О влиянии катализатора на процесс удаления остаточного лигнина при щелочных способах делигнификации Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Химия растительного сырья. 2000. №2. С. 87-88.

Краткие сообщения

УДК 676.1.022:547.673.1

О ВЛИЯНИИ КАТАЛИЗАТОРА НА ПРОЦЕСС УДАЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО ЛИГНИНА ПРИ ЩЕЛОЧНЫХ СПОСОБАХ ДЕЛИГНИФИКАЦИИ

© И.А. Козлов

Институт химии и химической технологии СО РАН, Академгородок, Красноярск, 660036 (Россия) e-mail: cnv@icct.krsk.infotel.ru

Сопоставлены результаты, полученные при варке целлюлозы с катализатором КД и традиционными щелочными варками. Установлено, что константа скорости удаления лигнина с катализатором КД на стадии остаточной делигнификации выше, чем при варке с катализатором ДДА.

Широкое использование древесины, продуктов и материалов на ее основе, а также возрастающие требования к охране окружающей среды и ограниченность традиционных ресурсов органического сырья обусловливают необходимость всестороннего расширения исследований, направленных на разработку методологических основ и технологий наиболее эффективного использования растительного сырья, предназначенного для промышленной переработки. Одним из реальных путей совершенствования технологии производства целлюлозы является применение катализаторов [1].

Цель настоящей работы - исследование процесса удаления остаточного лигнина при щелочных варках в присутствии различных катализаторов.

Результаты модифицированной щелочной варки с катализатором КД сравнивали с результатами натронной и натронной с добавкой катализатора динатриевой соли 1,4-дигидро-9,10-дигидроксиантрацена (ДДА) варок. Эксперимент проводили согласно [2-5].

Так как задача данного исследования состояла в изучении процесса удаления остаточного лигнина из древесины, то нами были рассмотрены кинетические характеристики второй стадии делигнификации. При всех изученных способах варки кинетика процесса соответствует первому порядку. Тангенс угла наклона прямых к оси абсцисс численно равен константе скорости делигнификации и растворения углеводов. Определение этих констант позволяет количественно оценить действие КД при варке древесины сосны. Значения констант скоростей делигнификации и растворения полисахаридов представлены в таблице.

Таблица. Константы скорости процесса удаления остаточного лигнина и растворения полисахаридов

Значения показателей

Показатели с катализатором без

КД ДДА катализатора

Константа скорости, мин'1:

делигнификации 8,0 х 10-3 5,9 х 10'3 5,6 х 10'3

растворения полисахаридов 7,0 х 10'4 7,0 х 10'4 7,2 х 10'4

селективность процесса, отн. ед. 11,3 9,4 6,8

И. А. Козлов

88

Как следует из полученных результатов, на стадии остаточной делигнификации скорость удаления лигнина при варке с КД в 1,3—1,4 раза выше, чем в остальных способах, и достигает 8,0х10"3 мин. Селективность процесса максимальная. Константы скорости удаления лигнина на стадии остаточной делигнификации для щелочной варки без катализатора и с катализатором ДДА приблизительно равны и составляют (5,6-5,9) х10-3 мин, что соответствует общепринятым данным.

Скорость растворения полисахаридов на стадии остаточной делигнификации при различных способах варки остается на одном уровне и равна (7,0 - 7,2) х 10-4 мин.

Таким образом, скорость удаления лигнина на конечной стадии в процессе щелочной варки целлюлозы с КД увеличивается в 1,3—1,4 раза по сравнению с традиционными варками. Селективность процесса варки древесины повышается в следующем ряду: щелочная без катализатора - щелочная с ДДА - щелочная с КД. Применение КД более полно решает проблему удаления остаточного лигнина без заметного разрушения углеводной составляющей древесины, что позволит получать целлюлозу, по качеству удовлетворяющую современным требованиям.

Список литературы

1. Кузнецов Б.А. Катализ химических превращений угля и биомассы. Новосибирск, 1990.

2. Патент № 2151228 РФ. Композиция для получения целлюлозы / Козлов И.А., Кузнецов Б.Н., Бабкин В.А. и др. 2000.

3. Патент № 2104353 РФ. Композиция для получения целлюлозы / Козлов И.А., Заказов А.Н., Бабкин В.А. и др. 1998.

4. Козлов И.А., Вершаль В.В., Бабкин В.А., Дерягина Э.Н. Новая добавка для делигнификации древесины: синтез и механизм действия // Химия в интересах устойчивого развития. 1996. № 4-5. С. 299-307.

5. Козлов И. А. Исследование кинетики и механизма щелочной каталитической делигнификации древесины. Дис. ... канд. хим. наук. Красноярск, 1997.

Поступило в редакцию 30 июля 2000 года После переработки 12 сентября 2000 года