Структурно-сорбционные свойства ионообменной целлюлозы

• Автор: Красильникова, Светлана Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Йошкар-Ола
• Количество страниц: 130 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Современные представления о структурной организации целлюлозы древесного волокна

1.1.1. Основные компоненты древесины и их распределение в клеточных стенках

1.1.2. Строение и структура целлюлозы древесного волокна.

1.2. Поверхностные свойства целлюлозных материалов .

1.2.1. Электрохимические свойства целлюлозы

1.2.2. Гидрофильные свойства целлюлозных волокон.

1.2.3. Термодинамика системы целлюлоза вода

1.3. Физические основы ЯМР и ЭПР и их применение в изучении структурных характеристик целлюлозы
1.4. Выводы из обзора литературы и постановка задач экспериментальной части работы.
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Объекгы и методы исследования.
2.2. Аппаратура ЭПР эксперимента.
2.3. Методика обработки спектров ЭПР.
2.4. Аппаратурнопрограммный комплекс импульсного ЯМР
2.5. Методы измерения параметров ядерной магнитной релаксации
2.6. Погрешности измерений.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Исследование механизма сорбционных процессов на целлюлозе
3.1.1. Изучение кинетики сорбции ионов меди II и марганца II на древесной целлюлозе
О а О
3.1.2. Исследование особенностей взаимодействия ионов Си и Мп с целлюлозой методом ЭПР.
3.2. Влияние катионов Си2 и Мл2 на структурносорбционные свойства целлюлозы.
3.2.1. Особенности сорбции паров воды в катионных формах древесной целлюлозы
3.2.2. Термогравиметрические исследования структуры ионообменной целлюлозы.
3.2.3. Анализ времен релаксации в системе ионообменная целлюлоза
3.2.4. Оценка термодинамических параметров системы ионообменная целлюлоза связанная вода
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


После соответствующей механической и химической обработки древесных волокон в целлюлозных вторичных слоях можно в обыкновенный микроскоп при очень большом увеличении видеть распад их на тонкие волоконца, называемые фибриллами. В первичной стенке целлюлозы мало около углеводной части. В слое Бз массовая доля целлюлозы по сравнению со слоем Б2 меньше примерно углеводной части. Рис. Схематическое изображение структуры растительной клетки М межклеточное вещество Р первичная стенка наружный слой вторичной стенки, средний слой вторичной стенки вз внутренний слой вторичной стенки. Распределение гемицеллюлоз изучено недостаточно, но установлено, что они содержатся во всех слоях клеточной стенки. Относительное содержание лигнина в слоях клеточной стенки уменьшается по направлению от камбиальной стенки Р к вторичной стенке Бз. Так, в первичной стенке массовая доля лигнина составляет в среднем около , а во вторичной стенке постепенно убывает от до в слое хвойных древесины, в лиственной древесине в слое 8з лигнин практически отсутствует. Целлюлоза в клеточных стенках волокон древесины тесно связана со своими спутниками лигнином, гемицеллюлозами, экстрактивными веществами. Лигнин в древесной ткани находится в очень тесной связи с целлюлозой и может даже частично проникать внутрь микрофибрилл целлюлозы. Часть гемицеллюлоз очень тесно ассоциирована с целлюлозой и практически не может быть удалена из древесины без заметного повреждения самой целлюлозы. Поэтому в технических видах целлюлозы всегда содержится некоторое количество прочно связанных гемицеллюлоз, по всей вероятности, ориентированных вместе с целлюлозой 4. В данной работе исследования проводились на сульфатной беленой целлюлозе из смеси лиственных и хвойных пород, которые были получены в сравнительно жестких условиях растительное сырье обрабатывалось водным раствором смеси гидроксида натрия и сульфида натрия при температуре 50С, . Естественно, что при таком методе делигнификации древесины, реагенты, используемые в варочном процессе, оказывают некоторое разрушающее действие и на целлюлозу, что сказывается на строении ее надмолекулярной структуры. При хлорировании и щелочении происходит контракция волокон, что вызывает уплотнение индивидуальных волокон. Так, при проведении процесса отбелки в жестких условиях наблюдается уменьшение объема субмикроскопических капилляров на , рост концентрации карбоксильных и карбонильных групп на 1 см3 пор, особенно в поверхностных слоях стенок волокон. Подобные изменения вызывают с одной стороны существенные снижения показателей механической прочности с другой стороны, повышенное содержание функциональных групп способствует процессам деструкции и потере стабильности белизны целлюлозы 7. Так как по своему химическому строению целлюлоза различных природных материалов хлопка, рами, древесины одинакова, то кратко остановимся на освещении этого вопроса. Как известно 1,8, целлюлоза полисахарид, макромолекулы которого построены из остатков Эглюкозы моносахарида, углеродный скелет молекулы которого содержит шесть атомов углерода, соединенных между собой гликозидиой связью рис. Рис. Гликозидная связь в макромолекуле целлюлозе имеет Рконфигурацию. Элементарное звено макромолекулы целлюлозы принимает в растворе одну из двух низкоэнергетических конформаций в форме кресла С1 см. Наличие гидроксильных групп обуславливает высокую гидрофильность целлюлозных волокон, а также весьма существенным моментом является их участие в образовании системы внутри и межмолекулярных водородных связей, определяющей конформацию макромолекулы целлюлозы. Предпочтительной является спиральная конформация с числом звеньев в витке спирали равным двум, шагом 0,5 нм и углами внутреннего вращения относительно гликозидной связи 0 и 2 0. При такой конформации принципиальным возможным оказывается две системы водородных связей 03Н05 и 02Н. О6 либо 03Н. О5, ОбН. Н,. При этом протоны гидроксильных групп 06Н могут одновременно участвовать в межмолекулярных водородных связях, длина которых, как правило, составляет 2,72,8 А 9.