Влияние сольволиза на процессы делигнификации сульфатной целлюлозы пероксидом водорода

• Автор: Удоратина, Елена Васильевна
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Сыктывкар
• Количество страниц: 125 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И РЕАКЦИИ ЛИГНИНА В ПРОЦЕССАХ ДЕЛИГНИФИКАЦИИ (обзор литературы)
1.1. Лигнин и его структура
1.2. Сольволитическая деструкция лигнина
1.3. Сольволитическая делигнификация древесины
1.4. Кинетика сольволитической делигнификации
1.5. Сольволитическая деструкция целлюлозы
1.6. Окислительная деструкция лигнина пероксидом водорода
1.7. Влияние последовательности окислительных обработок реагентами различного типа на избирательность процесса делигнификации сульфатной целлюлозы с использованием пероксида водорода
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ЛИТЕРАТУРНОМУ ОБЗОРУ
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Объект исследования
2.2. Ацидолиз сульфатной целлюлозы
2.3. Этанолиз сульфатной целлюлозы
2.4. Обработка сульфатной целлюлозы кислотой
2.5. Делигнификация целлюлозы пероксидом водорода
2.6. Приготовление раствора силиката натрия
2.7. Метод определение содержания лигнина
2.8. Определение жесткости целлюлозы
2.9. Определение белизны сульфатной целлюлозы
2.10. Приготовление кадоксена
2.11. Определение вязкости и степени полимеризации целлюлозы
2.12. Определение карбонильных групп методом оксимирования
2.13. Хемосорбционный метод определения карбонильных групп
2.14. ИК-спектроскопия

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Влияние концентрации катализатора - НС1 на кинетику процесса де- 53 лигнификации сульфатной целлюлозы в водно-диоксановой среде
3.2. Влияние температуры на скорость и глубину делигнификации сульфат- 60 ной целлюлозы в водно-диоксановой среде
3.3. Деструкция целлюлозы в системе «диоксан-вода-НС1»
3.4. Избирательность делигнификации сульфатной целлюлозы в системе 76 «диоксан-вода-НС 1»
3.5. Отбелка лиственной сульфатной целлюлозы пероксидом водорода по- 79 еле ацидолиза
3.6. Характеристика порошковой целлюлозы, полученной по схеме обрабо- 84 ток: «ацидолиз - пероксид водорода»
3.7. Кинетика процессов делигнификации лиственной сульфатной целлюло- 88 зы при этанолизе и последующей отбелке пероксидом водорода
3.8. Отбелка лиственной сульфатной целлюлозы диоксидом хлора в водно- 98 этанольной среде и пероксидом водорода в водной среде
3.9. Влияние предварительной обработки небеленой сульфатной целлюлозы 101 кислотой на процесс отбелки
4. ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Создание и развитие научных основ окислительных и органосольвентных способов делигнификации является одним из приоритетных направлений химии и химической технологии древесины. Органосольвентные способы варки с использованием низших спиртов и карбоновых кислот привлекают большое внимание исследователей и начинают внедряться в промышленную практику, способствуя улучшению экологических характеристик производства и снижению потребления воды. Однако, еще недостаточно изучены возможности использования этих процессов при отбелке целлюлозы, органосольвентные и сольволитические превращения остаточного лигнина, кинетика процессов делигнификации сульфатной целлюлозы, принципы подбора стадий обработок при использовании в процессах органических растворителей, их сочетаний со стадиями обработок пероксидом водорода, диоксидом хлора и др.
Внедрение экологически чистых ЕСР- и ТСЕ-технологий отбелки приводит, как правило, либо к увеличению числа стадий отбелки, либо к снижению селективности отдельных стадий воздействия на лигнин: кислород, озон или пероксид водорода обычно значительно уступают по селективности диоксиду хлора, гипохлориту, хлору. Для повышения селективности делигнификации целлюлозы пе-роксиреагентами и кислородом предложены различные методы. Наиболее эффективными являются т. н. активирующие обработки, сочетающие делигнифици-рующее (целлюлозу) воздействие с активирующим по отношению к лигнину, остающемуся в целлюлозе. Разработка методов кислотно-каталитической активации лигнина в процессах отбелки технических целлюлоз пероксиреагентами позволяет рассчитывать, что воздействия различными реагентами в присутствии органических растворителей могут интенсифицировать процессы отбелки сульфатной целлюлозы, что, в перспективе, поможет разрешить не только экологические, но и технические проблемы получения беленой целлюлозы по ЕСР- и ТСР-технологиям. На основании изложенного выше тема исследования представляется весьма актуальной. Работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ Института химии Коми РЩ УрО РАН по теме “Исследование окислительно-восстановительных превращений компонентов древесины

Р-кетоны. Этерифицированные единицы устойчивы к действию пероксида водорода в щелочной среде. Схемы действия НОО“ на лигнин и его модельные соединения приведены на рис. 1.10, 1.11.
Реакции гидропероксид-аниона с хиноидными структурами приводят либо к разрыву цикла, либо к отщеплению боковой цепи (см. рис. 1.10) [99]. При окислении метоксизамещенных хинонов наблюдается деметоксилирование с образованием метанола. Окисление а, Р-ненасыщенных альдегидов (типа конифе-рилового) до производного бензальдегида (см. рис. 1.11) протекает через образование промежуточного гидропероксида (нуклеофильное присоединение НОО к двойной связи Са-Ср) и эпоксисоединения [99, 100]. Особенностью приведенных реакций является участие в них в качестве нуклеофильной реакционноспособной частицы гидропероксид-аниона, воздействующего на электроакцепторные (элек-трофильные) центры лигнина.
Рис. 1.10. Взаимодействие хиноидных структур лигнина с пероксидом водорода.