ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ПЕРОКСИДНОЙ ДЕЛИГНИФИКАЦИИ ДРЕВЕСИНЫ СОСНЫ В ПРИСУТСТВИИ СЕРНОКИСЛОТНОГО КАТАЛИЗАТОРА

  • Ирина (Irina) Геннадьевна (Gennad'yevna) Судакова (Sudakova) Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
  • Наталья (Natal'ya) Викторовна (Viktorovna) Гарынцева (Garyntseva) Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
  • Анна (Anna) Ильинична (Il’inichna) Чудина (Chudina) Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
  • Борис (Boris) Николаевич (Nikolaevich) Кузнецов (Kuznetsov) Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
Ключевые слова: древесина сосны, делигнификация, пероксид водорода, катализатор H2SO4, целлюлоза, микрокристаллическая целлюлоза

Аннотация

Известные методы получения микрокристаллической целлюлозы (МКЦ) из древесного сырья является многостадийными и основаны на интеграции экологически не безопасных процессах варки, отбелки и кислотного гидролиза аморфной части целлюлозы. В работе представлено описание одностадийного каталитического метода получения микрокристаллической целлюлозы из древесины сосны, основанного на пероксидной делигнификации древесины в среде «уксусная кислота – вода» в присутствии катализатора H2SO4. Экспериментальными и расчетными методами определены оптимальные параметры процесса пероксидной делигнификации древесины сосны в присутствии катализатора 2% H2SO4, обеспечивающие высокий выход целлюлозы (45.2 мас.%) с низким содержанием остаточного лигнина (1.0 мас.%): температура – 100 °C, содержание Н2О2 – 5 мас.%, CH3COOH – 25 мас.%, ГМ 15, продолжительность – 4 ч. Изучена кинетика процесса каталитической пероксидной делигнификации древесины сосны в интервале температур 70–100 °С. Процесс делигнификации удовлетворительно описывается уравнением первого порядка в изученном интервале температур. Константы скорости варьируются от 0.08·10-4 до 2.15·10-4 с-1, энергия активации составляет 90 кДж/моль. Методами ИКС и РФА установлено, что полученная из древесины сосны целлюлоза имеет структуру, аналогичную структуре промышленной микрокристаллической целлюлозы.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.
DOI:https://doi.org/10.14258/jcprm.2018044079

Биографии авторов

Ирина (Irina) Геннадьевна (Gennad'yevna) Судакова (Sudakova), Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Наталья (Natal'ya) Викторовна (Viktorovna) Гарынцева (Garyntseva), Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

кандидат химических наук, научный сотрудник

Анна (Anna) Ильинична (Il’inichna) Чудина (Chudina), Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Борис (Boris) Николаевич (Nikolaevich) Кузнецов (Kuznetsov), Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

доктор химических наук, заместитель директора, профессор

Литература

Autlov S.A., Bazarnova N.G., Kushnir E.Iu. Khimiia rastitel'nogo syr'ia, 2013, no. 3, pp. 33–41. (in Russ.).

Trachea D., Hussinb M.H., Chuinb C.T., Sabar S., Fazita M.R.N., Taiwo O.F.A., Hassan T.M., Haafiz M.K.M. International Journal of Biological Macromolecules, 2016, vol. 93, pp. 789–804. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2016.09.056.

Sixta H. Handbook of pulp, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, Weinheim, 2006, 1348 р.

Kuznetsov B.N., Kuznetsova S.A., Iatsenkova O.V., Danilov V.G. Poluchenie tselliulozy kataliticheskoi delignifikatsiei drevesiny peroksidom vodoroda: monografiia. [Production of cellulose by catalytic delignification of wood by hydrogen peroxide: monograph]. Krasnoiarsk, 2014, 146 p. (in Russ.).

Suchy M., Argyropoulos D. Tappi Journal, 2002, vol. 1, no. 2, pp. 1–18. DOI: 10.1021/bk-2001-0785.ch001.

Garyntseva N.V., Sudakova I.G., Kuznetsov B.N. Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. Khimiia, 2018, no. 2, pp. 291–303. (in Russ.).

Kuznetsov B.N., Kuznetsova S.A., Danilov V.G., Yatsenkova O.V., Petrov A.V. Reaction Kinetics Mechanisms and Catysis, 2011, vol. 104, pp. 337–343. DOI: 10.1007/s11144-011-0354-8.

Sjöström E., Alen R. Analytical methods of wood chemistry. Pulping and papermaking, Berlin: Springer-Verlag, 1999, 318 p.

Kuznetsova S.A., Danilov V.G., Kuznetsov B.N., Yatsenkova O.V., Alexandrova N.B., Shambasov V.K., Pavlenko N.I. Chemistry for Sustainable Development, 2003, vol. 11, pp. 141–147.

Tappi standard T 222 Om-98. Acid-insoluble lignin in wood and pulp. Technical association of the pulp and paper industry, Atlanta, 1998, 5 p.

Obolenskaia A.V., El'nitskaia Z.P., Leonovich A.A. Laboratornye raboty po khimii drevesiny i tselliulozy. [Laboratory work on the chemistry of wood and cellulose]. Moscow, 1991, 321 p. (in Russ.).

Park S., Baker J.O., Himmel M.E., Parilla P.A., Jonson D.K. Biotechnology and Biofuels, 2010, vol. 3, p. 10.

Nepenin Iu.N. Tekhnologiia tselliulozy. Proizvodstvo sul'fatnoi tselliulozy. [Pulp technology. Sulphate pulp production]. Moscow, 1990, 600 p. (in Russ.).

Pen R.Z. Planirovanie eksperimenta v Statgraphics. [Experiment Planning in Statgraphics]. Krasnoiarsk, 2003, 246 p. (in Russ.).

Fan M., Dai D., Huang B. Fourier transform infrared spectroscopy for natural fibres. In: Salih Salih (ed) Fourier transform-materials analysis. Rijeka: In Tech, 2012, 365 p.

Xiang L.Y., Mohammed M.A.P., Baharuddin A.S. Carbohydrate Polymers, 2016, vol. 148, pp. 11–20. DOI: 10.1016/j.carbpol.2016.04.055.

Moran J.I., Alvarez V.A., Cyras V.P., Vazquez A. Cellulose, 2008, vol. 15, pp. 149–159. DOI: 10.1007/s10570-007-9145-9.

Поверхность отклика
Опубликован
2018-12-11
Как цитировать
[1]
Судакова (Sudakova)И. (Irina) Г. (Gennad’yevna), Гарынцева (Garyntseva)Н. (Natal’ya) В. (Viktorovna), Чудина (Chudina)А. (Anna) И. (Il’inichna) и Кузнецов (Kuznetsov)Б. (Boris) Н. (Nikolaevich) 2018. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ПЕРОКСИДНОЙ ДЕЛИГНИФИКАЦИИ ДРЕВЕСИНЫ СОСНЫ В ПРИСУТСТВИИ СЕРНОКИСЛОТНОГО КАТАЛИЗАТОРА. Химия растительного сырья. 4 (дек. 2018), 63-71. DOI:https://doi.org/10.14258/jcprm.2018044079.
Выпуск
Раздел
Биополимеры растений