ПРЕВРАЩЕНИЯ ПОЛИСАХАРИДОВ И ЛИГНИНА В ДРЕВЕСИНЕ ПРИ ОЗОНИРОВАНИИ

  • Надежда (Nadezhda) Алексеевна (Alekseevna) Мамлеева (Mamleeva) Московский государственный университет им. Ломоносова, химический факультет, Ленинские Горы, 1, стр.3, Москва, 119992
  • Станислав (Stanislav) Артурович (Arturovich) Аутлов (Autlov) Алтайский государственный университет, пр. Ленина, 61, Барнаул, 656049
  • Наталья (Natal'ja) Григорьевна (Grigor'evna) Базарнова (Bazarnova) Алтайский государственный университет, пр. Ленина, 61, Барнаул, 656049
  • Валерий (Valerij) Васильевич (Vasil'evich) Лунин (Lunin) Московский государственный университет им. Ломоносова, химический факультет, Ленинские Горы, 1, стр.3, Москва, 119992
Ключевые слова: древесина, озонирование, целлюлоза, лигнин

Аннотация

Озонирование рассматривается как метод предобработки растительной биомассы в процессах получения целлюлозы и моносахаридов. В работе представлены результаты изучения процесса поглощения озона древесиной осины с различным содержанием воды. Рассмотрено поэтапное превращение субстрата: исходная древесина – озонированная древесина – целлюлозосодержащий продукт озонирования – холоцеллюлоза – целлюлоза. Определены выходы озонированной древесины, водорастворимых продуктов озонирования древесины, выходы холоцеллюлозы и целлюлозы. Определен выход целлюлозосодержащего продукта озонирования и содержание остаточного лигнина в нем. Образцы холоцеллюлозы и целлюлозы изучены методом ИК-спектроскопии. Определены степень полимеризации и молекулярно-массовый состав целлюлозы из озонированной древесины.

Показано, что превращения древесины под воздействием озона сопровождаются деструкцией лигнина, гемицеллюлоз и части целлюлозы. Установлено, что физико-химические свойства целлюлозы, полученной из озонированной древесины, зависят от содержания воды. Варьирование содержания воды в исходном образце позволяет регулировать свойства целлюлозы из озонированной древесины.

Предполагается, что в процессе деструкции древесины участвуют как молекулярный озон, так и радикалы, образующиеся при взаимодействии озона с водой, присутствующей в клеточной структуре субстрата.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Надежда (Nadezhda) Алексеевна (Alekseevna) Мамлеева (Mamleeva), Московский государственный университет им. Ломоносова, химический факультет, Ленинские Горы, 1, стр.3, Москва, 119992

старший научный сотрудник, кандидат химических наук

Станислав (Stanislav) Артурович (Arturovich) Аутлов (Autlov), Алтайский государственный университет, пр. Ленина, 61, Барнаул, 656049
кандидат химических наук
Наталья (Natal'ja) Григорьевна (Grigor'evna) Базарнова (Bazarnova), Алтайский государственный университет, пр. Ленина, 61, Барнаул, 656049
декан химического факультета, заведующая кафедрой органической химии, доктор химических наук, профессор
Валерий (Valerij) Васильевич (Vasil'evich) Лунин (Lunin), Московский государственный университет им. Ломоносова, химический факультет, Ленинские Горы, 1, стр.3, Москва, 119992

декан химического факультета, академик РАН, профессор

Литература

1. Hubbe M.A., Rojas O.J., Lucia L.A., Sain M. Cellulosic nanocomposites: a review // Bioresources. 2008. Vol. 3, N3. Pp. 929–980.
2. Ciolacu D., Ciolacu F., Popa V. Amorphous cellulose – structure and characterization // Cellulose Chem. Technol. 2011. Vol. 5, N1-2. Pp. 13–21.
3. Базарнова Н.Г., Карпова Е.В., Катраков И.Б., Маркин В.И., Микушина И.В., Ольхов Ю.А., Худенко С.В. Ме-тоды исследования древесины и ее производных. Барнаул, 2002. 160 с.
4. Travaini,R. Martín-Juárez, J., Lorenzo-Hernando, A., Bolado-Rodriges S. Ozonolysis: An advantageous pretreatment for lignocellulosic biomass revisited // Bioresource Technology. 2016. Vol. 199. Pp. 2–12.
5. Li C., Wang L., Chen Z., Li Y., Wang R., Luo X., Cai G., Li Y., Yu Q., Lu J. Ozonolysis pretreatment of maize stover: the interactive effect of particle size and moisture content on ozonolysis process // Bioresource Technol. 2015. Vol. 183. Pp. 240–247.
6. Yu Z., Jameel H., Chang H.-M., Park S. The effect of delignification of forest biomass on enzymatic hydrolysis // Bio-resource Technol. 2011. Vol. 102. Pp. 9083–9089.
7. Garcia-Cubero M.T., Palacín L.G., Gonzales-Benito G., Bolado S., Lucas S. An analysis of lignin removal in fixed bed reactor by reaction of cereal straws with ozone // Bioresource Technol. 2012. Vol. 107. Pp. 229–234.
8. Sugimoto T., Magara K., Hosoya S., Oosawa S., Shimoda T., Nishibori K. Ozone pretreatment of lignocellulosic mate-rials for ethanol production: Improvement of enzymatic susceptibility of softwood // Holzforschung. 2009. Vol. 63, N5. Pp. 537–543.
9. Бенько Е.М., Манисова О.Р., Лунин В.В. Влияние озонирования на реакционную способность лигноцеллюлоз-ных субстратов в процессах ферментативного гидролиза в сахара // Журнал физической химии. 2013. Т. 87, №7. С. 1131–1137.
10. Schuerch C. Ozonation of cellulose and wood // J. Polym. Sci. Part C. 1963. N2. Pp. 79–95.
11. Разумовский С.Д., Заиков Г.Е. Озон и его реакции с органическими соединениями (кинетика и механизм). М.,1974. 322 с.
12. Bailey P.S. Ozonation in Organic Chemistry. Vol. 2. Nonolefinic compounds. New York, 1982. Pр. 31–37.
13. Simoes R.M.S., Castro J.A.M.E. Ozone delignification of pine and eucalyptus kraft pulps. 2. Selectivity // Industri-al & Engineering Chemistry Research. 1999. Vol. 38, N12. Pр. 4608–4614.
14. Brochier B., Kuligowski C., Voiron S., Petit-Conil M. Overview of the use of ozone in the pulp and paper industry // Ozone news. 2006. Vol. 34, N6. Pp. 21–28.
15. Roncero M.B., Colom J.F., Vidal T. Cellulose protection during ozone treatments of oxygen delignified Eucaliptus kraft pulp // Carbohydrate Polymers. 2003. Vol. 51, N4. Pр. 411–422.
16. Rounsaville J., Rice R.G. Evolution Of Ozone For Bleaching Of Paper Pulps // Ozone: Science & Engineering. 1997. Vol. 18. Pp. 549–566.
17. Донцов А.Г. Избирательность делигнификации лиственной целлюлозы озоном : автореф. дисс. ... канд. хим. наук. Архангельск, 2001. 20 с.
18. Mamleeva N.A., Autlov S.A., Bazarnova N.G., Lunin V.V. Delignification of softwood by ozonation // Pure Appl. Chem. 2009. Vol. 81, N11. Рp. 2081–2091.
19. Мамлеева Н.А., Аутлов С.А., Фионов А.В., Базарнова Н.Г, Лунин В.В. Окислительная деструкция лигнина при озонировании древесины // Журнал физической химии. 2009. Т. 83, №5. С. 860–868.
20. Mamleeva N.A., Abrosimova G.E., Kharlanov A.N., Lunin V.V. Transformation of Wood during Ozonization in the Presence of Hydrogen Peroxide // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2013. Vol. 87, N7. Pp. 1102–1107.
21. Мамлеева Н.А., Харланов А.Н., Лунин В.В. Делигнификация лиственной древесины под воздействием перок-сида водорода и озона // Журнал физической химии. 2013. Т. 87, №1. С. 32–39.
22. Мамлеева Н.А., Аутлов С.А., Харланов А.Н., Базарнова Н.Г., Лунин В.В. ИК-спектры целлюлозы из озониро-ваной древесины // Журнал физической химии. 2015. Т. 89, №8. С. 1298–1304.
23. Engelund E.T., Thygesen L.G., Svensson S., Hill C.A.S. A critical discussion of the physics of wood – water interac-tions // Wood Sci. Technol. 2013. Vol. 47. Pp. 141–161.
24. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. М., 1991. 320 с.
25. Marchessault R.H. Application of infrared spectroscopy to cellulose and wood polysaccharides // Pure Appl. Chem. 1962. Vol. 5, N1-2. Pp. 107–129.
26. Staehelin J., Hoigné J. Decomposition of ozone in water: rate of initiation by hydroxide ions and hydrogen peroxide // Environ. Science Technol. 1982. Vol. 16, N12. Pp. 666–681.
27. Дёмин В.А., Шерешовец В.В., Монаков Ю.Б. Реакционная способность лигнина и проблемы его окислительной деструкции перокси-реагентами // Успехи химии. 1999. Т. 68, №11. C. 1029–1050.
28. Olkkonen C., Tylli Y., Forsskåhl I., Fuhrmann A., Hausalo T., Tamminen T., Hortling B., Janson J. Degradation of Model Compounds for Cellulose and Lignocellulosic Pulp during Ozonation in Aquous Solution // Holzforschung. 2000. Vol. 54. Pp. 397–406.
29. Lemeune S., Jameel H., Chang H.-M., Kadla J.F. Effect of ozone and chlorine dioxide on the chemical properties of cel-lulose fibers // J. Applied Polymer Science. 2004. Vol. 93, N3. Pp. 1219–1223.
Опубликован
2015-12-26
Как цитировать
[1]
Мамлеева (Mamleeva)Н. (Nadezhda), Аутлов (Autlov)С. (Stanislav), Базарнова (Bazarnova)Н. (Natal’ja) и Лунин (Lunin)В. (Valerij) 2015. ПРЕВРАЩЕНИЯ ПОЛИСАХАРИДОВ И ЛИГНИНА В ДРЕВЕСИНЕ ПРИ ОЗОНИРОВАНИИ. Химия растительного сырья. 4 (дек. 2015), 5-13. DOI:https://doi.org/10.14258/jcprm.201504922.
Выпуск
Раздел
Биополимеры растений

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)