Окисление лигнинов озоном в присутствии ионов переходных металлов и перекиси водорода

• Автор: Ксенофонтова, Марина Михайловна
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Строение лигнина и его производных.

1.2. Реакционная способность функциональных групп лигнинов.

1.3. Реакции озона с лигнином и его модельными соединениями

1.3.1. Озонирование модельных соединений лигнина.

1.3.2. Превращения лигнина под действием озона.

1.3.3. Роль радикальных процессов при озонировании органических веществ в растворах.

1.4. Каталитическое окисление органических соединений озоном.

1.4.1. Каталитические реакции лигнина и его модельных соединений с озоном

1.4.2. Каталитическое окисление ароматических соединений озоном.
1.4.3. Катализ реакций озона с органическими кислотами соединениями металлов переменной валентности.
1.4.4. Окисление ионов переходных металлов озоном в растворах
1.4.5. Реакции органических соединений с озоном в присутствии гетерогенных катализаторов.
1.5. Окисление лигнина и его модельных соединений в системе
1.6. Методы изучения кинетики реакций озона с растворами химических соединений.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Объекты исследования
2.2. Методика проведения реакции озонирования
2.3. Спектральный анализ
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Озонирование водных растворов ЛС при различных значениях .
3.1.1. Определение кинетических параметров реакции озона с ЛС
3.1.2. УФ, ИК и СЯМР спектральный анализ лигнина
3.2. Озонирование ЛС в присутствии ионов переходных металлов .
1 1 ч I
3.2.1. Озонирование ионов металлов Ее , Ее , Мп , Со в водных растворах
3.2.2. Реакции озона с ЛС в присутствии Ее3, Мп2 и Со2
3.2.3. Озонирование гваякола в присутствии ионов Мп2, Бе3 и Со2.
3.2.4. Озонирование малеиновой кислоты в присутствии ионов Мп2, Бе3, Со2.
3.2.5. Реакции озона с ЛС в присутствии Бе2
3.3. Озонирование ЛС в системе О3Н2О2
3.3.1. Озонирование перекиси водорода при различных значениях
3.3.2. Озонирование ЛС в присутствии перекиси водорода при различных значениях .
4. Выводы.
Список литературы


Целью настоящей работы являлось изучение влияния ионов переходных металлов Ре3, Со2, Мп2 и перекиси водорода на скорость и механизм озонирования лигносульфоната натрия ЛС. ЛС в водных растворах при различных значениях и в присутствии ионов Ре3, Со2, Мп2 и перекиси водорода. ЛС при озонировании методами УФ, ИКи С ЯМР спектроскопии. Ре3, Со2, Мп2 и перекиси водорода. Научная новизна. Установлены общие закономерности влияния на эффективные константы скорости и количество затраченного озона в исследованных реакциях. Показана возможность регулирования глубины протекания процессов озонолиза ряда органических соединений изменением среды и введением ионов переходных металлов Ре3, Со2, Мп2. Практическая значимость. Найденные в работе кинетические параметры реакций ЛС и его модельных соединений с озоном могут быть использованы для оптимизации процесса озонолиза лигнина. Результаты исследований озонокаталитических систем могут лечь в основу новых технологий отбелки целлюлозы, а также очистки сточных вод целлюлознобумажной промышленности. Апробация работы. Результаты работы докладывались на 2м Европейском семинаре по современным окислительным технологиям Пуатье, Франция, , 7й Международной конференции по применению передовых окислительных технологий для очистки воды и воздуха Онтарио, Канада, , м Международном Конгрессе по Озону Лондон, Великобритания, , Международной конференции молодых ученых Ог фундаментальной науки к новым технологиям. Амстердам, Нидерланды, , м Всероссийском семинаре Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии Москва, Россия, , м Международном Конгрессе по Озону ЛасВегас, США, , 7й Международной научной конференции Молекулярная биология, химия и физика гетерогенных систем МоскваПлес, Россия, . Публикации. По теме диссертации опубликовано печатных работ. Лигнин является одним из основных компонентов древесины и представляет собой природный нерегулярный разветвленный фенольный полимер 1. На рисунке 1 показан усредненный фрагмент молекулы лигнина. Основной структурной единицей макромолекулы лигнина является фенилпропановая единица ФПЕ. Первая модель лигнина ели была предложена Фрейденбергом и состояла из ФПЕ 2. В природном лигнине присутствуют метоксильные, фенольные гидроксильные и алифатические гидроксильные, кетоновые и альдегидные функциональные группы. Метоксильные группы весьма характерны для лигнинов. В среднем в лигнине древесины их содержится 3. Гидроксильные функциональные группы лигнина во многом определяют его реакционную способность в процессах делигнификации, конденсации, окисления и получения различных производных при химическом модифицировании. В препаратах лигнина суммарное содержание гидроксильных групп обычно составляет около . Их реакционная способность меняется благодаря влиянию других функциональных групп и пространственных эффектов. Алифатические гидроксильные группы в лигнине представлены первичными и вторичными группами. При обрыве боковой цепи первичные гидроксильные группы могут находиться в аи рположении. Фенольные гидроксильные группы входят в ароматические ядра иоксифенильных I, гваяцильных 2 и сирингильных 3 остатков рисунок 2, соотношение которых различно в зависимости от источника лигнина. Пропановые боковые цепи могут содержать различные функциональные группы гидроксильные, карбонильные, карбоксильные, этиленовые двойные связи. Рис. Структурные единицы молекулы лигнина. Свойства фенольных групп меняются в зависимости от типа связей между ФПЕ и от наличия или отсутствия в них сопряжения. В лигнинах, подвергнутых различной химической или биохимической обработке, могут появиться фенольные гидроксилы щ пирокатехинового типа. Наличие карбоксильных групп в лигнинах зависит от растительного источника, а также от методики его выделения. К примеру, содержание карбоксильных групп в лигнине Бъркмана составляет приблизительно 0, СООН на ФПЕ. Содержание карбонильных групп в лигнине невелико. Основными типами связей между фенилпропановыми структурными единицами в макромолекуле лигнина являются простые эфирные и углерод углеродные связи дифенильного, алкиларильного или диалкильного типа рисунок 3 1.