Сульфатной целлюлозы пероксидом водорода

Кинетика делигнификации хвойной

Выполнил: Ларуков Н.В.

очная форма обучения

2 курс

ТиОХПД 321 группа

Проверил: Демин В. А.

Сыктывкар 2012

В данной работе приведен анализ кинетического поведения активированного остаточного лигнина хвойной и лиственной сульфатной целлюлозы при взаимодействии с пероксидом водорода. Активацию лигнина проводила путем обработки содержащей лигнин сульфатной целлюлозы диоксидом хлора с расходом 0, 05; 0, 10; 0, 15 и 0, 20% ClO₂ от массы абсолютно сухой целлюлозы. Окислительную деструкцию лигнина проводили стабилизированным раствором пероксида водорода. В качестве стабилизатора использовали силикат натрия (Na₂ SiO3 × 9H₂ O). Величина рH среды составляла 10, 2 ± 0, 2. Окислителем в этих условиях является гидропероксид-анион, преобладавший в водном растворе окислитель, который образуется в результате диссоциации пероксида водорода:

H₂ O₂ + OH ̄ = HOO ̄ + H₂ O

Исследованная схема окислительной деструкции остаточного лигнина отвечает алгоритму:

[ ClO₂ + H₃ O⁺ ] - [HOO ̄ + OH ̄ ],

где первая ступень обработки – активация диоксидом хлора в кислой среде, а вторая – окисление гидропероксид-анионами в щелочной среде. Для обеспечения постоянной концентрации пероксида водорода, что необходимо для рассмотрения процесса делигнификации как мономолекулярного, поддерживали его большой избыток (относительно лигнина) в растворе за счет низкой концентрации суспензии целлюлозы 0, 5%.

Условия обработки диоксидом хлора: концентрация суспензии целлюлозы 10%, величина рH=3, продолжительность 1 час, температура 70°С.

Окислительную делигнификацию проводили в растворе пероксида водорода концентрацией 85±3 ммоль/дм³, содержащем ≈ 21 ммоль/дм³ силиката натрия (Na₂ SiO₃ × 9H₂ O), при рH 10, 2 ± 0, 2, гидромодуле 200: 1. Температура - 100°С. 20 г влажной (5 г абс. сухой) небеленой сульфатной целлюлозы помещали в 980 мл термостатированного при температуре серии раствора (при перемешивании) и включали секундомер. Отбирала суспензию целлюлозы по 100-120 см³ через заданные промежутки времени (1, 2, 3, 5-10…- 120 мин), отделяли от раствора на пористом стеклянном фильтре под вакуумом и промывали водой за 5 – 10с. По моменту подачи воды производили контроль времени. Отливку целлюлозы высушивали и определяли в ней содержание лигнина фотометрическим методом. Величину оптической плотности нормировали по начальному значению. Аналитические данные рассмотрены с позиций теории полихронной кинетики [1, 2].

Наибольшее влияние активация остаточного лигнина диоксидом хлора (с расходом 0, 05 – 0, 20% ClO₂) оказывает на процесс окислительной делигнификации при наибольшей температуре исследованного интервала – при 100°С. Кинетические точки и полулогарифмические анаморфозы кинетических кривых в координатах «относительная концентрация лигнина – логарифм характеристического времени» (D/Dₒ - ln Ʈ)приведены на рисунке, аналитические данные – в таблице 1.

За 2 ч делигнификации пероксидом водорода степень превращения лигнина хвойной сульфатной целлюлозы θ = 1 – C/Cₒ = D/Dₒ достигает 0, 44 в отсутствие активации диоксидом хлора; 0, 51 и 0, 53 – при расходе диоксида хлора 0, 05 и 0, 10%; 0, 60 и 0, 66 при расходе 0, 15 0, 20% ClO₂ соответственно (см. табл. 1).

С увеличением расхода диоксида хлора на стадии активации остаточного лигнина прямые зависимости «D/Dₒ - ln Ʈ» располагаются все круче, что

Таблица 1