Исследование процессов синтеза из древесного лигнина жидких углеводородов и аэрогелей

• Автор: Гришечко, Людмила Ивановна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНАЯ ЧАСТЬ
1.1 Строение и свойства древесного лигнина
1.1.1 Состав и реакционная способность древесного лигнина
1.1.2 Методы выделения лигнинов из древесины
1.2 Термохимические превращения лигнина
1.2.1 Пиролиз лигнина
1.2.2 Терморастворение лигнина
1.3 Получение и свойства пористых материалов аэрогельного типа
1.3.1 Синтез органических аэрогелей
1.3.2 Синтез углеродных аэрогелей
1.3.3 Строение и применение аэрогелей
1.4 Заключение по литературному обзору
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Используемое сырье и реагенты
2.2 Методики экспериментов
2.2.1 Термоконверсия лигнина в спиртах
2.2.2 Синтез органических и углеродных гелей
2.2.3 Методики исследования исходного сырья и полученных продуктов.
2.2.4 Исследование органических и углеродных аэрогелей
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Исследование состава, строения и термохимических свойств
лигнинов, выделенных из древесины осины
3.2 Исследование термохимической конверсии древесных лигнинов в
среде этанола и изопропанола
3.3 Исследование термокаталитической конверсии лигнина в среде
этанола

3.3.1 Влияние сульфатированных катализаторов на основе диоксида
циркония
3.3.2 Влияние цеолитных катализаторов в Н-форме
3.4 Синтез и изучение строения лигнин-содержащих органических аэро- и
криогелей
3.4.1 Органические аэрогели на основе лигнин-танин-формальдегидных
композиций
3.4.2 Органические аэро- и криогели на основе лигнин-фенол-
формальдегидных композиций
3.5 Синтез и изучение строения углеродных аэрогелей на основе лигнина
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы.
В настоящее время в мире резко возрос интерес к исследованию процессов получения биотоплив и востребованных химических продуктов из возобновляемой растительной биомассы, представленной древесными и сельскохозяйственными отходами [1,2]. Возрастающие масштабы использования биотоплива, получаемого ферментацией полисахаридов непищевой биомассы, в качестве автомобильного топлива сопровождаются образованием крупнотоннажного отхода - лигнина, для которого пока отсутствуют эффективные технологии утилизации. В частности, в России, на территории которой ранее функционировали 18 гидролизных заводов, накоплено в отвалах около 95 млн. тонн гидролизного лигнина [3], представляющего серьезную экологическую угрозу.
В ряду разрабатываемых способов утилизации лигнина значительный интерес представляет получение низкомолекулярных углеводородов, которые могли бы использоваться как компоненты моторных топлив [3,4].
Перспективные методы получения жидких топлив из лигнина основаны на его термической деполимеризации в низкомолекулярные углеводороды в среде сверхкритических флюидов (например, низших алифатических спиртов) в присутствии катализаторов [5,6,7]. Актуальной задачей является подбор доступных и технологичных катализаторов, обеспечивающих эффективную деполимеризацию лигнина в сверхкритических спиртах. В этом плане особый интерес представляют твердые кислотные катализаторы, которые, в отличие от традиционных минеральных кислот, не обладают коррозионной активностью, токсичностью и легко регенерируются.
Лигнин также может использоваться и для получения пористых материалов с уникальными свойствами, в частности органических и углеродных аэрогелей. Эти материалы обладают низкой плотностью, высокой пористостью,

Как правило, органические материалы аэрогельного типа имеют среднее значение истинной плотности близкое к 1,5 г/см3 [106]. А среднее значение истинной плотности для углеродные материалов составляют около 2 г/см’. Из данных значений и значений кажущейся плотности, рассчитывают общую пористость таких материалов. Её средние значения, как правило, варьируют от 47 до 80% для органических, и от 60 до 85% для углеродных гелей. Данные о значениях кажущейся плотности различных углеродных гелей приведённые на рисунке 1.13, которые были получены путем сопоставления ста научных работ [107]. Из рисунка 1.13 видно, что диапазон значений кажущейся плотности, довольно широк. Но наиболее часто получают материалы с кажущейся плотностью 0,2 - 0,5 г/см3.

Кажущаяся плотность (г/см3)
Рис. 1.13 - Частота кажущейся плотности углеродных гелей (в соответствии с данными из ста научных работ) [107]
Как уже упоминалось выше, каждый тип сушки приводит к материалу с различными текстурными свойствами. Удельных площади поверхности,