Исследование кинетики и разработка новых методов окисления лигнина древесины осины и пихты молекулярным кислородом в водно-щелочной среде

• Автор: Первышина, Екатерина Петровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 117 с.

СОДЕРЖАНИЕ

В ВЕДЕ Н И Е

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Состав и строение древесины

1.2. Механизм и кинетика щелочной делигнификации древесины

1.3. Получение ароматических альдегидов и левулиновой

кислоты

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Исходные вещества и реактивы

2.2. Экспериментальная установка для изучения кинетики окисления древесины

2.3. Методики выделения и анализа продуктов окисления

. Л С.
древесины,
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Поиск условий, обеспечивающих проведение процесса окисления древесины в кинетическом режиме
3.2. Исследование кинетических закономерностей окисления древесины осины
3.2.1. Экспериментальное определение порядка по гидроксидиопу и кислороду
3.2.2. Влияние длины цепи окисления на порядок процесса окисления древесины осины по гидроксидиону и кислороду
3.2.3. Степень разветвления цепей в длинноцепном процессе окисления древесины
3.2.4. Влияние катализатора на скорость поглощения кислорода в процессе окисления древесины осины
3.3. Исследование кинетических закономерностей окисления древесины пихты
3.3.1. Экспериментальное определение порядка по гидроксидиону и кислороду
3.3.2. Влияние экстрактивных веществ на кинетику окисления пихтовой древесины
3.4. Исследование активационных параметров процесса окисления осиновой и пихтовой древесины .
3.5. Разработка новых способов получения ароматических альдегидов окислением древесины кислородом в щелочной
ЗАО ЮЧ ЕМИ Е
ВЫ ВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


В известных работах по кислороднощелочной делигнификации древесины сделан вывод о значительной роли вырожденноразветвленных маршрутов радикальноцепного окисления. Однако отсутствуют сведения об изменении механизма в зависимости от условий процесса, возможности его протекания по неразветвленному или короткоцепному механизму. Кислороднощелочная делигнификация древесины может служить первой стадией процессов переработки древесины в сиреневый альдегид, ванилин, яярягидроксибензальдегид, левулиновую кислоту, 5гидроксиметилфурфурол. Сырьем для получения таких продуктов может служить как низкокачественная лиственная древесина, так и отходы деревообрабатывающих и лесохимических предприятий. Процессы переработки древесины в ванилин, левулиновую кислоту, достаточно хорошо известны, однако не получили развития далее опытных установок. Одной из очевидных причин, обусловливающих такое положение, является низкая экономичность процесса, ориентированность только на целевой продукт, выход которого не превышает 4 вес. Возможности повышения выхода продуктов и, следовательно, экономичности процессов за счет расширения ассортимента получаемых веществ в литературе практически не описаны. ГЛАВА I. Древесные породы различаются по элементному составу весьма незначительно, и в среднем древесина содержит углерода, кислорода и 6 водорода . Остальную часть составляет азот, входящий в состав белков 0,1 0,3 , и неорганические элементы, образующие при сжигании золу. В древесине обычно выделяют углеводную, ароматическую, экстрактивную и минеральную составляющие. Углеводная часть древесины состоит из целлюлозы и гемицеллюлоз. Целлюлоза является структурной основой растительных клеток, химически относительно инертной. Она представляет собой кристаллический полисахариде высокой молекулярной массой 02,5 млн. Бглюкозы ангидроРБглюкопиранозы, соединенных глкжозидными связями. При гидролизе целлюлоза дает Бглюкозу. Целлюлоза имеет микро и макронеоднородности физической структуры вследствие особенностей своего строения 2. В совокупности это обусловливает кинетическую неоднородность целлюлозы в процессах диффузии и растворения 3. По сравнению с целлюлозой гемицеллюлозы более доступны воздействию разбавленных минеральных кислот и слабых растворов щелочей. Гемицеллюлозы представляют собой нецеллюлозные полимерные соединения, макромолекулы которых составлены из остатков гексоз, пентоз и уроновых кислот 4. В зависимости от природы растительной ткани полисахариды гемицеллюлоз имеют различный химический состав и неодинаковую структуру молекул. Макромолекулы полисахаридов отличаются также неодинаковым молекулярным весом и степенью разветвлен ности, что обусловливает их еще большую кинетическую неоднородность по сравнению с целлюлозой. К веществам ароматической природы относится лигнин, представляющий собой сложный полимер нерегулярного строения 1,5. Макромолекула лигнина состоит из элементарных фенилпропановых звеньев, содержащих бензольные кольца с боковыми функциональными группами. Лигнин химически неоднороден настолько, что его структура не может быть точно установлена. Известно, что в древесине хвойных пород содержится больше лигнина, чем в древесине лиственных за исключением тропических пород, и между этими лигнинами имеются структурные различия лигнин хвойных состоит в основном из гваяцилпропановых единиц, лиственных из гваяцил и сиримгилпропановых. Количественно соотношение сирингильных, гваяцильных и параоксибензильных фрагментов в лигнинах проанализировано в 6. Высокое содержание метоксильных групп в сирингилпропановых единицах снижает возможности образования новых связей, по сравнению с лигнином хвойных пород, что объясняет меньшую склонность к конденсации и повышенную биодеградируемость лигнинов лиственных пород. При окислении лигнинов хвойных пород образуется ванилин, лиственных пород смесь ванилина и сиреневого альдегида вплоть до . Количественное содержание всех компонентов древесины колеблется в зависимости от породы дерева, условий его произрастания и других факторов табл. Таблица 1. Уроновые 4,1 4,0 3,6 3,9 7. Оманноза 9,6 9,6 6,9 7,8 0.