Химический состав и строение технического гидролизного лигнина

• Автор: Грибков, Иван Владимирович
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Литературный обзор
2. Методы исследований и методики проведения анализов
3. Экспериментальная часть
3.1. Исследование технического гидролизного лигнина методами ИК-Фурье-спектроскопиии и твердофазным ЯМР 13С
3.2. Исследование химического состава экстрактивных веществ технического гидролизного лигнина
3.3. Исследование строения гидролизного лигнина методами нитробензольного окисления, озонолиза и пиролитической хромато-масс-спектрометрии
3.4. Исследование щелочной деструкции гидролизного лигнина в среде разбавленных водных растворов оснований
3.5. Синтез лигнинфенолформальдегидных смол на основе продуктов щелочной деструкции гидролизного лигнина
Основные результаты и выводы
Список литературы

Введение
Важнейшим видом растительного сырья, используемого для химической переработки, является биомасса дерева. Древесина является возобновляемым сырьём, поэтому при рациональном её использовании запас данного вида сырья не исчерпаем.
В настоящее время существуют проблемы, связанные с использованием природного углеводородного сырья. Конечность и ограниченность запасов углеводородов стимулирует развитие технологий использующих альтернативные источники сырья, к которым, в частности, относится и растительная биомасса (древесина).
Одним из направлений переработки растительного сырья является применение кислотного гидролиза древесной биомассы, которое исторически было направлено на использование углеводной части, с получением этанола. Изначально эта технология была ориентирована на получение стратегического сырья (каучука) из этилового спирта. В настоящее время производство каучука осуществляется другим путем, и интерес в этом направлении к этанолу снизился. Однако в последние годы возрос интерес к этанолу в связи с необходимостью улучшения качества бензинов и поиска новых альтернативных видов топлив.
В конце 20 столетия в России ежегодно производили около 12 млн. дал гидролизного спирта и около 360 тыс. тонн кормовых дрожжей. В ходе гидролиза древесины образуется отход - технический гидролизный лигнин (ТГЛ). К настоящему времени на предприятиях накоплены многие миллионы тонн гидролизного лигнина. /1, 6
Лигнин, наряду с целлюлозой и белковыми веществами, является одним из наиболее распространенных природных полимеров, что уже само по себе определяет значимость исследований, направленных к познанию его природы и поведения в химических реакциях.
Изучению строения лигнинов, в том числе и технических, посвящено много работ, среди которых следует отметить работы зарубежных и отечественных авторов: Ф. Браунса и Д. Браунса, К.В. Сарканена и К.Х.

Людвига, М.И. Чудакова, О.П. Грушникова и В.В. Елкина, Д.В. Тищенко и Др.
В настоящее время развитие современных методов анализа позволяет использовать в повседневной работе такие мощные и информативные методы, как твердофазный ЯМР 13С, пиролитическую хромато-масс-спектрометрию, ИК-Фурье-спектроскопию. Использование химических методов особенно эффективно при сочетании их с такими физикохимическими методами, как хромато-масс-спектрометрии, ВЭЖХ и др. Развитие инструментальной базы методов анализа значительно облегчает исследование таких сложных природных объектов, каким является лигнин и продукты его превращения — технические лигнины, и позволяет исследовать лигнин без предварительных подготовок его для анализа, вызывающих дополнительные изменения его структуры.
В тоже время, получение новых сведений о строении технических гидролизных лигнинов различных гидролизных заводов позволит расширить представление о степени и направлении химических изменений лигнинов входе кислотных обработок древесины, предложить новые более эффективные методы утилизации промышленных гидролизных лигнинов, повысить экономическую эффективность отечественных гидролизных производств.
Технические гидролизные лигнины можно рассматривать в качестве потенциального сырья для получения мономерных соединений ароматической природы, в том числе и фенола.
В настоящее время в деревообрабатывающей промышленности применяются жидкие резольные смолы горячего отверждения. Однако высокая стоимость и дефицитность фенола существенно удорожает продукцию на основе этих смол - доля связующего в себестоимости клееной древесины составляет до 40% /12/.
Таким образом, использование технических лигнинов для получения низкомолекуляриых фенольных соединений позволит снизить себестоимость продуктов производств, использующих фенол, таких,

Рис. 1.15. Условная схема строения фрагмента гидролизного лигнина
(Чудаков М.И.) /18
1.2.3. Сопутствующие вещества технических гидролизных лигнинов
Гидролизный лигнин - сложная смесь веществ гидролитического распада древесины, включающая собственно лигнин, часть трудногидролизуемых полисахаридов, редуцирующие вещества (моносахариды, фурфурол), смолы, зольные элементы, остатки серной и органических кислот. Поэтому для исследования химического состава и строения промышленных гидролизных лигнинов необходимы стадии отделения сопутствующих компонентов от гидролизных лигнинов. Нами помимо прочих были выделены два основных этапа очистки (выделения) гидролизных лигнинов из промышленных образцов: это стадия выделения экстрактивных веществ промышленных гидролизных лигнинов (проэкстрагированные гидролизные лигнины) и стадия получения лигнинов Вильштеттера из проэкстрагированых гидролизных лигнинов.