Оба метода, в своё время — произвели революцию в бумажной промышленности, внезапно обрушив цены на "деловую бумагу" (ранее производившуюся из высококачественного сырья) и подарили миру феномен дешевых книжек (со страницами "желтеющими от старости") и рассыпающихся со временем документов (примеси соединений серы — служат катализаторами, разрушающими целлюлозу "сульфитной" и "сульфатной" выделки). Современная "экономика говна" — родилась не вчера. Это — одни из первых в истории человечества товаров с "запланированным сроком самоуничтожения". Капитализм, мать его... Традиционная, не желтеющая бумага "ручной работы" (из льняных тряпок), с тех пор — стала "золотой".
Хромотографическая бумага — относится к "высшим сортам" целлюлозной продукции и по здравому размышлению — дешево стоить не может. Да и вообще, хорошая бумага — всегда стоила дорого. Но, что такое "дорого"? Не в бытовом, а в химико-технологическом смысле? Вот рабочая сила у меня, например, буквально бесценная. Это — я сама. Зато сырье — практически даровое. За окном — тайга до самого горизонта... Опять же — совершенно бесплатное электричество. Привычные расклады — полетели к черту. Например, воспетый экономистами принцип "особой выгодности крупных объемов производства". на самом деле он действует только для процессов требующих нагрева. Грубо говоря — объем варочного котла пропорционален кубу его линейного размера, а площадь поверхности (через которую происходит теплопотеря) — только квадрату. Поэтому, варить в щелоке древесную массу или плавить сталь выгодно в огромных резервуарах и это логично. Окупается даже необходимость "передела" низкосортного итога крупномасштабного процесса. В случае "наколенного" производства — расклады противоположные. Скажем число "переделов" должно быть минимальным. Идеально — получение готового продукта "в одну стадию". Размеры агрегата — должны быть "настольными". Зато, разрешаются "запретные приемы".
Химики "классической школы" — электричества не любят. Свет — ещё туда-сюда, тепло в виде электрической плитки или систему автоматического регулирования в форме электрической схемы — с трудом терпят. А вот прямое воздействие электрического тока на ход реакции — "харам" и табу... Если припереть к стенке, не знают многих тонкостей. А напряжение — дергает больно. Есть любители и знатоки электрохимии, но "ан-масс" — она "низкий класс, нечистая работа". Удел проклятых физиков с технологами. А пренебрежение "низкими уровнями строения вещества" — признак хорошего тона. Честно.
Уже упомянутый заведующий моей кафедрой — корпоративной брезгливостью не страдал. От него и я набралась... Под настроение — иногда рассказывал интересные вещи. О историческом пути отечественной химической науки, в частности. По его мнению, причина описанной "электробоязни" — в первую очередь, лютый дефицит электроэнергии, на протяжении десятилетий преследовавший российскую, а затем и советскую химическую промышленность. Сначала — отсталость. Потом — война и ещё раз война.
Сколько-то изобильной генерация электроэнергии стала только в конце 60-х годов. А отечественная школа "химического производства" к этому времени — успела сложиться. И "электриков" — там не жаловали. Итог — предсказуем. От вариантов модернизации целлюлозно-бумажной промышленности на основе новейших достижений электрохимии — производственники успешно отбрыкивались лет двадцать. До самого развала СССР... Доказательство — печальная судьба изобретателя "классического" способа электрохимического получения высококачественной целлюлозы, из любого сырья, в одну стадию, Валерия Жаркова. Он начал свою безнадежную "борьбу с системой" при Брежневе и протрепыхался до Путина. Без толку. Отрасль предпочла издохнуть в борьбе с импортной продукцией, но развиваться — не пожелала.
На словах — подобное бюзжание воспринимается, как "шумовой фон". Завкафедры — это знал лучше нас всех (студентов) вместе взятых и специально устраивал нам "демонстрационные опыты". Благо — обстановочка располагала. Пар изо рта и изморозь на стеклах внутри (!) аудитории — самое оно... Низкий ему поклон. Метод — работает! Когда приперло, так сразу вспомнились и сам Жарков, и его патент RU 2004663, на примере которого в головы вчерашних школяров вбивали основы прикладной органической химии. Удивить — победить! (кажется, великий стратег Сунь-Цзы сказал) Задним числом я понимаю, отчего методику так и не внедрили. Все "мозговые шаблоны" — вдребезги напополам. Кто это потерпит? Жарков, своими новациями — торжественно промаршировал по "любимым мозолям" у целой армии заводских технологов и толпы "серьезных ученых" (за всю жизнь не сделавших ни одного изобретения) из "профильных институтов" целлюлозно-бумажной промышленности СССР. Удивительно, как вообще живой остался.
В классической технологии целлюлозы — древесину грубо щепят и этим ограничиваются. Жарков доказал, что идеальным сырьем является не щепа, а стружка толщиной не более 0,5 миллиметра. Причем, от ориентации направления строгания, относительно волокон ствола дерева, можно заранее, не меняя принцип работы установки, задать тип волокон целлюлозы. "Короткий", "средний" или "длинный", почти как у хлопка... Температуру раствора, в котором происходит переработка стружки (о покушение на основы-основ!), Жарков рекомендует держать как можно ниже (близкую к "комнатной" или ещё лучше — охлаждать резервуар), так как "на холоду" все реактивы содержащие хлор и соляную кислоту работают лучше. Реакция идет "чище", а концентрация раствора остается высокой даже при атмосферном давлении.
Но самое главное кощунство — идеальная "масштабируемость" оборудования. Что малая, что громадная, что "настольная" установка — превращают измельченное растительное сырье, содержащее целлюлозу, в продукт неизменно высокого качества, зависящего только от "количества электричества", пропущенного через объем электролизера. Средний расход энергии — 1 кВт-час на килограмм сырья. При расходе менее 0,85 кВт-часа/кг — целлюлоза получается так себе. Хотя соответствует ГОСТ 14910-75. При расходе выше 1,2 кВт/часа/кг — на выходе высшие сорта "беленой целлюлозы" с низкой зольностью. В один проход! Без промежуточной подготовки и отбора загружаемой массы! Из любого сорта древесины!
Современные виды промышленной целлюлозы и патент Валерия Жаркова RU 2004663
Короче, там типичная "закрывающая технология", в сочетании с не менее "закрывающим патентом" и оскорбительной независимостью инициатора. Что бы было совсем понятно — надо сравнить. Электролизный метод получения алюминия — требует израсходовать примерно 16 кВт-часов на килограмм готового продукта. Это много... Для получения из расплава поваренной соли килограмма натрия — надо примерно 15 кВт-часов, для килограмма "бертолетовой соли" — 7 кВт-часов электроэнергии. Килограмм высококачественной целлюлозы — "стоит" не более 2 кВт-часов. В природной древесине её чуть больше половины, 50-55% "сухого веса". Попутно тратится некоторое количество воды и соли. Сколько именно — зависит от выбранного режима работы установки, температуры раствора и требуемой степени очистки...
В чем секрет? Традиционная химия предпочитает последовательное приближение к цели. Провели реакцию, проверили результат, промыли-подсушили-отсортировали и только потом, работаем над полупродуктом дальше. Жарков шел от обратного. Зная, что целлюлоза сравнительно стойкое вещество — он убил кучу зайцев одним выстрелом. После загрузки стружки в электролизер и её заливания соляным раствором — включают постоянный ток и "мешалку". Начинается электролиз хлористого натрия. Довольно быстро там образуется термоядерная смесь из едкого натра, соляной и хлорноватистой кислот, хлора, кислорода, гипохлоритов и хлоратов, разъедающих и растворяющих в себе любую нестойкую органику, а собственно целлюлозу — отбеливающих до "химической чистоты", так как она в указанной смеси как раз и не растворяется. Причем, будучи тяжелее воды — оседает на дно электролизера, в то время, как не разложившиеся частицы щепы — продолжают плавать сверху. Промывать готовый продукт — можно простой декантацией. В смысле — слил грязный раствор, налил воды, поболтал, дал целлюлозе осесть и заново слил грязный раствор. Не надо ни хитрых фильтров, ни сложных способов разделения... Фантастика.
Патент Валерия Жаркова RU 2004663
И отдельно (раз затронула тему) добавлю про "аппаратное оформление" процесса. При комнатной температуре и ниже, в качестве посуды для электролиза древесины по способу Жаркова можно использовать любую полиэтиленовую емкость (хоть ведро, хоть миску или тазик). Полистирол, конечно, лучше. Он не такой мягкий и дольше сопротивляется истиранию стружкой. А вообще, если жалко посуду, бодяжить целлюлозу электрохимическим методом можно абсолютно в любой емкости. Достаточно сунуть в неё кусок толстой полиэтиленовой пленки от упаковочной тары. Мешка или рулонного материала, что в руки попадется. Но тогда надо следить в оба! На сгибах полиэтиленовая пленка трется охотнее всего. В качестве эксперимента — был испробован "лавсан" (по-буржуйски "майлар") от рекламного плаката и тот же самый "лавсан" из рулона электроизоляции (честно спертый на развалах "склада под открытым небом", пока никто не видел). Несколько циклов — выдержал, потом — начал желтеть и был выброшен...
Платиновые электроды на производство массового продукта тратить показалось жалко. В ход пошли самые обыкновенные графитовые щетки от судовых электродвигателей. Тяжелые и здоровые, как куски черного мыла, отрастившие себе медные "хвостики".. Спасибо "шефам" с БДК "Оленегорский горняк". Зачем они годами копили это барахло — люди объяснить не смогли. Скорее всего, машинально. К каждому "коллекторному" электромотору (которых на военном корабле мно-о-го) — полагается ЗИП. В числе прочего — запасные щетки. Двигатели меняют, а старые щетки — остаются. Выбросить жалко. Так что, аккурат в промежуток между закрытиями "дыры" — прибарахлилась. Как выяснилось — почти вовремя.
Специальные сплавы, применяемые для электролиза хлоросодержащих растворов, здесь, к сожалению, недоступны... Ни платино-титановых, ни титаново-рутениевых электродов, в обозримой перспективе — ждать не следует. Выход, тем не менее просматривается и с бойфрендом Ленки — мы его предварительно обкашляли. Коллега. У него в электролизере на "бомбо-складе" пудами нарабатываются хлораты. А как наладить производство самодельного электротехнического графита — пусть болит голова у Ахинеева. Зато "кремнистый чугун" — материал старый, прославленный и в ряде случаев незаменимый. Хотя гадость — ещё та. Устойчивый к условиях "хлорного" электролизера сплав — должен содержать не менее 17-18% кремния. По твердости и хрупкости — это уже не металл, а "керамика" и обрабатывается только наждаком. Зато, можно получить годный слиток хоть на коленках, в простейшей форме. Добавив в классический "термит" щедрую дозу песка. У нас в Питере, этим "термитным способом", до сих пор сваривают лопнувшие трамвайные рельсы... Понятно, что для хромотографической бумаги, полученная в электролизере с чугунными электродами целлюлоза — не годится. Примеси соединений железа. Но, для всего остального (перечислять просто лень) — самое то... Одна из основ современной цивилизации!
Патент Валерия Жаркова RU 2004663
Всё сказанное выше только присказка... Сказка началась после самых первых скромных успехов. Во-первых, мне очень быстро надоело собственноручно исполнять полный технологический цикл производства, от переработки в электролизере щепы, до сушки готовых бумажных кружочков. Во-вторых, я не смогла удержаться. Похвасталась Кротову. Всем остальным знать рано, а этот товарищ — проверен в деле, и тайну хранить умеет, и помощь может оказать. Опять же, в его "хозяйстве" не трудно, без лишнего шума отладить опытное производство. Не сотнями граммов, а килограммами и центнерами. Опыт полупромышленного выпуска бертолетовой соли, стеарина и "хлоратита" — таки очевидное достижение...
Как же, как же... "Нам не дано предугадать, как наше слово отзовется..." Что лично для меня означает слово "целлюлоза"? Полезный расходник, основное вещество для стеблей и листьев всевозможной "флоры", теоретически — главный источник калорий ("дрова" во всех смыслах) для нашего скромного технического уровня. Топливо, строительный материал, сырье. В перспективе (если повезет и вытянем процесс получения "гидролизной" глюкозы) — человеческая еда... Потом — спирт и каучук...
А господин главный взрывотехник, при словах "целлюлоза, чистая для анализа", повел себя странно. Подпрыгнул, как ужаленный в задницу, аж глаза загорелись адским огнем. Все забросил и сразу рявкнул — покажи! Ну, показала и рассказала. В частности, о трудностях отработки процесса, если требуется действительно "продукт высокой чистоты". Договорились, что пробовать масштабировать мои "наколенные опыты" надо без лишнего ажиотажа, что бы не опорочить идею "топорной" реализацией. О наивности надежд (заглавными буквами написанных на физиономии) "как-нибудь быстренько" получить из "длинноволокнистого сорта" целлюлозы годный пироксилин — говорить не стала. И так всё понятно.
Сначала, дело продвинулось быстро. Пара толковых солдатиков, по рисунку моей, уже образцовой установки — соорудили увеличенный (и ухудшенный) её вариант. Потом — закрутилась... Ещё через неделю — Кротов попросил самую большую воронку Бюхнера, которая у меня отыщется. Выдала ему номер 6, диаметром 215 миллиметров. Мне оно — без всякой пользы, а у него — вдруг что-то получится?
Сразу, разумеется, не получилось. Первую, вторую и третью партию бумаги, нахально претендующей на гордое звание "хромотографической", я с чистой совестью использовала "по прямому" (и единственному) для неё назначению. Разодрав сверток и щедро презентовав служивым большую часть. Ничего, мягкая... Четвертую и пятую — довела до приемлимого состояния сама, понимая, что "тройной дистиллят", в пещерных условиях и без фирменного перегонного аппарата — даже из воды озера Байкал, получить невозможно. А там — само пошло. Благо, что массовый непрерывный выпуск любой продукции — позволяет, не спеша, "вытягивать качество". Без всякой науки, просто точно подбирая режим работы.
Пустая пачка-контейнер с маркировкой "Whatman" понемногу стала наполняться заново. Обрезки бумажных кругов, уже после своей собственной химической обработки, я начала перемолачивать в "микрокристаллическую" фракцию, так как хромотографическую колонку — тоже чем-то набивать надо...
Скандал грянул на пустом месте... Трагическое отсутствие привычного "пипифакса", с началом зимы стало реально досаждать. Никто не подумал, что снег в Прибайкалье XVII века — осенью ложится сразу и на всю оставшуюся зиму. Потом — никаких оттепелей, только растет высота сугробов. Почти привычный ягель и прочий мох — остался под ними до весны (мая месяца). Сюрприз. Пресловутых подшивок газеты "Правда" (откуда солдаты "срочники", при Союзе, нелегально добывали "подтирочный материал") в расположении не сыскать, а дергать страницы из бумажных книжек (особенно, технических справочников) — реальное преступление. Лопухов в зимней Сибири — нет, а оберточная или упаковочная бумага от ящиков с оборудованием, мягко говоря не совсем то. Мусульманский обычай ходить в отхожее место с кувшинчиком воды — энтузиазма не вызвал. В условиях перманентных желудочных расстройств — беда... Над американцами, жестоко страдающими по данному поводу в полевых условиях — у нас принято смеяться. По Интернету... Уверяю вас — ничего веселого. Сами попробуйте и тогда хохочите до упаду. Большинство наших — чистые горожане. А город растительностью традиционно беден. Использовать же, в качестве "подтирки", декоративные растения, с газонов и клумб — я никому не посоветую. Они хоть и красивые, но через одно — едкие или ядовитые. Если что — не всякий проктолог с болячкой справится.
