Экологические проблемы переработки древесины

Лес промышленности России - сложный многопрофильный, многоотраслевой комплекс, включающий в себя лесозаготовительную и целлюлозно-бумажную отрасли, производство пиломатериалов, деревообработку, лесохимию. Весьма широк и многообразен перечень продукции выпускаемой предприятиями и организациями отраслей. Это древесина деловая, лесоматериалы, круглые дрова для гидролизного производства и изготовления древесных плит, щепа технологическая пиломатериалы, плиты древесностружечные и древесноволокнистые, фанера, целлюлоза, бумага, паркет, спички, картон, мебель, обои, транспортная тара и т.д.

Отдельные технологические процессы сопровождается повышенным выделением вредных веществ в воздух рабочей зоны и неблагоприятными микроклиматическими условиями. В цехах по производству мебели в воздушную среду поступает целый комплекс вредных веществ, содержащихся в лакокрасочных материалах, клеевых композициях, пропиточных смолах. Древесина содержит органические и неорганические вещества. В состав органических веществ входит 49-50 % углерода, 43-44 % кислорода, 6-7 % водорода с азотом. Содержание органических веществ в древесине хвойных лиственных пород различно. В древесине хвойных пород содержится 46-58% целлюлозы, 28-30 % мякина, 20-23 % гемицелюлозы у лиственных соответственно 39-52 %, 20-24 %, 23-33 %.

Целлюлоза - высокомолекулярное соединение. Гемицеллюлозы по своему химическому составу близки к целлюлозе, но в отличия от нее обладают меньшей химической стойкостью, легко гидролизуются и растворяются в разбавленных щелочах и кислотах. В мякине, сложном ароматическом соединении, углерода содержится более 60-66 %, чем в целлюлозе (44-45 %).

Сложные органические дубильные вещества содержатся в древесине и коре многих древесных пород и защищают от бактерий и грибов. В древесине дуба и каштана дубильные вещества составляют 5-7 %, коре ели 7-12 %, ивы 8‑12 %, лиственницы 10-15 %, пихты 7-15 %, сосны 6-9 %. Смолы (ПДК 0,2 мг/м³) - твердые вещества, нерастворимые в воде, но размягчающиеся при нагревании, легко окисляются на воздухе и становятся хрупкими. При подсечке сосны, лиственницы, кедра, ели выделяется смола (живица), которая содержит скипидар и канифоль.

Эфирные масла (ПДК 10 мг/м³) летучие вещества, обладающие запахом, не растворяются в воде, но легко извлекаются различными органическими растворителями (бензин, спирт), а также отгоняются горячим водным паром. Наибольшее количество их содержат хвоя, шишки и листья. Летучие эфирные масла обладают фитонцидностью, т.е. способность убивать микробов, находящихся в воздухе или воде. Эфирные масла применяют в медицине, парфюмерии и пр.

Неорганические вещества (зола ПДК-2мг/м³), получаемые при сжигании древесины, составляют 0,2-1,7 % ее массы. Химический состав золы у различных пород неодинаков, она содержит кальций, калий, натрий, магний, серу и фосфор и др.

Свойства древесины определяется содержанием - дубильных смол, эфирных масел, минеральных веществ, пектинов, жиров их содержание зависит от вида места роста, времени года и возраста дерева. Количество вредных веществ, содержащихся в тропической древесине, значительно выше, чем в древесине умеренных широт.

При контакте со свежезаготовленной древесиной наиболее неблагоприятное воздействие на работающих могут оказать смолы, значительное количество которых, содержится в древесине лиственных тропических пород. Попадание веществ на кожу вызывает их заболевание, причиной которого является продукты окисления терпентиновых масел и ненасыщенные смоляные кислоты. Их наличие в атмосфере цеха может привести к развитию у работающих различных аллергических заболеваний. Неблагоприятное воздействие на кожу могут оказать дубильные и красящие вещества, содержащиеся в значительных количествах в древесине тропических пород. Многие сорта тропических пород содержат сапонины - вызывающие дерматозы. В некоторых породах содержатся кардиологические стероиды, которые оказывают влияние на нервную систему и деятельность сердечных мышц. К наиболее токсичным алкалоидам относятся: стрихнин, кофеин, цититин, хинин. Они вызывают появление у работающего тошноты головной боли, оцепенение, в редких случаях может быть обморок и признаки паралича. Белки и аминокислоты вызывают астматические заболевания, а цианистый водовод, может быть причиной тяжелого нервного расстройства. Неблагоприятное воздействие древесных пород вызывает раздражение слизистых оболочек глаз и носа ведет к развитию коньюктивитов и ринитов, возникновению кожных заболеваний (контактная экзема) аллергический проявлениям, а также общим расстройством организма.

При монтаже деревянных изделий часто используют клеи-расплавы и универсальные клеи, загрязняющие воздушную среду стиролом, инденом, кумароном, изоцианитами. Из большого количества связующих, применяющихся на предприятиях деревообрабатывающей промышленности, наиболее распространены смолы и клеи, в составе которых содержится свободный формальдегид (ПДК-0,5 мг/м³). Выделяясь из смол и клеев в процессе технологических операций, а также из готовых изделий, он оказывает высокотоксичное воздействие и является определяющим вредным фактором в цехах, по производству мебели. Уровень загрязнения воздушной среды в основном зависит от содержания свободного формальдегида в смоле и клее.

При облицовывании изделий в воздух может поступать до 15 % свободного формальдегида, содержащегося в смоле, в процессе нанесения клея до 20 % и при облицовывании кромок - до I0-12 %. Длительное воздействие формальдегида на работающих приводит к функциональным нарушениям печени, желудочно-кишечного тракта и другим заболеваниям. Содержание свободного формальдегида в смоле и клее свыше 1 % приводит не только к загрязнению воздушной среды, но и к выделению формальдегида из готовых изделий. С учетом этого для ряда изделий устанавливают предельную насыщенность соответствующими связующими и лаками.

Основные биологически активные компоненты воднодисперсионных клеев, обладающие общетоксическим действием, являются винилацетит, дивинил. При изготовлении изделий из древесины используют клей ПВА на базе поливинилового спирта (ПДК-0,5 мг/м³).

7.7.1 Проблемы экологически безопасной утилизации отходов древесины

Основными отходами переработки древесины являются кора, опилки, стружка, пыль, смолы и растворимые органические соединения.

Объем коры по отношению к объёму ствола в среднем составляет около 12%. Кора до сих пор является отходами производства, не нашедшего полного промышленного использования. Причиной является своеобразное высокая влажность, повышенная зольность, загрязнение различного рода неорганическими включениями, затрудняющими её переработку. Вместе с тем кора, особенно её лубяной слой, содержит большое количество весьма ценных компонентов. В настоящее время ее сжигают, используют в качестве субстрата для получения удобрений, для мульчирования почв, изготовления сухой подстилки для скота. Кора содержит смолы и другие экстрактируемые водой вещества, губительно (при 1-2 мг/л) действующие на флору и фауну водоемов. При анаэробном брожении осевших на дно водоемов частиц коры выделяется метил, сероводород, углекислый газ при одновременном снижении концентрации кислорода в воде. В таких условиях икра, мальки и рыба гибнут от удушья. По данным обследования ВПИИБа, доля коросодержащих вод составляет10‑12% от общего количества производственных стоков. Загрязнения, сбрасываемые в процессе подготовки древесины, отнесенных к 1м³, достигает 4-5 кг, концентрация взвешенных веществ в стоках составляет 800-1200мг. Сточные коросодержащие воды характеризуются слабокислотной реакцией и содержанием большого количества мелких трудноотделяемых взвесей с низкой плотностью. В цехах подготовки древесины производится только механическая очистка стоков. Для этих целей применяются различные фильтры, действие которых основано на фильтровании стоков через мелкую сетку. Кора содержит значительное количество смолы, способной эмульгировать в воде и вновь коагулироваться в капли, которые оседают на стенках оборудования и особенно на фильтровальных сетках, уменьшая их живое сечение. Из числа металлических сеток бронзовые сетки удерживают наибольшее количество смолы. Поэтому в последние годы взамен сеток из фосфористой бронзы делают попытки применить сетки из незасмаливающегося синтетического материала - сарана. Вода, поступающая на фильтры, содержит до 1000 мг/л сухих, в том числе 420 мг/л органических взвесей. После очистки на фильтрах содержание сухого вещества в воде снижается до 400 мг/л. Количество растворенной органики снижается до 70мг/л.

Воздействие древесной пыли на работающего может привести к заболеваниям органов дыхания, кожных покровов и глаз. развитию у работающих пневмокониоза и пылевого бронхита.

Мелкие пылевые частицы способны химически воздействовать с биологической средой организма благодаря им: большой удельной поверхностью.

При шлифовании и полировании лаковых покрытий образуется пыль лакокрасочных материалов с содержанием; абразивных частиц. Такие токсические химические вещества, как фенол и формальдегид, содержатся в древесной пыли, которая образуется при механической обработке древесностружечных изделий. Наиболее опасна пыль тропических деревьев.

Большое влияние на характер опасности оказывает размер пыли. Установлено, что пыль с размером 1-2мкм и менее, глубоко проникают в дыхательную систему, оказывают аллергическое воздействие.

Действующая в настоящее время норма на содержание древесной пыли в воздухе, равна 6 мг/м³ не учитывает токсические свойства пыли тропических пород и требует корректировки и не должна превышать 1мг/м³.

Отходы пока используются недостаточно полно и рационально. Чаще всего они сжигаются. В настоящее время на долю лесопильного производства приходится почти 3/4 отходов деревообрабатывающей промышленности. В общем объеме отходов на долю твердых или кусковых отходов (горбыль, рейки, вырезки, карандаши) приходится 60%, а на долю мелких (спички, стружки и др.) - 40%.

7.8 Экологические вопросы клеевых материалов

7.8.1 Клеевые материалы для переплетных работ

В основной массе клеи, применяемые для переплетных работ, отвечают требованиям экологической безопасности. Все клеи можно условно разделить на две группы: клеи натуральные и синтетические клеи. Применяемые для переплетных работ клеи должны отвечать повышенным требованиям в отношении стойкости, антисептических свойств экологической безвредности, не должны разрушать бумагу в другие материалы, из которых делают книги. Имеющиеся в продаже конторский, канцелярский (силикатный), универсальный и подобные им клеи не пригодны для переплетных работ из-за низкой липкости, наличия в их составе большого количества щелочей и кислот, разрушающих склеиваемые материалы.

Натуральные клеи

Раньше наиболее употребительны были клеи животного происхождения - костный, мездровый, рыбий, относящиеся к коллагеновым (или глютиновым), и казеиновый, а также растительного происхождения - крахмальный, декстриновый, мучной. Эти клея широко используются и до сих пор, не все больше вытесняются синтетическими.

Коллагеновые клея вырабатываются и обезжиренных костей и подкожного слоя (мездры) шкур животных, а также путем вываривания плавательных пузырей и костей осетровых рыб. Но эти клеи подвержены воздействию гнилостных бактерий, плесени, сырости. Для улучшения качества и предохранения от быстрой порчи в них вводят добавки буры или формалина (строго в соответствия с рецептурой превышение концентрация добавок может привести к изменению цвета склеиваемого материала). Повышение эластичности клея достигается добавкой глицерина.

Наиболее доступен был костный клей. Хотя он несколько уступает по клеящей способности мездровому и рыбьему, но дешевле и всегда имелся в продаже.

Казеиновый клей вырабатывают на обезжиренного творога с добавлением щелочи, минеральных содей, фтористого натра, медного купороса и небольшого количества керосина. Наличие этих добавок иногда приводит к изменению цвета склеиваемы материалов или к уменьшению прочности.

Декстриновый клей получают путем нагревания крахмала в слабых растворах кислот с доследующим выпариванием и просушиванием порошка или нагреванием крахмала при температуре 180-200^оС в специальных жаровнях. В результате такой обработки крахмал приобретает желтоватый цвет и способность растворяться в холодной и горячей воде. Вырабатываются три сорта декстрина - белый, падевый и желтый. Наиболее распространен декстрин палевый.

Особые требования предъявляются к клеям, применяемым при реставрации листов книги. Этим требованиям лучше всего отвечает клей, приготовленный из 30%‑ной пшеничной муки.

В перечисленных натуральных клеях экологическую опасность представляют такие вещества как: бура, формалин, кислоты, глицерин содержание которых достигает 2-3%.

Синтетические клеи

Из синтетических клеев наиболее широко используются поливинилацетатная дисперсия (водная дисперсия - золь поливинилацетата) и водный раствор натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ). Клей из поливинилацетатной дисперсии поступает в продажу под названием «Клей ПВА». По внешнему виду это вязкая, сметанообразная жидкость молочно-белого цвета, без комков и механических загрязнений, иногда со слабо выраженным запахом уксуса. Клей обладает исключительно высокой адгезией к переплетным материалам, высокой эластичностью клеевой пленки, прозрачностью в тонком слое, отсутствием неприятного запаха, удобством в работе (он имеет стабильные свойства, вязкость можно легко понизить добавлением воды), не подвергается бактериальному разложению. Применяется как в чистом виде, так и в смеси с костным клеем и Na-КМЦ.

7.8.2 Синтетические клеи для крепления облицовочных материалов

Клей К-17 применяется для склеивания древесностружечных и древесноволокнистых плит. В состав клея входит 82% мочевиноформальдегидной смолы, 13% раствор щавелевой кислоты и 5% древесной муки. Наибольшую экологическую опасность составляет мочевиноформальдегидная смола. Клей Бустилат с составом: 41% - бутадиенстирольный латекс, 6% - бензин или уайт-спирит, 27% - меловая паста, 26% - раствор карбоксиметилцеллюлозы. Поливинилацетатный клей с составом: поливенилацетатная дисперсия - 88%, цемент, мел - 12%. Кумароно - бутилфенолформальдегидный клей 88-Н представляет раствор резиновой смеси № 32‑Н и бутилфенолформальдегидной смолы в смеси этилацетата с бензином в соотношении 2:1. Этот клей относительно неустойчив и разлагается с выделением вредных компонентов, бутилметакрилатный клей БМК-5 на основе метакрилатной смолы растворяется ацетоном.

Поиск по сайту: