Химические компоненты древесины

Химия древесины и ее компонентов не может изучаться в отрыве от строения древесины. Древесину нельзя рассматривать только с позиций знания ее химических веществ, или анатомических тканей, или ее свойств как материала. Необходимо понимание всех трех сторон. Это единство обусловлено существованием тесной связи между химическими компонентами древесины, образующими элементы ультраструктуры и высокоупорядоченные системы, из которых, в свою очередь, состоят стенки (оболочки) клеток последние и составляют древесную ткань. [c.7]

ХИМИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ ДРЕВЕСИНЫ [c.17]

Схема 3.1. Химические компоненты древесины [c.18]

Изучение изменений в химическом составе компонентов древесины молодых побегов ели, выросших в условиях строго контролируемого микроклимата [32], показало, что соотношение компонентов древесной клетки зависит от внешних условий произрастания длительности освещения, температуры воздуха и почвы, вегетационного периода. Было показано, что при повышенной температуре возрастает содержание целлюлозы и белковых веществ. Укорочение естественного дня особенно сильно влияет на содержание экстрактивных веществ, количество которых сильно возрастает. С возрастом побега уменьшается содержание уроновых кислот. Содержание пентозанов не проявляет определенной тенденции к изменению в зависимости от вышеуказанных факторов. Проведенные анатомические исследования [27] показали, что изучение химического состава древесины молодых побегов деревьев не позволяет вскрыть изменения в ее составе в процессе роста вследствие чрезвычайно быстро развивающегося одревеснения и отмирания клеток древесины. Кроме того, состав древесины в спелом [c.312]

В учебнике в достаточно компактной четкой форме излагается на современном уровне обширный по тематике материал. Особое внимание уделено строению макромолекул и физической структуре полимеров как основе для понимания структуры и свойств синтетических полимеров и высокомолекулярных компонентов древесины. Рассмотрены процессы синтеза полимеров, в том числе биосинтеза природных полимеров. Детально излагаются свойства синтетических полимеров, используемых при получении разнообразных материалов и изделий на основе древесины и продуктов ее переработки. Учебник содержит необходимые сведения по анатомии древесины и строению клеточной стенки. Значительное место отводится изложению теоретических основ процессов химической переработки древесины и ее компонентов. [c.2]

В учебнике изложены основы химии и физики полимеров с целью последующего изучения химии древесины и ее компонентов. Это позволяет студентам приобрести знания о строении, составе и свойствах древесины, усвоить современные представления о химическом строении, физической структуре и химизме превращений основных компонентов древесины в процессах ее переработки и уяснить главные направления использования древесины и ее компонентов. Получить необходимые сведения о синтезе полимеров и возможных направлениях их применения в лесной индустрии. Освоить основные меюды физико-химического анализа полимеров, разделения древесины на компоненты и их анализ. Заложить основы научно обоснованного подхода к переработке древесины как комплексу ресурсосберегающих экологически безопасных производств. [c.3]

ИК-спектры позволяют сравнивать химический состав полимеров, обнаруживать химические изменения и примеси, изучать водородные связи и др. Ниже (часть III) приведены ИК-спектры основных компонентов древесины - целлюлозы (см. рис. 9.1 и табл. 9.1) и лигнина (см. рис. 12.2 и табл. 12.1). ИК-спектры используют и при изучении физической структуры полимеров, например, для характеристики кристалличности целлюлозы и сравнения ее полиморфных модификаций (см. 9.4.4 и 9.4.6). [c.147]

Все эти принципы выделения компонентов в чистом виде используются в химическом анализе древесины прямыми методами, а некоторые из них также и в промышленных способах делигнификации. В производстве технических целлюлоз используют сульфитные и щелочные способы делигнификации растительного сырья (так называемая варка целлюлозы), а также делигнификацию действием окислителей для отбелки технических целлюлоз и в окислительных способах варки целлюлозы, что будет рассматриваться в соответствующих разделах (см. главу 13). [c.187]

Подробные сведения о строении и свойствах компонентов древесины излагаются далее в соответствующих главах. Химический анализ древесины и технических целлюлоз рассматривается в специальных учебных пособиях по лабораторным работам [30,31]. [c.187]

Ранняя и поздняя древесина могут несколько различаться по содержанию основных химических компонентов. Так, в ранней древесине содержится несколько меньше целлюлозы и больше лигнина, чем в поздней повышено также содержание пентозанов и уроновых кислот. Это, по-видимому, обусловлено большей толщиной срединных пластинок клеток [c.192]

В заключение следует подчеркнуть, что существенные различия в строении и химическом составе древесины и коры обусловливают необходимость раздельной переработки этих составных частей биомассы дерева как с технологической, так и с экономической точек зрения. Однако существующие методы удаления коры (окорки) сопряжены с потерями древесины. В отходах окорки наряду с корой содержится значительное количество древесины, что осложняет химическую переработку такого сырья. Разнообразие представленных в коре химических соединений делает привлекательной идею извлечения наиболее ценных компонентов. Развитие данного направления утилизации коры сдерживается относительно низким содержанием извлекаемых компонентов. Вследствие этого основные направления переработки коры все еще ограничены ее утилизацией как органического материала в качестве топлива, в сельском хозяйстве и т.п. Редкие примеры использования коры отдельных древесных пород для вьще-ления дубильных веществ, производства пробки, получения дегтя (из бересты березы) и выделения из коры растущих деревьев пихты пихтового бальзама не улучшают, к сожалению, общую картину неэффективного использования содержащихся в коре ценных органических соединений. [c.210]

В химическом составе хвойной древесной зелени можно выделить те же самые основные высокомолекулярные компоненты древесины - целлюлозу, гемицеллюлозы, лигнин. Однако их доля существенно ниже, чем в древесине той же древесной породы, и значительно выще доля экстрактивных веществ, состав которых более разнообразен (см. 14.8). [c.214]

Химические реакции высокомолекулярных компонентов древесины в технологических процессах варки целлюлозы, гидролизных производств и пиролиза древесины подробнее рассматриваются далее в соответствующих разделах. [c.225]

С невозможно. Поэтому абсолютно сухая древесина всегда содержит небольшое количество прочно связанной воды (около 0,3...0,5%). Для удаления всей воды требуется нагревание до температуры выше 150°С. Повышение же температуры при сушке неизбежно приводит к химическим изменениям компонентов древесины - реакциям дегидратации, окисления кислородом воздуха, термической деструкции и др. Присутствие неудаляемой воды в древесине и препаратах целлюлозы обусловливает наличие в ИК-спектрах полосы поглощения прочно связанной воды при 1650 см" (см. рис. 9.1 ). Низкотемпературные воздействия не вызывают замерзания связанной воды, тогда как свободная вода образует лед. [c.263]

Реакции полисахаридов древесины имеют очень важное практическое значение в процессах химической и химико-механической переработки древесины - целлюлозно-бумажном, гидролизных, лесохимических производствах, производстве древесных плит и пластиков. Цель целлюлозно-бумажного производства - получение из древесины технической целлюлозы и других волокнистых полуфабрикатов. При этом нецеллюлозные полисахариды в большей или меньшей степени удаляются в результате деструкции в различных процессах варки, протекающих в кислой или щелочной средах, а также под воздействием окислителей. В гидролизных производствах углеводная часть древесины подвергается гидролизу с целью получения из полисахаридов сахаров и продуктов их дальнейшей переработки. В одном из производств лесохимии - пиролизе древесины высокомолекулярные компоненты древесины и в том числе целлюлоза [c.278]

Зеленые растения осуществляют такой важнейший процесс биосинтеза, как фотосинтез, т.е. они обладают уникальной возможностью аккумулировать энергию солнечного света, переводя ее в энергию химических связей в результате образования углеводов из СО2 и НзО. Биосинтез на основе неорганических соединений, поступающих из окружающей среды, сравнительно простых органических соединений называется ассимиляцией. Клетки, в которых происходят эти процессы, образуют ассимиляционные ткани. Основная масса углеводов затем используется в биосинтезе компонентов древесины, а от 20 до 40% расходуется в процессе дыхания растения, окисляясь до СО2 и Н2О с выделением энергии. Считается, что ежегодно на Земле образуется и разрушается порядка 10 т материала растительных клеток (по некоторым данным от 150 до 200 млрд т), что эквивалентно энергии, на порядок превышающей годовое потребление энергии человечеством. Трудно переоценить значение этого глобального процесса биосинтеза, особенно с учетом того, что побочным продуктом фотосинтеза является кислород. [c.325]

При нагревании древесины до 150,..160°С происходит главным образом сушка древесины, т.е. удаление содержащейся в древесине воды. Разложение компонентов древесины идет очень медленно, и на этой стадии химический состав древесины практически не изменяется и летучих продуктов не образуется. [c.354]

Отдельные компоненты экстрактивных веществ являются специфичными для древесных растений и по их наличию или отсутствию можно установить принадлежность растения к данному семейству, роду или даже виду. Такая особенность представляет несомненный интерес с биогенетической и таксономической точек зрения, позволяя устанавливать механизмы биосинтеза компонентов древесины, классифицировать древесные породы и разрабатывать диагностические признаки для их определения. Развитию химической таксономии способствуют разработка и усовершенствование методов разделения и идентификации экстрактивных веществ. [c.502]

Ментами являются также Мп, Ыа, Р, С1, 7п, Ре и А1. Повышенное содержание металлов с переменной степенью окисления, таких как марганец или Железо, может привести при химической обработке древесины и выделенных из нее компонентов к катализу нежелательных окислительных процессов, приводящих, например, к деструкции целлюлозы при отбелке и снижению ее белизны. [c.528]

Сульфитной делигнификации посвящено множество работ, накоплен огромный экспериментальный материал, однако трактовка процессов сульфитной делигнификации далеко неполна и неоднозначна. Между тем, казалось бы, процесс предельно прост. Древесину обрабатывают сульфитным варочным раствором при температуре от 130 до 180 С, в результате чего происходит разрушение древесины. Часть ее растворяется, а другая остается в виде волокнистого продукта различного состава в зависимости от режима варки. Но здесь возникает ряд вопросов. В частности, почему этот эффект достигается при обработке древесины именно растворами сернистой кислоты и ее солей В чем уникальность сульфитных варочных растворов Какие химические превращения претерпевают компоненты древесины в течение варки [c.3]

Использование перешедших в раствор нецеллюлозных компонентов путем организации дополняющего производства позволяет создать экологически оптимальную технологию, сочетающуюся с высокой экономичностью, с этой позиции переработка сульфитного щелока является важным компонентом единого комплекса химической переработки древесины. [c.199]

Химия древесины — наука о строении, составе и взаимодействии веществ, входящих в древесный комплекс, и тех превращениях, которые происходят с э ими веществами в процессах химической переработки и при воздействии различных природных факторов. Сложность и изменчивость древесного комплекса, трудности выделения отдельных компонентов обусловили развитие в качестве самостоятельных таких разделов, как методы выделения веществ и методы аналитического определения компонентов древесины. Химия древесины является теоретической базой создания новых технологий комплексной химической переработки древесины. [c.3]

OM сырья. Знание химии древесины и ее отдельных компонентов в настоящее время стало более необходимым, чем когда-либо. Возникла потребность разработки способов эффективной защиты древесины от внешних воздействий (химикатов, ферментов, радиации, тепла), а также совершенных способов получеиия отдельных компонентов древесины и поиска новых продуктов на их основе. В решении этих задач существенное значение имеют исследования в области методов выделения, характеристики и химических реакций компонентов древесины. [c.7]

Следует различать основные макромолекулярные компоненты клеточной стенки — целлюлозу, полиозы (темицеллюлозы) и лигнин, которые присутствуют в древесине всех видов, и низкомолекулярные компоненты — экстрактивные и минеральные вещества, которые содержатся в меньших количествах и по природе и количеству зависят от ботанического вида дерева. Относительное содержание и химический состав лигнина и полиоз в древесине хвойных и лиственных пород различны, тогда как строение целлюлозы одинаково во всех древесных породах. Химические компоненты древесины представлены на схеме 3.1. Более подробное их обсуждение дано в аналитической части этой главы и особенно в гл. 4—7. [c.17]

СИЛЬНЫМИ группами. Кроме того, возникает сильное днполь-диполь-ное взаимодействие, протекают химические реакции между компонентами древесины и клеевыми смолами. Когезионная прочность отвержденных фенольных, карба-мндоформальдегндиых смол превосходит прочность нх сцепления с древесиной. На прочность соединения значительное влияние оказывают шероховатость и чистота поверхности древесины. [c.122]

При исследовании пластин из твердых сплавов ВКЮМ и ВК15 (W + o), применяемых при обработке древесины, установлено, что в поверхностном слое толщиной около 2,5 мкм уменьшается содержание Со [61]. Нового химического соединения на поверхности после износа не обнаружено. Вероятной причиной уменьшения содержания кобальтовой фазы является избирательное травление при взаимодействии этой фазы с химически активными компонентами древесины. [c.22]

Был проведен также ряд систематических исследований по содержанию отдельных компонентов гемицеллюлоз в древесине деревьев одной породы, произрастающих в различных климатических условиях. В этом направлении большой интерес представляет систематическое исследование химического соетава древесины дуба [c.305]

Структурные компоненты подразделяют на углеводную и ароматическую части. Углеводная часть, представляющая комплекс полисахаридов, называется холоцеллюлозой. Массовая доля холоцеллю-лозы составляет в древесине примерно 70...80%, причем ее содержание в древесине лиственных пород выше по сравнению с хвойными. В состав холоцеллюлозы входят основной компонент древесины - целлюлоза и нецеллюлозные полисахариды - гемицеллюлозы. Древесина хвойных пород содержит меньше гемицеллюлоз, чем древесина лиственных пород. Аналогичное химическое строение имеют вышеупомянутые водорастворимые полисахариды и полиурониды, но они выполняют другие функции и из-за растворимости в воде их относят не к гемицеллюлозам, а к экстрактивным веществам. Необходимо отметить, что условно относимые к водорастворимым экстрактивным веществам пектиновые вещества фактически выполняют структурную функцию (см. 11.9.2). [c.185]

В древесине струклурные компоненты тесно связаны между собой связями различного типа. Существуют ковалентные связи (между лигнином и гемицеллюлозами) и силы межмолекулярного взаимодействия (между всеми компонентами), что чрезвычайно затрудняет разделение компонентов и выделение их в чистом виде. Разделение компонентов древесины в анализе и при химической переработке растительного сырья основано на использовании их различий по растворимости и химическим свойствам. [c.186]

Необходимо отметить, что химический состав древесины одной и той же породы (ботанического вида) не является строго постоянным и изменяется в зависимости и от других факторов геофафического района обитания, условий произрастания, возраста дерева, а иногда и времени рубки. Даже в стволе одного и того же дерева могут наблюдаться заметные различия в содержании отдельных компонентов как по высоте ствола, так и по его диаметру. Древесина корней и ветвей отличается по составу от древесины ствола. По высоте ствола различия в химическом составе древесины невелики и наблюдаются, главным образом, в отношении гемицеллюлоз. Содержание гемицеллюлоз несколько выше в вершинной и комлевой частях по сравнению со средней частью ствола. Различия в составе древесины по диаметру ствола связаны в основном с образованием ядровой древесины (см. 8.4.2). В отношении влияния возраста деревьев на состав древесины имеющиеся в литературе данные довольно противоречивы. Влияние географической зоны произрастания дерева данной породы на химический состав древесины в целом незначительно. Отмечаемые колебания средних данных (в пределах 1... 2%) не превышают колебаний в значениях массовых долей отдельных компонентов (которые иногда дос- [c.188]

Клеточная стенка анатомических элементов древесины, волокон технической целлюлозы и других волокнистых полуфабрикатов имеет сложное строение, связанное с распределением в клеточной стенке высокомолекулярных химических компонентов. Для изучения этих вопросов применяют, кроме световой, микроскопию в ультрафиолетовом и поляризованном свете, а также флюоресцентную микроскопию. Для исследования тонкого строения клеточной стенки - ультраструктуры (субмикроструктуры) используют главным образом электронную микроскопию (см. 5.4) с применением просвечивающих (ПЭМ) и растровых, или сканирующих, электронных микроскопов (РЭМ). Эти исследования имеют важное значение для понимания изменений, происходящих с анатомическими элементами древесины и другого растительного сырья, а также в клеточной стенке в процессах делигнификации и других процессах химической и химико-механической переработки древесины. [c.214]

Изучение распределения компонентов древесины в клеточной стенке представляет очень трудную задачу. Распределение лигнина исследовали главным образом методом УФ-микроспектрофотометрии (работы Лан ге и др.). Содержание целлюлозы и гемицеллюлоз определяли химически ми методами после разделения слоев с помощью микроманипулятора Следует отметить, что результаты, полученные разными исследователями несколько расходятся, но общее заключение можно сделать. Сложная сре динная пластинка у хвойных пород на 60...90% состоит из лигнина (в ранней древесине в среднем примерно 70%, в поздней - 80%). Однако этот слой тонкий и лигнин срединной пластинки соответствует лишь небольшой части (15...30%) общего его количества в клеточной стенке. У лиственных пород срединная пластинка содержит меньше лигнина. Основная же масса лигнина находится во вторичной стенке, где его доля у хвойных пород составляет в среднем около 20...25% массы слоя, а у лиственных пород 12... 15%. Однако в отношении распределения лигнина по слоям вторичной стенки данные, полученные разными методами исследования, противоречивы. Более ранние результаты УФ-спектрофотометрических исследований показывали, что по направлению к полости клетки доля лигнина уменьшается. В слое 8( она больше, чем в слое 82, а в слое 8з(Т) составляет уже не более 10... 12% массы слоя для хвойных пород, тогда как у лиственных пород лигнин в этом слое вообще отсутствует. Результаты же более поздних исследований указывают на другие закономерности. В хвойной древесине во вторичной стенке наблюдается повышенная концентрация лигнина в слоях 8 и 8з по сравнению со слоем 82, а в лиственной древесине - равномерное распределение лигнина во вторичной стенке. Таким образом, требуется дальнейшее изучение распределения лигнина в клеточной стенке. [c.217]

В производстве древесно-волокнистых плит размол приводит к разрушению преимущественно межклеточного вещества и незначительному повреждению клеточных стенок. В результате образуется малофибриллированное древесное волокно, поверхность которого большей частью покрыта лигнином. Химический состав древесины определяет характер процессов, протекающих при последующем горячем прессовании, во всем объеме клеточной стенки. При повышенной температуре в присутствии воды и кислорода воздуха происходят термогидролитические превращения высокомолекулярных компонентов древесного комплекса, сопровождающиеся реакциями окисления Под термогидролнтическими превращениями понимают совместно происходящие реакции гидролитической и термической деструкции и конкурирующие реакции сшивания цепей. [c.225]

Влажность древесины и взаимодействие древесины и ее компонентов с водой имеют важное значение для механической и химической технологии древесины, например, для пропитки древесины растворами химических реагентов, антисептиков, антипиренов и т.д., при сплаве и хранении лесоматериалов в воде. Вода играет роль при активации целлюлозы перед проведением химических реакций. Взаимодействие целлюлозы с водой в бумажной массе при размоле и последующее удаление воды при формовании бумажного листа обусловливают образование прочных меж-волоконных связей в бумаге. [c.260]

На сорбцию паров воды древесиной алияют химическое строение компонентов древесины, их надмолекулярная структура, а также ультраструктура клеточных стенок и анатомическое строение древесных тканей. Выделенные из древесины компоненты по сорбционной способности могут значительно отличаться от компонентов в древесине в зависимости от метода выделения. Выделенная из древесины целлюлоза набухает в воде в большей степени, чем сама древесина. [c.265]

Пиролиз древесины, осуществляемый ее нагреванием до высоких температур без доступа воздуха, - один из процессов химической переработки древесины. При пиролизе происходит глубокая деструкция высокомолекулярных компонентов древесины - полисахаридов и лигнина с образованием низкомолекулярных продуктов. Термопревращения этих компонентов включают множество разнообразных реакций - термической деструкции, гидролитической деструкции, дегидратации, сопровождающихся реакциями изомеризации, диспропорционирования, окисления, а также вторичными процессами полимеризации, преимущественно конденсаци- [c.353]

Лигнин, несмотря на длительную историю его исследований, остается наименее изученным высокомолекулярным компонентом древесины. Впервые разделил древесину на две части - углеводную и неуМеводную -еще в 1838 г. французский ученый Пайен. Немного позднее в 1865 г. немецкий химик Шульце назвал неуглеводную часть древесины лигнином, от латинского термина lignum (дерево). В 1897 г. шведский исследователь Класон указал на родство лигнина по химическому строению с ароматическим соединением - конифериловым спиртом, а в 1907 г. высказал мнение, что лигнин является высокомолекулярным веществом. К настоящему времени окончательно доказаны ароматическая природа и полимерный характер лигнина, установлено строение его мономерных звеньев, определены функциональные фуппы и типы связей между звеньями, выяснены основные стадии его биосинтеза. Однако остаются еще не ясными до конца многие вопросы структуры лигнина и механизмов его разнообразных реакций, в том числе таких важнейших, как реакции, происходящие при делигнификации растительных тканей различными способами. [c.362]

В связи с этим на первый план выдвигаются задачи создания высо нформативных физико-химических методрв анализа окислительно тановйтельных свойств соединений различной химической при и использования их для фундаментальных исследований меха редокс-превращений компонентов древесины. [c.125]

С целью оценки редокс-свойств компонентов технологически эров химической переработки древесины были разработан 95] теоретические положения кинетического метода косвенно Средметрии (метода восстановительной емкости) с использованием тве медиатора обратимых неорганических окислительно-восст ительных систем, а также определены оптимальные услови ветвления метода в зависи.мости от стояшлх аналитических зада [c.133]

В 1866 г. Эрдт.ман постулировал, что оба компонента древесины — целлюлоза и лигнин химически связаны, образуя гли-колигнозу (см. Брауне, 1952, стр. 8). [c.723]

С другой стороны, Нельсон и Шюрх [48] не думают, что пентозаны химически связаны с каким-либо другим компонентом древесины. Они выполнили детальное исследование по экстракции пентозанов из белой березы водным едким натром при различных условиях концентрации, температуры, времени и размеров частичек древесины. [c.739]

В книге рассматривается структура и ультраструктура древесины, приводятся методы анализа и сведения о химическом составе древесины различных пород. Излагаются строение и свойства основных компонентов древесины — целлюлозы, полиоз, лигнина. Значительное внимание уделяется экстрактивным веществам, строению и компонентам коры. Подробно рассматриваются реакции древесного комплекса в кислой и щелочной средах, его термопревращения, деструкция под действием света, ионизирующих излучений и микроорганизмов. Приводится обзор процессов и перспективных нетрадиционных способов варки и отбелки. Даны производные целлюлозы и оценка древесины и ее компонентов как источника химических продуктов и анергии. [c.2]

Предлагаемый перевод книги немецких ученых Института по исследованию древесины Мюнхенского университета (ФРГ) проф. д-ра Дитриха Фенгела и д-ра Герда Вегенера суммирует знания и достижения в химии древесины, в изучении ее ультраструктуры и наиболее важных химических реакций. Она базируется главным образом на материалах зарубежных публикаций с 1960 по 1982 г. Авторы привлекают и результаты своих работ, особенно в области изучения ультраструктуры компонентов древесины. К сожалению, рассмотрение научных работ советских ученых проведено недостаточно и ограничивается в основном журналом Химия древесины . [c.3]