Получение продуктов лигнина, химически модифицированного терефталевой кислотой

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Получение продуктов лигнина, химически модифицированного терефталевой кислотой

Для исследователей в области переработки отходов деревообрабатывающей промышленности, в первую очередь технических лигнинов и лигнинсодержащих материалов (лигносульфоновых кислот), стоит важная задача: поиск способов модификации технических лигнинов, при котором затраты энергии, реагентов и, соответственно, негативные последствия для человека и окружающей среды будут минимальными, а переработка отходов деревоперерабатывающей промышленности станет многотоннажной. Лигнин в настоящее время широко используется, как в исходной форме, так и в модифицированной, однако до сих пор остаётся проблематика крупнотоннажной переработки и утилизации технических лигнинов. Исследования, ведущиеся в настоящее время в области утилизации отходов деревопереработки направлены на поиск новых, более дешевых и менее энергоёмких способов переработки лигнина, а также новых областей применения этого материала, как в первоначальной, так и изменённой формах [1].

Цель проделанной работы состояла в получении продуктов лигнина химически модифицированного с терефталевой кислотой в среде тионилхлорида.

Ацилирование лигнина проводилось по ранее разработанной методике ацилирования карбоновыми кислотами [2, 3] при различных температурах в течении 3 и 5 часов.

химический лингин терефталевый кислота

Рис. 1

Ацилирующую смесь получали по следующей методике: предварительно растворяли навеску (эквивалентное навеске лигнина) терефталевой кислоты в избытке тионилхлорида. Полученную смесь в течение 30 минут выдерживали при выбранной температуре синтеза для взаимодействия тионилхлорида с терефталевой кислотой. Продукты синтеза тщательно отмывали толуолом от избытка тионилхлорида и сушили до воздушно-сухого состояния. Впоследствии очищали от непрореагировавшей терефталевой кислоты.

Полученный продукт подвергали анализу на содержание связанных кислот и определения прореагировавших гидроксильных групп лигнина. Данные представлены в таблице.

Количество прореагировавших гидроксильных групп

Исходя из полученных результатов можно сказать, что с увеличением температуры и времени синтеза увеличивается число провзаимодействовавших гидроксильных групп лигнина. Чтобы определить общее количество гидроксильных групп в лигнине был проведён анализ на количество гидроксильных групп в алифатической цепи и ароматическом кольце лигнина. Было установлено, что общее количество гидроксильных групп в сульфатном лигнине равно 11,8%, при этом первичных (алифатических) ОН - групп в среднем составляет 9,1%, а ароматических (кислых) гидроксильных групп - 2,7%.

Реакции, протекающие в лигнине происходят на поверхности и относятся к топохимическим. Для расчета кинетики таких процессов широко используется уравнение Ерофеева-Колмогорова. Исходя из химического анализа на общее число гидроксильных групп была рассчитана степень превращения и впоследствии построены кинетические анаморфозы.

После обработки полученных данных по уравнению Ерофеева-Колмогорова из построенных кинетических анаморфоз были определены константы скорости химической реакции, которые составили 6,63Ч10^-6 с^-1 при 35 градусах, 7,15Ч10^-6 с^-1 при 45 градусах, 8,03Ч10^-6 с^-1 при 55 градусах, 8,13Ч10^-6 с^-1 при 65 градусах. Полученные результаты свидетельствуют о незначительном отличии скоростей реакции при 55 и 65 градусах. Исходя из полученных значений констант скоростей, можно сделать заключениео протекании реакции в диффузионной области.

Рисунок 2. ИК-спектры химически модифицированного лигнина

1 - исходный лигнин; 2 - продукт полученный при 3 часах 45 ⁰С;

3 - продукт полученный при 5 часах 55 ⁰С

Полученные продукты химической модификации лигнина анализировали методом ИК-спектроскопии, (рисунок 2). Полосы поглощения в области 3600 см^-1, характерны для валентных колебаний OH-групп. При возрастании степени превращения на ИК-спектрах увеличивается интенсивность полосы поглощения колебаний гидроксильных групп карбоновых кислот 3500-3600 см^-1, а также возрастает интенсивность полос поглощения сложноэфирной группы 1750-1730 см^-1и полос поглощения, ответственных за колебания С-С связи ароматического кольца 1560-1460 см.

Литература

1. Кузнецов Б.Н., Кузнецова С.А., Тарабанько В.Е. Новые методы получения химических продуктов из биомассы деревьев сибирских пород // Российский химический журнал. 2004. Т. 48. №3.

2. А.В. Протопопов, Я.В. Фролова, О.В. Радкина. Ацилирование сульфатного лигнина о-аминобензойной кислотой // Ползуновский вестник. - Барнаул: Изд-во Алт ГТУ, 2013, №1. - С. 222-224

3. А.В. Протопопов, В.В. Коньшин, М.М. Чемерис. Изучение кинетических закономерностей реакции ацилирования древесины // Ползуновский вестник. - Барнаул: Изд-во Алт ГТУ, 2006, №2 Т.1. - С. 129-131.

Размещено на Allbest.ru