Способы выделения жирных кислот из соапстоков

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Способы выделения жирных кислот из соапстоков Абдикамалова А. Б.1, Шарипова А. Ш.2, Артикова Г. Н.3, Сейтназарова О. М.4, Исмайлов Б. М.5

'Абдикамалова Азиза Бахтияровна / Abdikamalova Aziza Bahtiyarovna — ассистент;

2Шарипова Айша Ибрагимовна /Sharipova Aysha Ibragimovna — кандидат химических наук, доцент, кафедра физической и коллоидной химии;

3Артикова Гулзор Нарбаевна / Artikova Gulzor Narbaevna — ассистент, кафедра общей и органической химии;

4Сейтназарова Оксана Муратбаевна / Seytnazarova Oksana Muratbaevna — ассистент, кафедра физической и коллоидной химии;

5Исмайлов Бaхтияр Муратбаевич / Ismailov Bahtiyar Muratbaevich — ассистент, кафедра общей и органической химии, Каракалпакский государственный университет, г. Нукус, Республика Узбекистан

Аннотация: изучены физико-химические характеристики соапстоков и исследованы закономерности взаимодействия мыльных растворов с серной кислотой. В результате исследований установлены оптимальные параметры процесса, обеспечивающие максимальное извлечение жирных кислот из получаемых продуктов.

Abstract: physico-chemical characteristics soapstock are studied and the regularities of interaction of soap solutions with sulfuric acid are researched. As a result of researches the optimum process parameters are installed for maximum exstraction offatty acids from the resultant solutions.

Ключевые слова: соапсток, жирные кислоты, госсипол, смола. Keywords: soapstock, fatty acids, gossypol, resin.

В производствах хлопкового масла и жирных кислот в зависимости от технологической схемы и способов выделения основных продуктов образуется множество вторичных продуктов и отходов [1, 2]. Обработка жиров растворами щелочи (химическая рафинация) является одним из наиболее распространенных методов. В результате химической рафинации образуются нерастворимые в нейтральном жире соли, мыла, водные растворы. Образовавшуюся мыльную массу называют соапстоком, которая обладая высокой стабилизирующей и абсорбционной способностью, увлекает из жира значительную часть примесей [3]. Соапсток экстракционных хлопковых масел содержит нейтральный жир, жирные кислоты, госсипол и продукты его превращения. Именно госсипол и продукты его превращения затрудняют использование соапстока в мыловаренной промышленности.

В настоящем исследовании был использован хлопковый соапсток Ходжелинского масложирового комбината (Республика Каракалпакстан), Здесь образовавшийся соапсток не перерабатывается, а отгружается в другие области Узбекистана. Поэтому, исследование процессов извлечения жирных кислот (ЖК) и госсипола соапстока для их использования в различных отраслях промышленности представляет научный и практический интерес.

Основной целью исследований является изучение и оптимизация процесса выделения из соапстока в свободном виде сырых жирных кислот (СЖК) и госсипола для использования их в важных отраслях промышленности для обеспечения уменьшения количества вредных выбросов в окружающую среду.

В качестве критерия оптимизации выбран выход ЖК в расчете на теоретически возможный, рассчитанный по содержанию кислот. Выход госсипола определяли после экстракции ЖК из смеси бензином. Для достижения поставленной цели были изучены физико-химические характеристики соапстоков и исследованы закономерности взаимодействия мыльных растворов с серной кислотой. Эксперименты по изучению механизма взаимодействия соапстоков с серной кислотой проводили на установке периодического действия, представляющей собой реактор с мешалкой, подогревом, обратным холодильником и дозатором для подачи реагентов. Содержание мыла и ЖК в соапстоке после щелочной обработки определяли по модифицированной методике ГОСТ 5480-59. Кислотное число установили по ГОСТ 5476-80. Концентрацию водородных ионов измерили с помощью иономера марки И-160МИ. Массовую долю ЖК определяли методом жидкостной хроматографии. Реологические свойства соапстока и госсиполовой смолы исследовали на ротационном вискозиметре ВСН-3. Оценку результатов и их достоверности осуществляли с использованием системы компьютерной алгебры «Mathematica-10».

Соапсток имеет следующие показатели: цвет от темно-коричневого до светло-коричневого, консистенция при 20°С мазеобразная; содержат 57 % общего жира, 18,2 % нейтрального жира, 5,8 % нежировых веществ, 19,0 % влаги. Средний состав жирных кислот соапстока: С14-1,63 %, С16-48 %, С18-21,4 %; средняя молекулярная масса 276. Способ выделения ЖК и госсипола осуществлялся следующим образом. Его разбавляют водой до концентрации 10-25 %, нагревают острым паром до 100-130оС. Гидролиз проводился в течение 1 часа. После охлаждения в смесь добавляли расчетное количество раствора серной кислоты. Разложение осуществляют при температуре 80-90оС в течение 10-20 мин. Реакционную смесь направляют в отстойник, где происходит разделение смеси на два слоя. Верхний слой, состоящий из жирных кислот, промывают от следов сульфата натрия, а также серной кислоты и подают на дистилляцию. Полученная сульфатная вода используется для получения товарного сульфата натрия.

Влияние температуры и концентраций растворов на процесс выделения ЖК и госсипола приведено в таблице.

Проведенные исследования показали, что предварительное расщепление соапстоков гидролизом позволяет увеличить глубину разложения триглицеридов, что в свою очередь способствует увеличению концентраций свободных ЖК. При изучении воздействия температуры обнаружилось, что наибольший выход ЖК обеспечивает проведение процесса гидролиза в интервале 110-1150С, а процесс разложения идет эффективно при температурах 85-900С. Концентрация омыляемой фракции перед разложением, концентрация раствора серной кислоты и его избыток оказывает влияние на выход продукта. Для предлагаемого нами метода выделения оптимальными параметрами являются: температура гидролиза 110-1150С, разложения 900С, концентрация соапстока 14-16 %, концентрация раствора серной кислоты 10-12 %. Избыток серной кислоты не требуется или не должен превышать 5 %, т.к. он понижает выход ЖК. Такие условия проведения процесса обеспечивает выход ЖК в количестве 80-85 % от их содержания в исходном соапстоке, а госсипол, как свободном, так и в связанном виде, извлекается в количестве до 60 %.

Таблица 1. Влияние температуры и концентраций растворов на процесс выделения ЖК и госсипола

Температура процесса гидролиза Температура процесса разложения Концентрация раствора серной кислоты, % Концентрация раствора соапстока, % ,ы т о л ы \0 %

с й § ^ & ° е с к о т ы ю а рН кислотной вод Выход ЖК, % Выход госсипола,

5 10 3,5 51 32

100 80 5 5 15 2,4 54 38

15 10 3,6 60 44

15 15 2,5 62 42

5 10 3,5 56 33

100 100 5 5 15 2,2 60 38

15 10 3,6 64 41

15 15 2,3 61 40

5 10 3,4 52 33

130 80 5 5 15 2,1 54 28

15 10 3,3 58 38

15 15 2,2 60 35

5 10 3,2 48 31

130 100 5 5 15 2,1 49 28

15 10 3,1 60 34

15 15 2,1 57 33

5 10 2,5 67 38

100 80 15 5 15 1,9 61 31

15 10 2,6 80 50

15 15 1,9 73 45

Литература

1. Макаров С. В. Принципы экологии и ресурсосбережения в масложировой промышленности: учеб. пособие / С. В. Макаров, Н. В. Степычева, Т. Е. Никифирова. Иван. гос. хим.-тех. ун-т. Иванова, 2011. 240 с.

2. Селиванов С. Е. Утилизация отходов соапстоков / С. Е.Селиванов, М. И. Кулик. М.: Дрофа, 2008. 239 с.

3. Горелова О. М., Кравченко Н. И. Исследование возможности переработки жиросодержащих отходов производства, растительных масел. Ползуновский вестник. № 4. Т. 1, 2015. С. 68 - 72.

Перспективы изучения химических свойств физиологически активных соединений. Количество йода в почве Ходжаёрова Г. Р.1, Мамадиярова Х. С.2

'Ходжаёрова Гузал Рустамовна / Hodjayorova Guzal Rustamovna — преподаватель, кафедра физики и химии;

2МамадияроваХолида Сохибовна /Mamadiyarova Holida Sohibovna — кандидат технических наук, доцент, Самаркандский сельскохозяйственный институт, г. Самарканд, Республика Узбекистан

Аннотация: объясняются геохимическая роль йода в почве, причины высокой концентрации этого элемента под водой и в почве. Показано состояние йода в почве, связь его усвоения растениями, распределение йода в почве и степень распространения в регионах.

Abstract: explained role geochemical iodine in the soil causes a high concentration of the element under water and in the soil. Displayed status of iodine in the soil, the relationship of its assimilation by plants, distribution of iodine in the soil and the extent in the regions.

Ключевые слова: геохимия, изоморф, полигамиды, элемент биофиль, хлорид-иллит, торф, йодид, йодат, перйодат.

Keywords: geochemistry, isomorphic, polygamies, Biophilia element, chloride illite, peat, iodide, iodide periodate.

С геохимической точки зрения относительное количество йода в земной коре, несмотря на близость к брому очень небольшое. Его концентрация во многих горных рудах бывает в диапазоне от 0,01 до 6 мг/кг. В органически богатом сланце (горная порода) содержание йода бывает самым высоким. Йод производит несколько независимых малосоставных соединений, но участвует в качестве изоморфа во многих соединениях. Йодиды некоторых из металлов [AgJ, CuJ, Cu(OH)JO3], таким образом, полигамиды, йодаты и перйодаты йода входят в число известных минералов. Предметом многочисленных дискуссий является вопрос о том, что в некоторых отходах нитрата присутствует большое количество йода, особенно в чилийской селитре (до 400 мг/кг, в среднем 200 мг/кг). Это приводит к вероятности изменения строения атома йода.

Все соединения йода легко плавятся, поэтому в результате распада горных руд, отделяется большое количество йода. Выяснилось, что растворенный йод, переходит в океан через поверхностные воды. Тем не менее, йод, углерод, органические вещества и глинистой почвы путем поглощения в природу своего влияния.

Во многих случаях геохимическая роль йода как элемента биофиль определяется его участием в биологических процессах. Причина высокой концентрацией этого элемента в подводных отходах и в почве связана с интенсивным поглощением йода планктонами и органическими веществами. Количество йода в подводных отходах прямо пропорционально количеству органического углерода. По сведениям Принса и Калверта [2] количество йода в отходах с восстановительными свойствами больше, чем в окислителях.

Вероятность присутствия йода в почве в виде минералов очень низка. Связь йода с оорганическими веществами, жидкими оксидами железа и алюминия и глинистыми минералами хлорид-иллитной группы отмечена в ряде научных работ. В работах Селезнева и Тюрюканова [3], а также Уайтхеда показано, что большинстве случаев поглощение йода в почве вызвано органическими веществами. Таким образом, йод в основном собирается в верхних слоях почвы.

Влияние состояния йода в реакциях почвы различно. Органические вещества, водные оксиды железа и алюминия и схожие с кислотами болотной грязи положительно влияют на поглощение йода в компонентах почвы. С другой стороны, йод накапливается в щелочной почве. Например, количество йода на территории