Лигнин разрушение

Древесную муку увлажняли раствором картофельного отвара в качестве питательного вещества, инокулировали мицелием соответствующих грибов и инкубировали 5 месяцев при 25°. Затем древесину высушивали на воздухе, большие комки мицелия удаляли, и образец подвергали анализу. После этого определяли потери в весе, растворимость в горячей воде, в 1%-ном едком натре и в бензол-алкоголе. Кроме того, определяли содержание метоксилов, лигнина, целлюлозы, пентозанов и процент метоксилов в самом лигнине. Разрушенные образцы древесины окисляли также нитробензолом в щелочном растворе. [c.691]

Стойкий к действию химических реагентов лигнин трудно поддается разрушению и в условиях естественного разложения отмершего растительного материала. Поэтому во всех случаях разложения растительного материала происходит разрушение целлюлозы и обогащение остатка лигнином. [c.34]

Кислотный гидролиз обычно осуществляется в вертикальных цилиндрических аппаратах, которые заполняют древесиной и через нее пропускают разбавленную серную или соляную кислоту. Температура в аппарате медленно повышается до 185 °С. Продолжительность реакции составляет 2,5—3,0 ч. Средняя концентрация сахара в растворе, выходящем из реактора, составляет около 57о. Последующие технологические стадии — нейтрализация и фильтрование. Применение концентрированных кислот позволяет ускорить гидролиз, но требует использования специальных конструкционных материалов [132]. Кислотному гидролизу свойствен ряд недостатков, из которых следует отметить малый выход конечного продукта, возможность разрушения гемицеллюлозы до неферментируемых продуктов и низкое качество побочного продукта — лигнина, который трудно утилизировать. [c.122]

При получении целлюлозы из древесины, осуществляемом в больших масштабах при производстве бумаги и искусственного шелка, необходимо отделять клетчатку от лигнина. Это достигается, например, путем кипячения измельченной древесины с раствором едкого натра под давлением, в результате чего происходит растворение лигнина и разрушение пентозанов (ксилана), тогда как натронная целлюлоза остается неизмененной. Другим способом обработки древесины является нагревание ее с сульфитом. Измельченная древесина подвергается длительному кипячению с раствором сульфита кальция, причем лигнин и все другие нецеллюлозные составные части древесины растворяются. Остающаяся целлюлоза под названием сульфитной целлюлозы используется главным образом для производства бумаги. При таком способе получаются очень большие количества сульфитного щелока, в котором содержится много сахара. Этот щелок используют для получения спирта или упаривают до густой массы, которую применяют в качестве пека, смолы и дегтя. [c.466]

Целлюлоза — главная составная часть стенок клеток высших растений, В стеблях однолетних растений (камыш, кукуруза, подсолнечник) ее содержится 30—40%, в древесине — 40—50%, хлопчатнике — 97—98%. Выделение целлюлозы производится разрушением или растворением нецеллюлозных компонентов путем сульфитной варки и натронной или сульфатной варкой. В первом случае древесину 4—12 ч обрабатывают под давлением и при нагревании до 135—150° С варочной кислотой с pH 1,5—2,5, содержащей 3— 6% свободного 80 2 и около 2% связанного в бисульфит кальция, магния, натрия или аммония. При этом лигнин сульфируется и переходит в раствор в виде лигносульфонатов. Часть гемицеллюлоз гидролизуется, образующиеся олиго- и моносахариды растворяются. При натронной варке щепу 5—6 ч при 170—175° С под давлением обрабатывают 4—6% каустика, при сульфатной варке — смесью его с сульфитом натрия. При этом происходит растворение лигнина, растворение и гидролиз части гемицеллюлоз и превращение образующихся сахаров в оксикислоты (молочную, сахариновую и др.) и кислоты (муравьиную). Смоляные и высшие жирные кислоты (абиетиновая, линолевая, линоленовая и др.) переходят в варочный щелок в виде натриевых солей (сульфатное мыло). [c.157]

Поскольку присутствие лигнина в волокнах частично предохраняет полисахариды от разрушения и растворения, наиболее сильное воздействие реакционной среды испытывают волокна в конце варки. Поэтому именно в этот момент необходимо обеспечивать [c.342]

Часто для предохранения целлюлозы от разрушения варка не доводится до максимального удаления гемицеллюлоз, а прекращается немного раньше, когда делигнификация волокон еще не закончена. Последующее удаление лигнина и гемицеллюлоз осуществляется хлорированием, обработкой горячей щелочью и отбелкой. [c.362]

Неоднократно делались попытки извлечения некоторых из этих кислот из черных щелоков, однако до сих пор не найдены для этого экономически целесообразные методы. Поэтому до сих пор гемицеллюлозы и продукты их разрушения, содержащиеся в черных щелоках, вместе с лигнином сжигаются в топках содорегенерационных печей. [c.366]

Оросители из дерева имеют следующие недостатки древесина чувствительна к химическому и биологическому воздействию, а планки оросителей не могут быть тоньше 10 мм из-за коробления и разрушения древесины в результате вымывания водой из нее лигнина (делигнификация). В результате этого для связи клеток в древесине остается лишь целлюлоза и она становится непрочной. Процесс делигнификации идет более интенсивно при высоких значениях pH и значительном содержании в воде активного хлора. [c.154]

Различают природный лигнин (протолигнин) - лигнин, находящийся в древесине, и препараты лигнина - лигнины, выделенные из древесины. Природный лигнин в древесине неоднороден. Основная его масса имеет трехмерную сетчатую структуру и вследствие этого не растворяется в растворителях. Для перевода природного лигнина в растворимое состояние с целью удаления (делигнификации) или выделения из древесины (получения растворимого препарата) требуется разрушение сетки с помощью довольно жесткого химического воздействия ( химическое растворение ). [c.364]

В промышленности окисление лигнина применяется для отбелки целлюлозы, а также разрабатываются промышленные методы окислительной делигнификации древесины и новые методы отбелки с целью создания экологически безопасных и ресурсосберегающих технологий. Особенность отбелки - необходимость воздействия на лигнин, уже подвергавшийся химической обработке в ходе варки (остаточный лигнин), т.е. на наиболее трудно удаляемый лигнин с измененной под действием варочных реагентов структурой. Поэтому отбеливающий реагент должен вызывать интенсивное разрушение остаточного лигнина, не затрагивая при этом полисахариды, т.е. отличаться высокой избирательностью (селективностью). Продукты окислительной деструкции лигнина хорошо растворяются в разбавленных растворах щелочи. Кроме того, в щелочной среде происходит дополнительное набухание целлюлозы, что облегчает проникновение отбеливающих реагентов и удаление продуктов деструкции лигнина. Это делает желательным чередование при отбелке обработки в кислой среде с обработкой в щелочной. [c.485]

Основным компонентом органической части черного щелока является сульфатный лигнин. Наряду с ним в щелоке содержатся продукты разрушения лигнина и полисахаридов, экстрактивные вещества и продукты их превращений. По данным финских исследователей при сульфатной варке древесины сосны растворяются следующие количества органических компонентов в расчете на выход целлюлозы 47% лигнина —24 глюкоманнанов—13 целлюлозы —5 ксилана — 3 прочих полисахаридов— 2 и смолистых веществ — 4%. Состав сульфатного черного щелока, % органического сухого остатка, следующий лигнин— 47 оксикарбоновые кислоты — 28 летучие кислоты—11 смолистые вещества —5 прочие соединения — 9. [c.25]

Хотя результаты этого опыта могут быть легко -воспроизведены, они представляются весьма низкими 18,5—19,2%. Эти величины вычислены и рассматриваются авторами метода как процент свободного от нитрогруппы лигнина еловой древесины. Для буковой древесины свободный лигнин составляет 12,4—13%. Это может быть результатом либо полного разрушения части лигнина как такового, либо частичного разложения молекулы лигнина. Поскольку результаты опыта воспроизводимы, то прн использовании факторов для двух типов древесины можно вывести величины, приближающиеся к показателям, полученным другими методами. [c.183]

Остается открытым вопрос, образуются ли все димерные гваяцильные соединения в процессе разрушения молекулы лигнина или они являются вторичными Конденсированными продуктами ванилиновых производных. [c.608]

Выход ванилина из окисленного нитробензолом лигнина, экстрагированного из еловой древесины, разрушенной гнилью (в <Чо) (по данным Леопольда [711) [c.619]

В отличие от лигнина древесины, разрушенной действием грибов, лигнин экскрементов был почти неизмененным. Первый давал значительно меньший выход ванилина и был почти полностью растворим во время бисульфитной варке при pH 5,3. [c.672]

Пониженный выход ванилина из разрушенной древесины объяснялся Леопольдом следующим образом Грибы воздействуют преимущественно на открытые элементы (см. Леопольд [79]) и, таким образом, разрушенная древесина обогащается фрагментами, не образующими ванилина. Если большинство анормальных фракций лигнина рассматривать как промежуточные продукты полного распада лигнина, то эти фракции должны содержать большее количество открытых элементов, чем их имеется в остатке, и следовательно, будут давать более высокий выход ванилина. Это не исключает возможности, что определенные фракции лигнина, ранее сформировавшиеся в древесине, содержат больше открытых элементов, чем их в среднем имеется. Например, это доказывается более высоким выходом ванилина, получаемым из р-лигносульфоновых кислот (ср. Леопольд [82]). Эти фракции могут высвобождаться под действием грибов и экстрагироваться растворителями. Если бы это было так, то можно было бы ожидать ненормально высокого выхода ванилина из экстрагируемой части лигнина свежей древесины ( природный лигнин ). Однако такой повышенный выход не обнаруживается . [c.679]

При нагревании микробиологически разрушенной древесины ели или бука с сильной щелочью при 150—260° были получены продукты деградации лигнина, в которых содержание метоксилов снижалось с увеличением продолжительности и температуры реакции. Получаемые продукты представляли собой смесь водорастворимых и нерастворимых веществ. Последние становились [c.686]

Фалк [18] доказал, что процессы разрушения в живых расте-ПИЯХ отличаются от процессов, которые проис.ходят после их смерти. В живых растениях микроорганизмы в первую очередь разрушают лигнин, в умерших — целлюлозу. Изменение целлюлозы в естественных условиях имеет большое значение для создания теории происхождения ископаемых топлив. Поэтому распад целлюлозы исследован довольно подробно, особенно в связи с лиг-нинной гипотезой Фишера и Шрадера. [c.34]

Так как SO2 способен к реакциям присоединения, это позволяет использовать диоксид для отбелки шерсти, шелка, соломы, для осветления дубильных экстрактов. Однако с течением времени изделия (например, соломенные шляпы) приобретают грязный оттенок из-за разрушения бесцветных соединений SOj с окраш эающими материал примесями. Растворы Са(Н80з)2 применяют для удаления лигнина иа древесины, поступающей для производства целлюлозы. В пищевой промышленности SO2 используют для продувки через сок сахарной свеклы (сульфитация) для его обесцвечивания, обеззараживания и снижения щелочности в процессах консервирования пюре, соков, плодов он играет роль антисептика, консерванта и антиокнс лителя. При этом плоды, белые сорта винограда приобретают золотистый оттенок. После удаления SO2 (десульфитация) остаточное содержание диоксида серы в продуктах не должно превышать 0,01%. [c.245]

Окислительное разрушение лигнина приводит к образованию гуми-новых кислот, являющихся важным органическим компонентом почв [138]. [c.154]

Сухой остаток состоит из орг. массы (65-70%) и минер, части (30-35%) и содержит 40-41% С, 3,9-4,1% И, 4,2-5,2% 8, 33,7-35,3% (К Ч- О). Орг. масса включает (% по массе) щелочной лигнин (ок. 50) продукты разрушения моносахаридов (гидроксикислоты, лактоны, 30-35) ( нолы, неизмененные моносахариды, нейтральные в-ва, высшие жирные, смоляные и летучие к-ты (4-13) сераорг. (ме-тилмеркаптад диметилсульфид, диметилдисульфид) и иные соед. (до 2). Состав гидроксикислот определяется видом перерабатываемого древесного сырья. В С.щ. от варки [c.456]

В настоящее время известен ряд методов количественного выделения из древесины холоцеллюлозы, состоящей из целлюлозы и гемицеллюлоз, путем перевода в раствор лигнина и продуктов его разрушения. Среди этих методов наибольшее распространение получили обработка хлоритом натрия в уксуснокислой среде, обработка водным раствором перуксусной кислоты, а также хлорирование древесины с последующим удалением хлорированного лигнина раствором пиридина или этаноламина в этиловом спирте [8]. При этих обработках древесина количественно разделяется на полисахариды, образующие нерастворимую фракцию и переходящие в раствор продукты распада лигнина. При этой обработке остатки уксусной кислоты, связанные сложноэфирной связью с ксилоуронидами и глюкоманнаном, не отщепляются. Не отщепляются и остатки метилового спирта, связанные с карбоксилами уроновых кислот также сложноэфирной связью,- Не наблюдается в значительных количествах и расщепление различных видов гликозидных связей, которыми соединены остатки моносахаридов и уроновых кислот в макромолекулах гемицеллюлоз. Не разрушается и простая эфирная связь в остатках 4-0-метилглюкуроновой кислоты. Это указывает на то, что если между лигнином и углеводами существует химическая связь, она должна быть весьма лабильной и отличаться от перечисленных выше. [c.291]

В процессе варки целлюлозы и полуцеллюлозы древесная ткань подвергается химическому и физическому воздействию. В результате делигнификации и частичного удаления гемицеллюлоз она распадается на отдельные древесные волокна с превращением последних в целлюлозные волокна. При этом ультраструктура клеточной стенки существенно изменяется. Учитьгаая распределение слоев клеточной стенки по массе, необходимо подчеркнуть, что основное количество лигнина присутствует во вторичной стенке. Следовательно, для достижения достаточной степени делигнификации требуется удалить лигнин из всех слоев клеточной стенки. Удаление лигнина из срединной пластинки приводит к ее разрушению и разъединению волокон, а удаление из вторичной стенкн - к ослаблению связей между фибриллами. Фибриллярная структура клеточной стенки позволяет делить, волокна на продольные элементы и связывать их между собой. На этом основан процесс производства бумаги. В результате делигнификации целлюлозные волокна становятся гибкими и эластичными. При последующем размоле целлюлозной массы при подготовке к формованию бумаги происходит фибриллирование клеточньк стенок - расщепление их на фибриллы и последних на более тонкие элементы. На процесс фибриллирования определяющее влияние оказы-вае ультраструктура клеточной стенки. По сравнению с хлопковым волокном волокна древесной целлюлозы фибриллируются значительно легче. При формовании бумаги в процессе удаления воды возникают прочные межволоконные связи за счет трения, механического зацепления фибрилл, а также возникновения межмолекулярных сил взаимодействия, в том числе прочных водородных связей между макромолекулами на поверхностях фибриллированных элементов, и образуется бумажный лист. [c.224]

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]

Однако, трудность разделения полисахаридов и лигнина привела к предположению о существовании химических связей между лигнином и углеводами. Установили, что для извлечения лнгнина из клеточных стенок органическими растворителями, растворяющими выделенные препараты лигнинов, необходимо присутствие каталитических количеств сильных минеральных кислот (см. 12.2.3) или воздействие гидролизующих ферментов. Невозможно ни извлечь углеводы из древесины без удаления некоторого количества лигнина, ни полностью удалить лигнин без разрушения некоторой части углеводов. Препараты вьщеленных из древесины холоцеллюлозы и целлюлозы, а также технические целлюлозы всегда содержат большую или меньшую примесь остаточного лигнина, и, наоборот, препараты выделенных лигнинов всегда содержат примесь углеводов. [c.407]

Реакции деструкции. У природного лигнина реакции деструкции приводят к разрыву связей между звеньями и разрушению сетчатой структуры с образованием фрагментов сетки (разветвленных макромолекул), а у выделенных растворимых препаратов лигнина - к уменьшению молекулярной массы. Различают реакции химической, физической и биологической деструкции. К реакциям химической деструкции относятся соль-волитическая деструкция, окислительная деструкция и гидрогенолиз. К реакциям сольволиза, и в том числе гидролитической деструкции, способны только простые эфирные связи типа алкилариловых и диалкиловых эфиров. Связи диариловых эфиров при этом устойчивы. Углерод-углеродные связи между фенилпропановыми единицами неспособны к соль-волизу, но они могут разрушаться при окислительной деструкции, а также в условиях физической деструкции. Кроме разрыва связей между структурными единицами в лигнине происходят и реакции с разрывом связей С-С в пропановых цепях, также способствующие переходу природного лигнина в растворимое состояние. [c.424]

При сульфитных методах варки с лигнином протекают три основных реакции сульфирование статистическая сольволитическая деструкция (деградация) конденсация. В результате реакции сульфирования в лигнин вводятся сульфогрупны, отличающиеся повышенной гидрофильностью. Такая функционализация лигнина способствует его переходу в водный варочный раствор. Сольволитическая деструкция необходима для разрушения сетчатой структуры лигнина. Однако, условия, необходимые для деструкции, способствуют протеканию конкурирующих реакций конденсации, которые приводят к образованию новых С-С-связей, увеличению молекулярной массы, снижению растворимости и реакционной способности. Иначе говоря, реакции деструкции необходимы для делигнификации, а реакции конденсации ей препятствуют. Реакции сульфирования защищают лигнин от конденсации, и, наоборот, реакции конденсации препятствуют реакциям сульфирования, т.е. реакции сульфирования и конденсации также конкурирующие. Все эти три вида реакций являются ге-теролитическими реакциями, протекающими по механизму N1. [c.466]

Хлорирование в кислой среде является самым эффективным методом разрушения структуры остаточного лигнина в небеленых целлюлозах и часто использовалось на первых ступенях отбелки. Однако этот метод имеет ряд недостатков, из которых наиболее существенный - образование большого числа хлорированных органических соединений. Среди этих соединений обнаружены весьма токсичные, такие, например, как диоксины - группа хлорированных производных и-дибензодиоксина и дибензо-фурана. Так, 2,3,7,8-тетрахлор-и-дибензодиоксин обладает сильным мутагенным действием. [c.487]

Пероксид водорода в щелочной среде может образовывать такие же активные частицы, что и кислород. Однако в сильно щелочной среде и в отсутствие катализаторов разложения (ионы переходных металлов) главной их них является гидропероксид-анион (НОО ), который в качестве нуклеофила присоединяется к существующим в щелочной среде хинонметидным интермедиатам, сопряженным карбонильным и ранее образовавшимся хинонным структурам. На схеме 13.14 показано взаимодействие гидропероксид-анионов с хинонньши структурами лигнина с превращением последних в производные муконовой кислоты и оксираны. Преимущество пероксида водорода в условиях отбелки перед кислородом заключается в разрушении хромофорных структур, тогда как кислород, главным образом, их создает. Поэтому пероксидную отбелку используют и для волокнистых полуфабрикатов высокого выхода лигнин при этом не удаляется, а обесцвечивается. [c.493]

Ультрафиолетовые спектры лигносульфоновых кислот, осажденных реактивом бис из разрушенной древесины были аналогичны спектрам низкосульфированных лигнинов. В то же время спектры кислот, осажденных реактивом РАА, давали плоские кривые и показали высокую абсорбцию в области 300— 350 мц. [c.375]

Около 40—44 г солянокислотного лигнина в диоксане в присутствии окиси никеля абсорбировало 1 моль водорода за 35 ч. Это количество не повышалось заметно при увеличении времени реакции до 55 ч. При этих условиях 46,7% лигнина превращалось в эфирорастворимые продукты, из которых были выделены пирокатехин п-оксибензойная кислота протокатеховая кислота дигидроэвгенол. Три первых соединения рассматирвались как продукты разрушения последнего. [c.559]

Основываясь на экспериментах с танином, Бевендамм [7] высказал продположение, что энзимы типа фенолазы, выделенные грибком белой гнили, играют роль в деструктивном разрушении лигнина. [c.574]

Энзиматическое окисление лигнина изучалось также Ван Флитом [150]. Растворимый природный лигнин выделяли из бе резовой древесины, деструктивно разрушенной в течение не скольких лет грибками коричневой гнили, Piptoporus betulinus [c.574]

Аналогичное наблюдение было сделано также Форменом [26а] для природного елового лигнина. Это уменьшение метоксилов может вызываться образованием о-дифенолов, которые в свою очередь, возможно, окислялись до о-хинонов. При метилировании джута до облучения разрушение заметно уменьшалось. [c.575]

С другой стороны, метилированные лигнины более устойчивы к действию гипохлорита, чем это было определено для большинства фенолэфиров. Ультрафиолетовые спектры поглощения окисленных лигнинов, хотя и не очень характерные, показывали глубокое разрушение ароматического кольца в лигнине и подобны спектрам окисленных фенолов. [c.598]

В то время как гваяцильные гругапировки, присоединенные к а- и р-углеродным атомам,. более или менее быстро разрушались в зависимости от определвнных структурных условий, гваяцильные группировки, присоединенные к у-углеродным атомам, не разрушались. Гибберт же и его сотрудники [155] предполагали, что окислительное разрушение лигнина гипохлоритом определяется расщеплением у-эфирной связи. [c.598]

Быстрое разрушение дегидродикониферилового спирта с поглощением 15—16 молей гипохлорита и незначительная ультрафиолетовая абсорбция после окисления, указывала на разрушение обоих фенольных колец. Присутствие таких группировок, которые согласно Фрейденбергу [28] составляют 40—50% лигнина, может объяснять его полное разрушение при отбеливающем процессе. [c.598]

Более -низкий выход из щелочного лигнина, возможно, является результатом разрушения, происходящего при щелочном гидролизе, хотя шредгидролиз древесины 2%-тн серной Кислотой в течение 40 мин при 120° С -не влиял на выход -ванилина. Это явление может представлять интерес для промышленного осахаривания древесины. [c.616]

Леопольд [80, 81] изучал лигнины еловой древесины, разрушенной различными видами грибов. Бензолалкогольные экстракты разрушенной древесины в количестве 20 г сконцентрировали примерно до 50 мл и прибавили к 250 мл эфира, образуя осадок (фракции А). [c.678]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология