CC BY
7УДК 676.014.361
С. Н. ПЕТРОВА, И. Ю. ВОЛКОВА, Т. Н. ЛЕБЕДЕВА, А.Г. ЗАХАРОВ
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА РАСТВОРА НА СВОЙСТВА ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩЕ-ГО МАТЕРИАЛА ПРИ ЕГО ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕЛИГНИФИКАЦИИ
(Институт химии растворов РАН, г. Иваново)
Исследован процесс окислительной делигнификации льна-межеумка при температуре 98 °С. Получен материал со средним выходом полуфабриката и высокой степенью делигнификации. Определены оптимальные условия проведения процесса.
В настоящее время растет интерес к химической переработке ежегодно возобновляемого растительного сырья, способного заменить в ряде случаев древесину для получения целлюлозосо-держащих технических продуктов. В настоящей работе исследован процесс делигнификации льна-межеумка, представляющего собой низкосортное льноволокно.
Известно [1,2], что соединения переходных металлов являются катализаторами процесса де-лигнификации. В данной работе растительный материал подвергали двухступенчатым обработкам: окислительной - раствором пероксида водорода в присутствии молибдата аммония и серной кислоты в качестве каталитической добавки (в течение 15 мин) и щелочной экстракции в 1М растворе гидроксида натрия (120 мин). Обе стадии проводили при 98 °С. Содержание пероксида водорода варьировали от 1 до 8%, концентрацию молибдата аммония - от 0 до 4% (содержание серной кислоты изменяли пропорционально концентрации мо-либдата аммония). Для оценки экспериментальных данных были рассчитаны следующие показатели процесса: степень делигнификации (СД)
СД = 100 - ^ ;
Л
-^исх
степень удаления углеводов (СУУ)
СУУ = 100 - В •(100 - Л) ;
100 - Лисх
показатель селективности процесса (Сл) В
Сл =
Л •
100 - исх 100
СД
• 100;
ОПТ =
показатель оптимальности процесса (ОПТ) СД • Сл 100 ,
где В - выход полуфабриката, Лисх и Л - содержание лигнина в материале до и после обработки, соответственно.
Содержание лигнина определяли серно-
кислотным методом с 72% И2804[3], степень полимеризации льняного полуфабриката (СП) - вис-козиметрическим методом.
Экспериментальные данные сведены в таб.1. Получены образцы льняной целлюлозы со средним выходом 60-80% и содержанием остаточного лигнина 1-3%.
Таблица 1.
Экспериментальные данные.
№ обр. Состав раствора на 1-й стадии, масс % Выход полуфабриката, В, % Содержание лигнина Класо-на, Ь, % Степень полимеризации, СП, %
Перок-сид водорода Катализатор
Молибдат аммония Серная кислота
Исх. обес-смол. - - - - 11.04 4000
1 8 - - 82.5 5.07 1900
2 1.04 0.625 60.5 2.96 1592
3 2.08 1.25 60.5 1.33 1523
4 4.16 2.5 57.5 0.89 1119
5 4 - - 67.5 7.06 3145
6 1.04 0.625 59.5 2.09 1731
7 2.08 1.25 69.5 1.62 942
8 4.16 2.5 59.5 1.50 1038
9 2 - - 69.5 8.27 3707
10 1.04 0.625 60.5 3.99 1697
11 2.08 1.25 58.0 1.56 1488
12 4.16 2.5 56.0 2.87 1145
13 1 - - 71.0 7.13 3395
14 1.04 0.526 60.0 2.32 1422
15 2.08 1.25 56.5 0.62 1010
В табл. 2 представлены расчетные показатели исследуемого процесса. При увеличении содержания катализатора в растворе при постоянной концентрации пероксида водорода наблюдается увеличение степени делигнификации и уменьшение СП. Так с ростом концентрации молибдата аммония от 0 до 4% при содержании пероксида водорода 4% СД увеличивается от 36 до 92%, СУУ при этом возрастает от 29 до 34%, а СП снижается с 3100 до 1000. Зависимость степени де-
лигнификации от концентрации пероксида водорода при постоянном содержании катализатора имеет нелинейный характер (см. табл. 2). При содержании молибдата аммония выше 2% наблюдается снижение показателей оптимальности. Вероятно, это вызвано преобладанием процесса растворения углеводов над деструкцией лигнина в связи с одновременным увеличением концентрации серной кислоты в растворе.
Таблица 2.
Расчетные параметры.
№ СД, СУУ, Сл, ОПТ,
образца* % % % %
1 62.11 11.96 88.57 55.01
2 83.78 34.00 66.67 55.86
3 92.71 32.90 67.40 62.49
4 95.36 35.94 64.27 61.29
5 36.83 29.48 72.02 40.95
6 88.74 34.51 65.95 58.53
7 89.80 23.14 77.15 69.28
8 91.92 34.12 66.22 60.87
9 47.94 28.34 73.78 35.37
10 78.13 34.71 66.21 51.73
11 91.80 35.82 64.54 59.24
12 85.44 38.86 61.83 52.83
13 54.15 25.88 75.51 40.89
14 87.39 34.12 66.41 58.04
15 96.83 36.88 63.26 61.25
Наилучшие показатели процесса делигни-фикации льна-межеумка наблюдаются в случае содержания Н2О2 в растворе 4%. Оптимальная концентрация катализатора по каждой системе составляет 2% (см. рис.).
3
C H
, %
* - Нумерация соответствует табл. 1.
Рис. Зависимость показателей оптимальности процесса от концентрации пероксида водорода. Содержание молибдата аммония,%: 1 - 0; 2 - 1.04; 3 - 2.08; 4 - 4.16.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пен Р. З. и др.// Химия растительного сырья. 2001. №1. С. 43-48.
2. Дейнеко И. П., Логинова Н. М.// Химия древесины. 1986. №3. С. 48-52.
3. Оболенская А. В. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы: Учебное пособие для вузов.- М.: Экология. 1991. 320 с.
0
2
4
6
8
2^2
УДК 631.861.871
В.П.МОЛЧАНОВ, Э.М.СУЛЬМАН, М.Г.СУЛЬМАН, Ю.Ю.КОСИВЦОВ
ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВИРУЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ СОЛЕЙ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ НА КИНЕТИКУ НАКОПЛЕНИЯ АМИНОКИСЛОТ В ПРОЦЕССЕ БИОКОНВЕРСИИ
ОРГАНИЧЕСКОГО СЫРЬЯ
(Тверской государственный технический университет)
Исследована кинетика биоконверсии органического сырья (отходов животноводства и трудногидролизуемых растительных материалов) с добавлением биостимуляторов - солей аскорбиновой кислоты. Проанализирован аминокислотный состав ферментируемой смеси и продуктов биоконверсии. Определены кинетические параметры, отражающие динамику накопления аминокислот в ходе ферментации.
Современные методы биотехнологии дают ский интерес представляет изучение кинетических
возможность получать ценные продукты (удобре- закономерностей протекания таких процессов и
ния и кормовые добавки) методом биоконверсии поиск путей их интенсификации с целью получе-органического сырья с использованием различных ния конечных продуктов, максимально обогащен-
биологически активных веществ [1,2]. Практиче- ных ценными органическими веществами.
