TiO 2

УДК 676.064.4
АНАЛИЗ РАСТВОРИМЫХ ПРОДУКТОВ ПРОЦЕССА ДЕЛИГНИФИКАЦИИ
ДРЕВЕСИНЫ БЕРЕЗЫ ПЕРОКСИДОМ ВОДОРОДА В СРЕДЕ УКСУСНАЯ
КИСЛОТА- ВОДА В ПРИСУТСТВИИ КАТАЛИЗАТОРА TiO2
Блинова М. И.
Научный руководитель канд. хим. наук Гарынцева Н. В.
Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт
Химии и Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии
Наук (ИХХТ СО РАН)
Создание современных способов химической переработки древесной биомассы
основывается на использовании экологически безопасных реагентов, таких как
пероксид водорода и кислород в среде органических растворителей:
низкомолекулярных карбоновых кислот, этаноле и др.
При делигнификации древесины пероксидом водорода в среде уксусной
кислоты получают высококачественную целлюлозу, которую можно использовать как
для получения востребованных сульфатированных производных, так и для получения
глюкозосодержащих гидролизатов [1].
Помимо целлюлозы, основными компонентами, образующимися в результате
процесса делигнификации, являются продукты деструкции лигнина и гемицеллюлоз.
Для того, чтобы разрабатываемый процесс соответствовал современным
требованиям необходима его ориентация на комплексное использование всех
компонентов биомассы. В связи с чем, актуальной является задача изучения состава и
свойств растворимых продуктов делигнификации древесины.
Ранее был проведен анализ растворимых продуктов окислительной
каталитической делигнификации древесины пихты и осины пероксидом водорода в
среде разбавленной уксусной кислоты при повышенном давлении и температуре 120 –
130 °С. Полученный в данном процессе отработанный варочный раствор (щелок)
концентрировали путем удаления уксусной кислоты и воды. Затем проводили
исчерпывающую экстракцию щелока спирто-бензольной смесью. Компонентный
состав полученных образцов исследовали методом хромато-масс-спектрометрии.
Установлено, что растворимые продукты уксуснокислотной делигнификации
древесины пихты представлены продуктами деградации моносахаридов (35 % оттн.),
сложными эфирами (24 % отн.) и полициклическими углеводородами (15 % отн.). В
растворимых продуктах делигнификации древесины осины обнаружены сложные
эфиры смоляных кислот (5% отн.) и стерины.
При разбавлении водой концентрированного варочного раствора из него
высаживается уксуснокислотный лигнин в количестве 9 % от массы исходной навески
древесины [2].
В настоящей работе была проведена делигнификация древесины березы
пероксидом водорода в среде уксусной кислоты при атмосферном давлении и
температуре 100 °С в присутствии катализатора TiO2. Получена качественная
микрокристаллическая целлюлоза с содержанием остаточного лигнина менее 1 % масс.
Установлено, что отличительной особенностью полученного в указанных
условиях отработанного варочного раствора, является невозможность высадить лигнин
после концентрирования щелока и разбавления водой.
Варочный раствор содержит водорастворимые продукты деструкции
гемицеллюлоз и лигнина, одновременно нерастворимые в ацетоне и этаноле.
Предложена следующая схема проведения анализа растворимых продуктов
делигнификации древесины березы.
Щелок процесса делигнификации
Отгонка СН3СООН
Кубовый остаток
(концентрированный щелок)
Осаждение С2Н5ОН
Раствор
Хромато-массспектрометрия
Осадок
ГЖХ анализ
на сахара
Химический и
элементный
анализ,
ИК-спектроскопия
ЛИТЕРАТУРНЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Левданский В.А, Левданский А.В., Кузнецов Б.Н. Сульфатирование
микрокристаллической целлюлозы хлорсульфоновой кислотой в диоксане //
Химия растительного сырья. - 2012. - №1. - С. 39–44.
2. Kuznetsov B.N., Sudakova I.G., Celzard A., Garyntseva N.V., Ivanchenko N.M.,
Petrov A.V. Binding Properties of Lignins Obtained at Oxidative Catalytic
Delignification of Wood and Straw // Journal of Siberian Federal University.
Chemistry. – 2011. - № 1. – Р. 3-10.