15,441 matches
-
lemnului se folosește un amestec format din hidroxid de sodiu și sulfură de sodiu. Din aceste soluții, lignina poate fi precipitată prin neutralizare cu acid acetic și cu dioxid de carbon. II.2. PROCEDEE DE SEPARARE A LIGNINEI DIN SOLUȚII REZIDUALE Cu toate că industria de celuloză se dezvoltă într-un ritm considerabil, valorificarea eficientă și completă a materiilor prime fibroase rămâne încă o problemă nesoluționată. Astfel, având în vedere că randamentul mediu de fabricare a celulozei este de 50%, se constată că
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
subproduse. Un astfel de subprodus, în proporție de circa 26% este lignina, homopolimer cu structură neregulată și cu o varietate de grupe reactive, care face dificilă utilizarea sa. Până în prezent, încercările de a crea o industrie care să valorifice lignina reziduală au înregistrat succese parțiale, tocmai de aceea s-au intensificat cercetările în direcția valorificării ligninei rezultate ca subprodus de la dezincrustarea și hidroliza materiilor prime vegetale . II.2.1. PROCESE DE DELIGNIFICARE Întrucât lignina reprezintă substanța chimică de bază care se
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
se un randament în lignină de 34% raportat la cantitatea totală de substanțe organice care se află în leșie. Delignificarea acidă deține o pondere mai redusă în industria de celuloză, iar tendințele viitoare de creștere sunt favorabile procedeului sulfat. Soluțiile reziduale de la fierberile acide au o compoziție mai complexă comparativ cu leșiile negre (tabelul 2Ă și care diferă în funcție de specia de lemn supusă dezincrustării (tabelul 3Ă. Comparativ cu procedeul sulfat în cazul celui sulfit s-au înregistrat progrese mai modeste în ceea ce privește
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
negre (tabelul 2Ă și care diferă în funcție de specia de lemn supusă dezincrustării (tabelul 3Ă. Comparativ cu procedeul sulfat în cazul celui sulfit s-au înregistrat progrese mai modeste în ceea ce privește recuperarea agenților chimici. Rezultatele cercetărilor efectuate în direcția valorificării componenților soluțiilor reziduale de la dezincrustările acide sunt concretizate în direcția utilizării zaharurilor și a lignosulfonaților. Zaharuri acide și reziduuri Rășini și extractibile Cenușă 55 14 6 12 3 10 42 5 20 20 3 10 Datele prezentate în acest tabel arată că zaharurile
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
zaharurilor și a lignosulfonaților. Zaharuri acide și reziduuri Rășini și extractibile Cenușă 55 14 6 12 3 10 42 5 20 20 3 10 Datele prezentate în acest tabel arată că zaharurile reprezintă cca. 20-25% din substanța uscată a leșiei reziduale disnefitice. Aceste zaharuri pot fi valorificate separat, fie prin fermentație alcoolică, fie prin cultivarea și multiplicarea drojdiilor furajere. În cazul valorificării acestora prin fermentație alcoolică, randamentul în alcool etilic este de cca. 95%, la o tonă de celuloză sulfit obținându
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
drojdiilor furajere. În cazul valorificării acestora prin fermentație alcoolică, randamentul în alcool etilic este de cca. 95%, la o tonă de celuloză sulfit obținându-se cca. 80 litri etanol. Drojdiile furajere care se multiplică, folosindu se ca substrat soluțiile sulfite reziduale, conțin în medie cca.50% putere. La rândul lor, aceste proteine sunt alcătuite din toți aminoacizii esențiali, fiind mai bogate în lisină. În același timp, drojdiile furajere conțin întregul complex de vitamine B, fiind o sursă valoroasă de fier, calciu
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
ionice de cele neionice folosind rășini schimbătoare de ioni, preparate special în acest scop. Primul efluent de la coloana de excluziune ionică conține lignosulfonați, iar în ultimele fracțiuni se găsesc zaharurile și alte produse neionizate. Prin adăugarea intermitentă de soluție sulfit reziduală la coloana de excluziune ionică, se pot izola în mod continuu lignosulfonații și zaharurile. Separarea zaharurilor de lignosulfonați s-a realizat și prin cromatografie pe gel de Sephadex, însă nici unul din aceste procedee nu s-a dovedit aplicabil la scară
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
continuu lignosulfonații și zaharurile. Separarea zaharurilor de lignosulfonați s-a realizat și prin cromatografie pe gel de Sephadex, însă nici unul din aceste procedee nu s-a dovedit aplicabil la scară industrială. O altă metodă pentru izolarea zaharurilor din soluția sulfit reziduală se bazează pe reacția acestora cu acetonă în prezența acidului sulfuric concentrat. Acetonozaharurile care rezultă (derivați de di-O izopropilidenă sunt solubile în acetonă și pot fi separate de lignosulfonații insolubili în acest solvent II.2.2. PROCESE DE DESULFONARE
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
PROCESE DE DESULFONARE Lignosulfonații pot fi folosiți fie sub forma acizilor sulfonici liberi, fie ca săruri de calciu, magneziu, sodiu sau amoniu. Spre exemplu, lignosulfonații bazici de calciu se obțin prin adăugarea hidroxidului de calciu în trei trepte la soluția reziduală (figura 12Ă. În prima treaptă se recuperează sulfitul de calciu care se reutilizează în soluțiile de fierbere. În cea de-a doua treaptă se separă lignina ca sare bazică de lignosulfonat de calciu. Precipitatul din treapta a treia, care constă
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
cantitate de lignosulfonați alături de un exces de hidroxid de calciu se introduce în prima treaptă a reactorului următor. Efluentul celei de-a treia trepte este evacuat la canal. Pentru fiecare kilogram de lignosulfonat recuperat se prelucrează 11 kg de soluție reziduală. Randamentul acestei operații este de 90-95% raportat la lignină. Pentru unele utilizări este necesară scăderea conținutului de grupe sulfonice din lignosulfonați. Deși produsele desulfonate, comparativ cu lignosulfonații, au o influență mai slabă asupra tensiunii superficiale (figura 13Ă, acestea reduc într-
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
se poate efectua și prin tratare cu amoniac. În acest fel s-a obținut produsul cunoscut în Cehia sub denumirea de „lignină AS”. În acest procedeu, adaosul de amoniac este calculat pentru a realiza o concentrație de 5-10% în soluția reziduală. Reacția de desulfonare se conduce la aproximativ 100 0C, sub presiune. CAPITOLUL III REACȚII DE MODIFICARE ȘI FUNCȚIONALIZARE A LIGNINEI III.1. REACȚIA DE GREFARE Pentru a obține materiale compozite biodegradabile pe bază de polimeri naturali/polimeri sintetici, trebuie realizată
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
de masă (GC-MSĂ Cromatografia GC-MS este una dintre cele mai valoroase tehnici analitice pentru separarea și identificarea fragmentelor cu masă moleculară mică așa cum se găsesc în amestecurile de produse după aplicarea metodelor de degradare chimică a ligninei și în soluțiile reziduale de la fabricarea celulozei. Instrumentele pentru cromatografia GC-MS au fost permanent îmbunătățite și au atins un grad înalt de sofisticare, comparabil cu cel realizat în spectrografia 1H RMN și 13C RMN și cu alte tehnici de analiză instrumentală cu posibilități de
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
ponderea corespunzatoare celeia cu care acest polimer se află distribuit în natură. CAPITOLUL VI APLICAȚII ALE PRODUSELOR DE MODIFICARE A LIGNINEI În industria de prelucrare chimică a lemnului, problema valorificării ligninei se bazează pe cele trei surse potențiale de lignină reziduală: lignina alcalină, lignina sulfit și lignina de hidroliză. Dintre toate, se pare că cea mai atractivă pentru recuperări este lignina alcalină care precipită ușor din soluțiile sale, se dizolvă în solvenți uzuali, prezintă o reactivitate sporită, ceea ce permite aplicarea reacțiilor
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
include legături C - C, care sunt dificil de scindat și care rezistă la degradare până la compuși micromoleculari; conținut ridicat de oxigen și higroscopicitate crescută; cost ridicat ca materie primă datorită utilizării sale drept cobustibil important (7100 kcal/kgă; combinarea soluțiilor reziduale care conțin lignină cu efluenți din procesele de înălbire bazate pe clor sau compuși chimici care conțin halogeni, prin tratament termic și/sau chimic se formează o serie de compuși nocivi. Pe de altă parte însă, valorificarea ligninei ar avea
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
prezenței grupării metoxil grefată pe nucleul aromatic. Încleierea plăcilor cu soluție disulfitică prin metoda Pedersen, Shen, Nimz și Phillippou Metoda Pedersen Pedersen și Jul-Rasmussen (1980Ă, au dezvoltat o metodă de obținere a PAL prin înlocuirea rășinii fenolformaldehidice cu soluție disulfitică reziduală. Metoda Pedersen se caracterizează prin creșterea timpului de presare și prin introducerea după presare a unui tratament termic suplimentar. Astfel, Pedersen și Jul-Rasmussen au realizat un PAL de 18 mm în condițiile: așchiile de lemn au fost amestecate cu soluție
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
Pedersen se caracterizează prin creșterea timpului de presare și prin introducerea după presare a unui tratament termic suplimentar. Astfel, Pedersen și Jul-Rasmussen au realizat un PAL de 18 mm în condițiile: așchiile de lemn au fost amestecate cu soluție disulfitică reziduală (pH = 3, conținut de substanță uscată 50%Ă în proporție de 20-25% raportată la masa de așchii și presate 30 minute la 185 0C. tratamentul termic după presare s-a realizat într-o autoclavă timp de 80 de minute, la
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
în apă la 20 0C, timp de 2 ore, umflarea în grosime este de 1,5 %, iar absorbția de apă 13,2 %. Testele efectuate în aer liber timp de 5 ani, au arătat că 116 plăcile încleiate cu soluție disulfitică reziduală conform metodei Pedersen prezintă proprietăți de rezistență și de suprafață superioare plăcilor încleiate convențional cu rășini fenolformaldehidice: absorbția de apă pentru PAL-ul Pedersen reprezintă jumătate din valoarea înregistrată pentru PAL-ul încleiat convențional, indiferent de valoarea umidității aerului (figura
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
considerente, Shen și Calvé (1980Ă au obținut un PAL cu proprietăți mecanice foarte bune, folosind ca adeziv lignosulfonatul de amoniu fracționat, constatând, de exemplu, că rezistența la tracțiune a PAL-ului crește odată cu mărirea conținutului de zaharuri a soluției disulfitice reziduale. Astfel, cele mai bune rezultate s-au înregistrat în condițiile utilizării unei fracțiuni de LSNH4 cu masa molară mai mică de 5000 și cu un conținut de zaharuri de 50-60%. În acest caz, pentru a obține plăci celulare de 11
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
industrială din următoarele considerente: costul ridicat al energiei electrice datorată tratamentului termic în două etape; autoclava trebuie să fie din oțel superior datorită imisiei unor gaze corozive (SO2Ă; timp de presare lung. Metoda Shen Shen (1977Ă a folosit soluții disulfitice reziduale cu bază calciu, modificate prin reticulare cu acid sulfuric ca substituent al rășinii fenolformaldehidice pentru fabricarea plăcilor celulare. Astfel, inițial, fețele din lemn de plop au fost stropite cu o soluție de acid sulfuric 15-20%, după care s-a adăugat
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
crește în timp. Metoda Shen a fost aplicată și pentru obținerea PAL-ului din lemn de plop, pentru care proprietățile fizico-mecanice ale plăcilor (modul de rupere, rezistența la tracțiuneă depind în mare parte de aciditatea adezivului, adaosul de soluție disulfitică reziduală și de densitatea plăcilor. Prin creșterea acidității adezivului precum și a adaosului de soluție disulfitică se înregistrează o creștere a proprietăților. Cele mai bune rezultate se obțin la un adaos de 10% soluție disulfitică, pentru care aciditatea este de 9-10%, exprimată
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
ore la 149 0C se constată o îmbunătățire a proprietăților, atât pentru plăcile uscate cât și pentru cele tratate la fierbere timp de 2 ore. Drechsel (1978Ă a aplicat metoda Shen la fabricarea plăcilor din lemn de molid. Soluția disulfitică reziduală atomizată a fost trecută peste o sită, obținându-se 2 fracțiuni (accept și refuză, care au fost folosite pentru încleiere. Prin studii de microscopie electronică s-a observat că particulele de dimensiuni mai mici (acceptulă aderă mai bine la suprafața
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
Introducerea ligninei în compoziția adezivului, determină datorită reactivității chimice a acesteia stabilirea unor interacțiuni chimice cu rășină fenolformaldehidică, cu formarea unui copolimer lignin-fenolformaldehidic, conform mecanismului din figura 38. Cercetătorii au arătat că pentru PAL-ul încleiat cu o soluție disulfitică reziduală prin metoda Pedersen, timpul de tratare poate fi redus și tratamentul termic în autoclavă evitat dacă soluția disulfitică se amestecă cu rășină fenolică de tip novolac. Astfel, au fost obținute plăci de 9 mm la un timp de presare de
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
termic în autoclavă evitat dacă soluția disulfitică se amestecă cu rășină fenolică de tip novolac. Astfel, au fost obținute plăci de 9 mm la un timp de presare de 12 minute utilizând un adeziv cu următoarea compoziție: 10% soluție disulfitică reziduală, 4% novolac, 2,1% urotropină. Pentru plăcile obținute s-a constatat că pH-ul este factorul cel mai important care influențează proprietățile acestora (figura 39Ă. În timp ce rezistența la încovoiere și la tracțiune sunt maxime la un pH = 5-7, umflarea în
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
cele mai bune rezultate au fost înregistrate la un adaos minim de 70 % pentru lignosulfonați și de 45% pentru alcalilignină. Izolarea fracțiunilor cu masă moleculară mare care intră în compoziția adezivului se realizează prin precipitare sau ultrafiltrare. Astfel, soluția sulfit reziduală sau leșia neagră sunt fracționate sub presiune prin membrane foarte dense, materialul cu masă moleculară mică fiind eliminat, iar cel cu masă moleculară mare este recirculat și concentrat. Avantajul acestei metode constă în faptul că prin ultrafiltrare este posibilă obținerea
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]
-
moleculară mică fiind eliminat, iar cel cu masă moleculară mare este recirculat și concentrat. Avantajul acestei metode constă în faptul că prin ultrafiltrare este posibilă obținerea unui produs ligninic cu proprietăți constante, chiar atunci când lignina este izolată din diferite soluții reziduale rezultate din procesul de fabricare al celulozei. Derivații de lignină ce intră în compoziția adezivului sunt sub formă de săruri ale metalelor alcaline sau alcalino-pământoase cu un pH = 8 - 13. Din acest motiv, adezivul nu provoacă coroziunea sau defecte hidrolitice
LIGNINA – POLIMER NATURAL AROMATIC CU RIDICAT POTENȚIAL DE VALORIFICARE by ELENA UNGUREANU () [Corola-publishinghouse/Science/1630_a_2976]