Влияние этанола на функционализацию лигнина в процессе щелочной делигнификации древесины

• Автор: Кожевников, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 121 с. : ил.

1. Влияние природы водно-органического растворителя на химические превращения лигнина в процессах делигнификации
(обзор литературы)
1.1. Функциональный состав нативного лигнина и формирование структуры лигноуглеводной матрицы
1.2. Основные реакции при щелочной делигнификации
древесины
1.3. Делигнификация древесины в водно-спиртовых средах
1.4. Цели и задачи работы
2. Методическая часть
2.1. Методика проведения варок древесины
2.2. Методики определения показателей варочных растворов
2.3. Методики определения показателей древесного остатка
2.4. Методика выделения лигнина из варочных растворов
2.5.Методика выделения лигнина из древесного остатка
2.6. Определение функционального состава лигнина
2.7. Методика ИК-спектроскопического исследования лигнина
2.8. Методика определения молекулярно-массового распределения лигнина
2.9. Методика хроматографического анализа органической составляющей варочного раствора
3. Влияние состава растворителя на реакционные свойства нативного лигнина
3.1. Кислотность препарата диоксанлигнина в водно-спиртовых растворах

3.2. Характеристика редокс-свойств диоксанлигнина в воднотанолыюй среде
4. Характеристика влияния этанола как сорастьорителя на закономерности делигнификации в щелочной водно-этанольной
среде
4.1. Влияние состава варочного раствора на процесс делигнификации
в щелочной водно-этанольной среде
4.2. Кинетические характеристики щелочной водно-этанольной делигнификации древесины
4.3. Исследование функциональной природы лигнина
4.3.1. Исследование функционального состава лигнина варочных растворов
4.3.2. Исследование функционального состава лигнина древесного остатка
4.3.3. Исследование функционального состава лигнина методом инфракрасной спектроскопии
4.4. Модель механизма окислительных процессов в щелочной водно-этанольной среде
5. Выводы
Список используемой литературы
Развитие целлюлозно-бумажной промышленности в настоящее время возможно только при условии обязательного учета экологических проблем. Наиболее эффективным их решением является совершенствование существующих производств, создание новых технологий и альтернативных способов делигнификации, исключающих или предельно сокращающих загрязнение окружающей среды, что согласуется с принципами «зелёной» химии.
Щелочные варки являются наиболее распространёнными способами производства волокнистых полуфабрикатов. Тем не менее, они имеют ряд недостатков, связанных с использованием серы в процессе, приводящем к образованию дурнопахнущих сернистых соединений. Натронный способ производства целлюлозы, когда в качестве варочного раствора используется водный раствор гидроксида натрия, является наиболее экологически безопасным из используемых классических способов получения целлюлозы. Однако его применяют сравнительно редко в связи с низким выходом и невысокими прочностными показателями получаемого волокнистого полуфабриката.
Сегодня реальной альтернативой существующим методам получения целлюлозы являются органосольвентные способы делигнификации, выгодно отличающиеся экологической безопасностью и простотой регенерации реагентов. В качестве среды для проведения таких процессов используют протонные (одно- и многоосновные спирты) и апротонные (ДМФА, ДМСО, диоксан и ацетон) органические растворители, а также их смеси с водой; в качестве окислителя - молекулярный кислород, пероксид водорода, озон и т.д. Катализатором служат минеральные кислоты и основания [1-4].
К наиболее перспективным из всех органосольвентных способов относится варка со спиртами [5-7]. Так в настоящее время существует ряд

не может иметь определенного истинного значения рКа. В связи с этим характеристика кислотно-основных свойств его препаратов должна включать два основных аспекта - определение содержания кислых групп (карбоксильных и фенольных гидроксильных) и нахождение среднего значения констант ионизации, относящихся к различным структурным фрагментам макромолекулы. Методы дифференцированного определения карбоксильных и фенольных гидроксильных групп в различных структурных фрагментах лигнина к настоящему времени разработаны достаточно глубоко [50]. В этом плане различными авторами с использованием потенциометрических методик проводилось кислотно-основное титрование препаратов как нативных, так и технических лигнинов в водных растворах и в среде апротонных растворителей, в том числе диметилформамида и диметилсульфоксида [50], обладающих выраженным дифференцирующим действием. Этот метод позволяет получить на кривой титрования два более или менее выраженных скачка, соответствующих ионизации карбоксильных и фенольных групп.
Наибольшее распространение при изучении фенольных гидроксилов лигнина получил метод разностной спектрофотометрии в УФ-области. Он заключается в регистрации Де-спектров путем измерения поглощения щелочного раствора лигнина (pH 12) относительно нейтрального раствора (pH 6) той же концентрации [79]. Разностный спектр лигнина имеет три характерных максимума - при 250, 300 и 350-360 нм. Первые два вызваны батохромным смещением бензоидных полос поглощения, третий -смещением К-полосы фенольных структурных единиц, содержащих а-карбонильную группу.
Таким образом, измерение экстинкции образца при 300 и 350 нм позволяет на основе данных по молярным показателям поглощения модельных соединений раздельно определить содержание структур I и II (рис.3.2). Авторами работ [89, 90] показано, что конденсированные структуры лигнина типа III и IV (рис.3.2) ионизируются только при очень