Окислительные превращения компонентов лигноуглеводной матрицы в среде сверхкритического диоксида углерода

• Автор: Ивахнов, Артём Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Влияние природы водно-органического растворителя на химические превращения лигнина в процессах делигнификации
(обзор литературы)
1.1. Сверхкритические флюиды в химии растительных материалов
1.1.1. Сверхкритическое состояние вещества: основные понятия и закономерности
1.1.2. Свойства сверхкритического диоксида углерода
1.1.3. Применение сверхкритических сред в химии и технологии растительных веществ
1.2. Окислительные способы получения целлюлозы с использованием пероксидных соединений
1.2.1. Реакции пероксида водорода в кислой и щелочных средах
1.2.2. Кислотная активация окисления лигнина пероксидом водорода
1.2.3. Превращения модельных соединений и лигнина под
действием пероксида водорода в кислой среде
1.2.4. Превращения модельных соединений и лигнина под
действием пероксида водорода в кислой среде
1.2.5. Делигнификация древесины пероксидом водорода в кислой среде
1.3. Выводы. Постановка цели и задач исследования
2. Методическая часть
2.1. Характеристика объекта исследования
2.2. Характеристика реактивов
2.3. Установка СФЭ
2.4.Методики проведения экстракционных и реакционноэкстракционных обработок
2.5. Методики определения показателей качества целлюлозы и щевесного остатка
2.5.1. Определение сорбционной способности целлюлозы по йоду.

2.5.2. Определение показателей механической прочности
целлюлоз
2.6.Параметры оценки процесса делигнификации
2.7. Методики получения препаратов лигнинов из древесных остатков
и отработанных растворов
2.8. Определение чистоты препаратов лигнина
2.9. Определение функционального состава
2.10. Определение молекулярно массового распределения
лигнинов
2.11. Определение состава продуктов окисления методом ВЭЖХ
2.12. Методики анализа отработанных растворов
3. Экстракционное воздействие сверхкритического диоксида углерода и его бинарных смесей с нейтральными органическими растворителями на лигноуглеводную матрицу
4. Окисление древесного вещества пероксидом водорода в среде сверхкритического диоксида углерода
4.1. Общая характеристика процесса
4.2. Влияние среды на функционализацию лигнина
4.3.Влияние среды на изменение полимолекулярных свойств лигнина
4.4.Влияние среды на изменение элементного состава, степени ароматичности и конденсационных превращений лигнина
4.5.Продукты окислительной деструкции лигнина и модель окислительных превращений
4.6. Изменение углеводного компонента лигноуглеводной матрицы в процессе окисления древесного вещества пероксидом водорода в среде сверхкритического диоксида углерода
5. Определение возможных направлений использования получаемого волокнистого полуфабриката
5.1.Окислительная модификация целлюлозного полуфабриката
5.2.Модификация целлюлозного полуфабриката методом щетилирования
6. Выводы
Список использованной литературы

Список принятых сокращений и условных обозначений
СК -сверхкритический
СКС - сверхкритическое состояние
СФЭ - сверхкритическая флюидная экстракция
СК С02 - сверхкритический диоксид углерода
1 Ткр - критическая температура,
Ркр - критическое давление
а.с.д. - абсолютно сухая древесина
а.с.ц. - абсолютно сухая целлюлоза
ВПФ - волокнистый полуфабрикат
ОЛГ - содержание остаточного лигнина в ВПФ, %.
СУЛ - степень удаления лигнина - количество удалённого
лигнина, выраженное в процентах от его начального содержания, %
Сл - селективность процесса — расчётная величина,
показывающая отношение выхода древесного остатка к его выходу в случае идеальной делигнификации, %
СУУ - степень удаления углеводов - расчётная величина,
показывающая количество удалённых , углеводов, выраженное в процентах от их первоначального содержания, %'
РП - расход пероксида водорода, выраженный в граммах и
отнесённый к 1 г а.с.д.
КП0ТШ КПпр, - величины конденсационных превращений, соответственно, КПисх относительная, препарата лигнина и лигнина исходной
древесины.
ОСА' - относительная степень ароматичности.
РСВ-ПаОН - реакционная способность к вискозообразованию, определяемая по растворимости образца целлюлозы в I холодном растворе гидроксида натрия

Особенностью поведения подобных конденсированных структур является возможность их окисления (в частности, пероксидом водорода), кроме того, в окислительных процессах образовавшиеся полимерные продукты (олигомеры), по некоторым данным, разрушаются легче, чем исходная макромолекула лигнина.
1.2.4 Взаимодействие пероксида водорода с полисахаридами древесины
Окислению древесного лигнина (как и любому варианту процесса делигнификации) сопутствует и дес трукция полисахаридов.
Окислительно-гидролитическая деструкция целлюлозы может протекать двумя путями:
- Статистическое окисление С! и Св атомов, приводящее к расщеплению полимерной цепи с последующей деструкцией глгакопиранозного кольца до моно- и дикарбоновых кислот (рисунок 1.15.)

Рисунок 1.15. Реакция окисления концевых альдегидных групп (а) и первичных спиртовых групп (б)
- Ступенчатый процесс укорочения полимерной цепи посредством окисления концевых звеньев с последующим кислотно-катализируемым элиминированием их в виде глюконовой кислоты.