начальная влажность пиломатериалов равнялась 40 ... 45%. Температура в сушильной камере поддерживалась 44 ... 700С при относительной влажности воздуха 92 ... 95 % в начальный период и 85% - в конце.

Сушильная камера является прототипом сушильной камеры периодического действия СПВ - 62, уменьшенной в 3 раза. Сушильная камера оснащена автономным тепловым узлом, основу которого составляют 2 калорифера КСк 36. Нагрев теплоносителя осуществляется с помощью водогрейного котла. Циркуляция агента сушки производится двумя осевыми вентиляторами В012-300-5. Увлажнительной системы в камере не предусмотрено. В конструкции сушильной установки также не предусмотрены приточно-вытяжные каналы. Степень насыщенности агента сушки регулировалась с помощью осушителя. Конструкция осушителя позволяла переводить парогазовую смесь, выделяющуюся из древесины, в конденсат и впоследствии сливать в канализацию.

Обсуждение. Применение осушителя позволило использовать замкнутую систему циркуляции агента сушки, что дало возможность исследовать весь элементный состав парогазовой смеси, которая выделяется из древесины лиственницы при определённых температурах древесины.

Содержание парогазовой смеси исследовалось при температурах в сушильной камере 480С и 650С. Полученные данные анализов представлены в таблице 1.

Необходимо отметить, что элементный состав парогазовой смеси, формируемый в древесине лиственницы при сушке низкотемпературными режимами (^ < 1000С) (представленный в таблице 1), далеко неполный. В составе парогазовой смеси, выделенной из древесины лиственницы при нагреве до 840С, было обнаружено порядка 139 определённых структурных единиц.

Экспресс-анализ проводился методом ИК-спектроскопии. Было снято два типа спектров: 1 - ИК - спектр равновесных парогазов над конденсатом в газовой кювете относительно сухого воздуха камеры; 2 - ИК - спектр жидкого конденсата, нанесённого слоем определённой толщины на таблетку KBr, относительно чистого KBr. Оба спектра прилагаются как в общем, так и фрагментарном видах. Фрагмент области «отпечатков пальцев» ИК - спектра парогазов представлен с отдельной нумерацией максимумов пиков поглощения.

Как было сказано выше, в общей сложности на ИК - спектре парогазов в газовой камере пронумеровано и отнесено к определённым структурным единицам 139 пиков. На ИК - спектре конденсата на таблетке KBr всего 10 пиков.

Результаты экспресс-анализа.

1 В парогазовой среде присутствует смесь летучих с паром веществ с функциональными группами воды (в т.ч. кристаллизационной в гидратах), спиртов, фенолов, карбоновых кислот алифатического и ароматического рядов, а также непредельных соединений.

2 В области «отпечатков пальцев» ИК - спектра парогазов обнаружены полосы поглощения таких структурных единиц молекул, как: -С^; =C-H;-C-O-; NO2. В парогазах конденсата присутствуют соединения, в состав которых входят эти структурные единицы.

Таблица 1 - Результаты анализов парогазовой смеси

№ п/п Наименование элемента смеси Результат анализа пробы при температурах сушки, мг/дм 3 Сравнительный ана- Примечание

480С 650С лиз с природным фоном (р. Енисей), мг/дм 3

1 2 3 4 5 6

1 Нитрит - ион 0,03 0,04 0 Загрязняет

2 Ион аммония 9 9 0,3 Сильное загрязнение

3 Нитрат - ион 0 0,2 0,1 Загрязняет

4 Взвешенные 0 13 2 Загрязняет

5 ХПК 110 100 10 Сильное загрязнение

6 Фенолы 0,06 0,200 0,002 Сильное загрязнение

7 Формальдегиды 0,12 3,00 0 Сильное загрязнение

8 Железо 1,77 0,3 0,1 Не загрязняет

9 Водородный показатель рН 4,8 4,8 6,5-7 Кислая среда

10 Хлориды 2 5 1 Не загрязняют

11 Сульфаты 10 10 2 Загрязняет

3 Сахара в газовой смеси не обнаружены.

4 ИК - спектр конденсата на таблетке бромистого калия показывает наличие веществ с функциональными группами органических серосодержащих соединений, воды, спиртов, фенолов, карбоновых кислот.

Выводы.

1. Сушка лиственничных пиломатериалов при повышенных температурах относится к производству с определённым загрязняющим эффектом.

2. Одним из способов утилизации загрязняющих веществ, выделяющихся при конвективной сушке, являются конденсаторы.

Литература

1. Орлов, Д. С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: учеб. пособие для хим., хим.-технол. и биол. спец. вузов / Д. С. Орлов, Л. К. Садовникова, И. Н. Лоза-новская. - М.: Высш. шк., - 2002. - 334 с.