СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ ГЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ТАННИНОВ КОРЫ ЛИСТВЕННИЦЫ И ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА
УДК 547.992.3
Аннотация
Впервые на основе таннинов коры лиственницы и гидролизного лигнина методом золь-гель конденсации с формальдегидом и фурфуриловым спиртом получены таннин-лигнин-формальдегидные и таннин-лигнин-фурфуриловые органические гели. Их физико-химические свойства изучены при варьировании содержания лигнина (от 5 до 30% мас.) и фиксированном массовом соотношении полифенольных веществ к сшивающему реагенту (1 : 1.5). С увеличением содержания лигнина плотность таннин-лигнин-формальдегидных гелей снижается от 0.83 до 0.53 см3/г, а таннин-лигнин-фурфуриловых аэрогелей – от 0.14 до 0.32 г/см3. По данным метода инфракрасной спектроскопии, структура таннин-лигнин-формальдегидных и таннин-лигнин-фурфуриловых гелей сформирована ароматическими фрагментами, сшитыми метиленовыми и метилен-эфирными мостиками. Методом сканирующей электронной микроскопии показано, что добавление к таннинам соответствующих количеств лигнина (до 10% мас. при использования формальдегида и до 20% мас. при использовании фурфурилового спирта) способствует образованию гелей с более развитой пористой структурой. В случае таннин-лигнин-формальдегидного геля величина удельной поверхности и сорбции метиленового синего составляют, соответственно, 12 м2/г и 43 мг/г, а для таннин-лигнин-фурфурилового – 72 м2/г и 114.5 мг/г. Обнаружено, что увеличение содержания лигнина в составе геля свыше 20% мас сопровождается фазовой локализацией лигнина (осаждением), что снижает прочность полученного геля и уменьшает его удельную поверхность.
Скачивания
Metrics
Литература
Aaltonen O., Jauhiainen O. Carbohydrate Polymers, 2009, vol. 75, pp. 125–129. DOI: 10.1016/j.carbpol.2008.07.008.
Tao Y., Endo M., Kaneko K. Recent Patents on Chemical Engineering, 2008, vol. 1, pp. 192–200. DOI: 10.2174/2211334710801030192.
Rey-Raap N., Calvo E.G., Menendez J.A., Arenillas A. Microporous and Mesoporous Materials, 2017, vol. 244, pp. 50–54. DOI: 10.1016/j.micromeso.2017.02.044.
Zhao S., Malfait W.J., Guerrero-Alburquerque N., Koebel M.M., Nystrçm G. Angew. Chem. Int. Ed., 2018, vol. 57, pp. 7580–7608. DOI: 10.1002/anie.201709014.
Celzard A., Fierro V., Amarat-Labat G., Szczurek A., Braghiroli F., Parmentier J., Pizzi A., Grishechko L.I., Kuz-netsov B.N. Boletín del Grupo Español del Carbón, 2012, vol. 26, pp. 2–7.
Rey-Raap N., Szczurek A. Fierro V., Celzard A., Menéndez J.A., Arenillas A. Industrial Crops and Products, 2016, vol. 82, pp. 100–106. DOI: 10.1016/j.indcrop.2015.12.001.
Grishechko L.I., Amaral-labat G., Szczurek A., Fierro V., Kuznetsov B.N., Pizzi A., Celzard A. Industrial Crops and Products, 2013, vol. 41, pp. 347-355. DOI: 10.1016/j.indcrop.2012.04.052.
Elkhatat A.M., Al-Muhtaseb S.A. Advanced Materials, 2011, vol. 23, pp. 2887–2903. DOI: 10.1002/adma.201100283.
Arenillas A., Menéndez J.A., Reichenauer G., Celzard A., Fierro V., Josй F., Hodar M., Bailόn-Garcia E., Job N. Organ-ic and Carbon Gels. From Laboratory Synthesis to Applications, 2019. 195 p. DOI: 10.1007/978-3-030-13897-4.
Mikova N.M., Levdanskiy V.А., Skwortsova G.P., Zhizhaev А.М., Lutoshkin M.A., Chesnokov N.V., Kuznetsov B.N. Biomass Conversion and Biorefinery, 2019. DOI: 10.1007/s13399-019-00561-8.
Amaral-Labat G., Grishechko L.I., Fierro V., Kuznetsov B.N., Pizzi A., Celzard A. Biomass and bioenergy, 2013, vol. 56, pp. 437–445. DOI: 10.1016/j.biombioe.2013.06.001.
Vassilev S.V., Baxter D., Andersen L.K., Vassileva C.G. Fuel, 2010, vol. 89, no. 5, pp. 913–933. DOI: 10.1016/j.fuel.2009.10.022.
Pizzi A. Tannins: Major Sources, Properties and Applications. Monomers, Polymers and Composites from renewable re-sources // Eds M. N. Belgacem, A. Gandini, Elsevier, 2008, pp. 179–199.
Gordiyenko I.I., Fedorova T.Ye., Ivanova S.Z., Babkin V.A. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2008, no. 2, pp. 35–38. (in Russ.).
Sarkanen K.V. Ligniny (struktura, svoystva i reaktsii). [Lignins (structure, properties and reactions)]. Ed. K.V. Sarkanen, K.H. Ludwig. Moscow, 1975, 629 p. (in Russ.).
Aegerter M.A., Leventis N., Koebel M.M. Aerogels Handbook. Springer Science, 2011. 916 p. DOI: 10.1007/978-1-4419-7589-8.
Wu D., Fu R. J. Porous Mater, 2005, vol. 12, pp. 311–316.
Fathy N.A., Rizk M.S., Awad R.M.S. J. Anal Appl Pyrolysis, 2016, vol. 119, pp. 60–68. DOI: 10.1016/j.jaap.2016.03.017.
Markelov D.A., Nitsak O.V., Gerashchenko I.I. Khimiko-farmatsevticheskiy zhurnal, 2008, vol. 42(7), pp. 30–33. (in Russ.).
Szczurek A., Fierro V., Thébault M., Pizzi A., Celzard A. European Polymer Journal, 2016, vol. 78, pp. 195–212. DOI: 10.1016/J.EURPOLYMJ.2016.03.037.
Kraiwattanawong K., Mukai S.R., Tamon H., Lothongkum A.W. Microporous and Mesoporous Materials, 2007, vol. 98, pp. 258–266. DOI: 10.1016/j.micromeso.2006.09.007.
Akerholm M., Salmen L. Polymer, 2001, vol. 42, pp. 963–969.
Szczurek A., Amaral-Labat G., Fierro V., Pizzi A., Masson E., Celzard A. Carbon, 2011, vol. 49, pp. 2773–2784. DOI: 10.1016/j.carbon.2011.03.007.
Fathya N.A., Rizk M.S., Awad Reham M.S. J. Anal Appl Pyrolysis, 2016, vol. 119, pp. 60–68. DOI: 10.1016/j.jaap.2016.03.017.
Jirglová H., Pérez-Cadenas A.F., Maldonado-Hódar F.J. Langmuir, 2009, vol. 25(4), pp. 2461–2466. DOI: 10.1021/la803200b.
Li W-C., Lu A-H., Guo S-C. Carbon, 2001, vol. 39, pp. 1989–1994. DOI: 10.1016/S0008-6223(01)00029-X.
Girgis B.S., El-Sherif I.Y., Attia A.A., Fathy N.A. J. Non Cryst. Solids., 2012, vol. 358(4), pp. 741–747. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2011.12.004.
Gallegos-Suarez E., Perez-Cadenas A.F., Maldonado-Hodar F.J., Carrasco-Marin F. Chemical Engineering Journal, 2012, vol. 181–182, pp. 851–855. DOI: 10.1016/j.cej.2011.12.002.
Choura M., Belgacem N.M., Gandini A. Macromolecules, 1996, vol. 29, pp. 3839–3850. DOI: 10.1021/ma951522f.
Tannet R., Schwan M., Ratke L. J. of Supercritical Fluids, 2015, vol. 106, pp. 57–61. DOI: 10.1016/j.supflu.2015.06.021.
Al-Muhtased S.B., Ritter J.A. Advanced Materials, 2003, vol. 15, pp. 101–114. DOI: 10.1002/adma.200390020.
Amaral-Labat G., Szczurek A., Fierro V., Pizzi A., Celzard A. Science and Technology of Advanced Materials, 2013, vol. 14, issue 1. Article 015001. DOI: 10.1088/1468-6996/14/1/015001.
Feng Chen, Min Lijuan Wang, Jian Li. BioResources, 2011, vol. 6, issue 2, pp. 1262–1272. DOI: 10.15376/biores.6.2.1262-127.
Wu D., Fu R. Micropore and Mesopore Materials, 2006, vol. 96, pp. 115–120. DOI: 10.1016/j.micromeso.2006.06.022.
Wu D., Fu R., Dresselhaus M.S., Dresselhaus G. Carbon, 2006, vol. 44, pp. 675–681. DOI: 10.1016/j.carbon.2005.09.022.
Grishechko L.I., Amaral-Labat G., Szczurek A., Fierro V., Kuznetsov B.N., Celzard A. Micropor Mesopor Mater., 2013, vol. 168, pp. 19–29. DOI: 10.1016/j.micromeso.2012.09.024.
Wang F., Yao L.F., Shen J. Guan D.Y., Fang Zh. Adv. Mater. Res., 2014, vol. 941–944, pp. 450–453. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.941-944.450.
Sing R.S.W., Everett D.H., Haul R.A.W., Moscou L., Pierotti R.A.,Rouquerol J., Siemieniewska T. Pure Appl. Chem., 1985, vol. 57, pp. 603–619.
Reshetnikov V.I. Khimiko-farmatsevticheskiy zhurnal, 2003, vol. 37, no. 5, pp. 28–32. (in Russ.).
Copyright (c) 2021 Химия растительного сырья
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
2. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
3. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу.
