Превращения древесины под воздействием озона

• Автор: Аутлов, Станислав Артурович
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 104 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1 Обзор литературы
1.1 Озон в процессах окислительной деструкции растительных материалов
1.1.1 Характеристика озона как окислительного реагента
1.1.2 Реакции озона в водных средах
1.1.3 Механизмы реакций озона с непредельными и ароматическими соединениями
1.1.4 Взаимодействие озона с лигнином
1.1.5 Взаимодействие озона с углеводами
1.2 Особенности протекания реакций озона с лигноуглеводными материалами
1.2.1 Строение древесной ткани
1.2.2 Влияние условий озонирования на взаимодействие озона с лигноуглеводными материалами
1.3 Химические реакции в реакторе с проходным слоем
1.4 УФ-спектроскопия лигнина
Глава 2 Экспериментальная часть
2.1 Объект исследования
2.2 Получение образцов древесины с различным содержанием воды
2.3 Методика проведения озонирования образцов
2.4 Методика изучения сорбции паров воды образцами древесины
2.5 Методика определения содержания воды в древесине в ходе озонирования
2.6 Методика выделения и определения количества лигнина
2.7 Методика выделения холоцеллюлозы и целлюлозы

2.8 Спектральные исследования
Глава 3 Результаты и обсуждение
3.1 Влияние содержания воды в древесине на процесс озонирования
3.1.1 Расчет количества озона, поглощённого при озонировании древесины осины с различным содержанием воды
3.1.2 Влияние воды на структуру древесины
3.1.3 Поглощение озона из водной фазы, присутствующей в древесине
3.1.4 Влияние содержания воды на скорость поглощения озона
3.1.5 Сопоставление результатов изучения озонирования древесины в реакторах I и II
3.2 Превращения компонентов древесины под воздействием озона
3.2.1 Делигнификация древесины осины
3.2.2 Изучение превращений лигнина древесины осины методами ИК- и УФ-спектроскопии
3.2.3 Получение и свойства целлюлозы из древесины осины
3.3 Озонирование древесины сосны
4 Заключение
Выводы
Библиографический список
Приложение А Минимумы вторых производных УФ-спектров модельных соедиений лигнина

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Технический прогресс последних десятилетий сталкивается с проблемой истощения природных ресурсов. Один из путей её решения связан с созданием безотходных технологий переработки возобновляемого сырья и получение из него новых видов продуктов. Значительным источником восполняемого природного сырья является биомасса растений, в частности, древесина. При переработке древесины образуется более 11% отходов, поэтому актуальным является поиск новых методов химической переработки отходов древесины и другого растительного сырья. Процессы химической переработки древесины являются источником ряда токсичных отходов, поэтому на вновь разрабатываемые технологии накладываются серьезные ограничения с точки зрения охраны окружающей среды. Использование безопасных окислителей и систем вторичной переработки отходов производства является также актуальной задачей.
Среди делигнифицирующих реагентов экологически наиболее безопасными являются производные кислорода, такие, как пероксид водорода, пероксикислоты и озон. Эти соединения находят применение на разных стадиях производства целлюлозы и являются компонентами свободной от элементного хлора и полностью бесхлорной технологий производства целлюлозы. В частности, озон используется в Европе и США для отбелки бумажной массы, удаления остаточного лигнина из бумажной пульпы с содержанием лигнина до 10 %.
Исследование возможностей использования озона в процессах конверсии растительной биомассы для получения низкомолекулярных органических соединений, а также полимерных материалов, содержащих

на выходе из реактора с концентрацией озона на входе в реактор. В случае использования одного озонометра проводят холостой опыт, в котором контролируется заполнение реактора, а поглощения озона не происходит. С этой целью после проведения целевого эксперимента озонированный образец из реактора не вынимали. Проводили холостой опыт, повторяющий условия эксперимента, за исключением поглощения озона веществом.
На основании полученных данных строили совместно кривые поглощения озона в холостом опыте и в целевом эксперименте. Пример типичных кривых приведен на рисунке 19. На участке кривой АВ происходит вытеснение воздуха из реактора. Отрезок кривой ВС соответствует заполнению реактора озоно-кислородной смесью.
Озонирование проводили при скорости потока газа равной 4,4 л/ч (скорость потока газа регулировали с помощью игольчатого вентиля (2)), концентрации озона от 30 до 90 мг/л, навеске образца от 0,3 до 2,0 г, содержании воды от 7 до 160% от массы а. с. д. Опыты по озонированию проводили в реакторах различного сечения. Реактор I (Б = 78 мм2) и реактор II (8 = 380 мм2). Объем занимаемый навеской 4,3 (реактор I) и 9,6 мл (реактор
II).
С0з, мг/л
I, с
1 - холостой опыт; 2 - целевой эксперимент Рисунок 19 - Зависимость концентрации озона от времени на выходе из реактора
2.4 Методика изучения сорбции паров воды образцами древесины
В пустые бюксы помещали навеску воздушно-сухой древесины сосны