Единая информационная служба
+7 (8182) 21-61-07

Основные результаты работ

Загрузка...

Разработан метод спектрофотометрического титрования, позволяющий дифференцированно определять величины рКа трёх основных типов фенольных структур лигнина, в том числе в неводных и смешанных растворителях;

Определены величины рКа основных фенольных структур лигнина в смесях воды с апротонными растворителями, проанализировано влияние состава и природы растворителя, макромолекулярных свойств лигнина на его кислотность;

Показано дифференцирующее действие растворителя на кислотные свойства лигнина, проявляющееся, главным образом, за счёт ион-дипольных взаимодействий. Установлен механизм сольватационных взаимодействий в системе лигнин — смешанный растворитель.

На основе модели преимущественной сольватации, предполагающей ступенчатую замену растворителя в сольватной оболочке, определены составы первых сольватных оболочек молекулярной и анионной форм лигнина в смесях воды с апротонными растворителями. Показано, что основной сольватирующей структурой в широком диапазоне составов смешанного растворителя является эквимолекулярный комплекс вода-апротонный растворитель.

Произведен выбор наиболее эффективного и селективного растворителя лигнинных веществ — ионной жидкости ацетата 1-бутил-3-метилимидазолия;

Изучены физико-химические свойства ацетата 1-бутил-3-метилимидазолия, наиболее важные для использования его в качестве растворителя в химии растительного сырья — спектральные характеристики, плотность, вязкость, показатель преломления, поверхностное натяжение;

Разработана методика и определена растворимость препарата малоизмененного лигнина в ацетате 1-бутил-3-метилимидазолия, составляющая более 12%, что сопоставимо с наилучшими известными растворителями лигнинных веществ;

Охарактеризована полярность ионной жидкости ацетата 1-бутил-3-метилимидазолия и ее бинарных смесей с водой, диметилсульфоксидом и метанолом, показано проявление эффектов преимущественной сольватации в таких системах.

ацетат 1-бутил-3-метилимидазолия в качестве растворителя для изучения свойств лигнина следует использовать при температуре выше 350С и концентрации лигнина в ионной жидкости не менее 0,6 % масс.

экспериментально установлены гидродинамические характеристики (характеристическая вязкость, гидродинамический радиус) лигнина в ионной жидкости ацетат 1-бутил-3-метилимидазолия;

смеси ионная жидкость-вода и ионная жидкость-диметилсульфоксид использованы для изучения гидродинамических свойств и спектральных характеристик лигнина;

уравнение Марка-Куна-Хаувинка, выражающее взаимосвязь характеристической вязкости с молекулярной массой лигнина, применимо к системе лигнин — [C4С1im][CH3COO];

показано, что лигнин в [C4С1im][CH3COO] принимает конформацию набухшего непротекаемого клубка;

определена характеристическая вязкость, скейлинговый индекс в уравнении Куна -Марка- Хаувинка и фрактальная размерность макромолекулы лигнина в ИЖ показывают, что гидродинамическое поведение лигнина в ионной жидкости подобно поведению его в классическом органическом растворителе (диметилсульфоксиде).

Изучена растворяющая способность сверхкритического диоксида углерода по отношению к биополимерам растений при варьировании температуры и давления. Изучена возможность модификации свойств флюида путем введения растворителей, специфически взаимодействующих с полимерами.

Исследована возможность функционализации и окислительной деструкции лигнинов под действием окислительных реагентов в сверхкритических средах. Показано, что чистый сверхкритический диоксид углерода не оказывает существенного воздействия на лигноуглеводную матрицу и ее компоненты.

Использование в качестве модификаторов этилового спирта, диоксана, ацетона, диметилформамида и диметилсульфоксида незначительно увеличило активность сверхкритического диоксида углерода в отношении компонентов лигноуглеводной матрицы древесины. Изопропиловый спирт как модификатор способствовал усилению экстракционного извлечения лигнина из древесного вещества, однако, действие его также оказалось недостаточным для разделения древесного вещества на составляющие его компоненты.

Под действием пероксида водорода как окислительного агента в среде сверхкритического диоксида углерода происходит функционализация и окислительная деструкция лигнина, приводящие к гидрофилизации макромолекулы лигнина, способствующей переводу его в растворенное состояние.

Установлено, что сверхкритический диоксид углерода при проведении окислительной делигнификации под действием пероксида водорода является активной средой реакций, способствующей осуществлению общего кислотного катализа, а также обладает импрегнационным воздействием на древесное вещество, способствуя его пропитке окислительным реагентом. Чистый сверхкритический диоксид углерода и его бинарные смеси с этанолом, пропанолом-2, ацетоном, диоксаном, диметилсульфоксидом и диметилформамидом показали незначительное делигнифицирующее действие.

Исследование влияния параметров процесса окислительной делигнификации на его основные закономерности показало, что оптимальными параметрами при получении полуфабриката целлюлозы является давление 200 атм, температура 100 0С, расход пероксида водорода 72% к а.с.д. при времени обработки древесного вещества 2 часа.

На основании экспериментальных данных об изменении функционального состава и полимолекулярных свойств лигнина предложена модель химических превращений лигнина в процессе окислительной делигнификации под действием пероксида водорода в среде сверхкритического диоксида углерода.

Показана возможность использования получаемого целлюлозного полуфабриката после дополнительной делигнификации в производстве вискозного и ацетатного волокон (эфиров целлюлозы).

Полученные результаты являются новыми, и полностью соответствуют современному мировому уровню исследований в данной области, а также приоритетному направлению развития науки и технологии Российской Федерации: «Рациональное природопользование», критической технологии: «Технологии получения и обработки функциональных наноматериалов».

Дата изменения страницы 16.05.2012