химический каталог




Химия древесины и целлюлозы

Автор В.М.Никитин, А.В.Оболенская, В.П.Щеголев

преимуществом этого способа отбелки технической целлюлозы является его экономичность, так как расход кислорода сравнительно невелик, и он значительно дешевле других реагентов, обычно применяемых при отбелке.

7. ГИДРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ

Древесина благодаря высокому содержанию углеводной части— целлюлозы я гемицеллюлозных полисахаридов — является ценным сырьем для получения моносахаридов и продуктов их переработки. Превращение полисахаридов древесины в моносахариды (осахаривание) основано на гидролитической деструкции.

7.1. ГИДРОЛИТИЧЕСКАЯ ДЕСТРУКЦИЯ ПОЛИСАХАРИДОВ ДРЕВЕСИНЫ

Наличие в молекулах целлюлозы и гемицеллюлоз гликозидных связей делает Их Способными к гидролитической деструкции под действием гидролизующих агентов — водных растворов кислот. При гидролитической деструкции полисахаридов происходит разрыв гликозидных связей с присоединением по месту разрыва молекулы воды по схеме

Реакции полного гидролиза полисахаридов древесины могут быть выражены следующими уравнениями:

(СаНиО„)„ + я НАО-+-п C,HtlO,.

целлюлоза. глюкоза и

гексоззны другие гексозы

(СвН804)„ + п Hfi—n С5Н,„0,.

пентозаны пентоэы

Как уже указывалось (см. с. 81 и 118), полисахариды древесины в связи с особенностями надмолекулярной структуры можно разделить на две группы: легко- и трудногидролизуемые. К легкогидролизуемым относят полисахариды, способные гидро-лизоваться разбавленными кислотами при температуре около 100° С. Трудногидролизуемые полисахариды гидролиэуются концентрированными минеральными кислотами при нормальной температуре. Гидролиз трудногидролизуемых полисахаридов разбавленными кислотами можно осуществить лишь при высокой температуре (160—190° С) при соответствующем давлении. К трудногидролиэуемым полисахаридам относится целлюлоза и небольшая часть гемицеллюлоз (целлюлоззны), к легкогидролизуемым полисахаридам — гемицеллюлоэы и небольшая часть целлюлозы (аморфная часть).

Процесс гидролиза полисахаридов до моносахаридов идет через ряд промежуточных продуктов с постепенным уменьшением степени полимеризации. В разбавленных и концентрированных кислотах гидролиз идет по разным схемам. В разбавленной кислоте гидролитическая деструкция полисахаридов древесины идет гетерогенно, чем и обусловливается влияние надмолекулярной структуры на гидролизуемость. В концентрированных кислотах (Нг50,,, сверхконцентриреваннаяНС!) целлюлоза и другие полисахариды растворяются и дальнейший их гидролиз идет в гомогенной среде. Скорость гидролиза в гомогенной среде значительно выше, чем в гетерогенной, так как надмолекулярная структура уже не влияет на гидролизуемость полисахаридов.

При высокой температуре гидролиз может быть осуществлен действием только воды. Однако скорость гидролиза в этих условиях очень мала. Поэтому гидролиз проводят с применением катализаторов — кислот.' Катализаторами служат ионы водорода, точнее ионы гидроксония:

Н+ + НаО-уН30+. Электронный механизм действия иона гидроксония может быть представлен следующей схемой:

1. Протонируется глюкозидная связь:

252

2. Ослабленная связь рвется с образованием нона карбония:л

3. Карбония присоединяет воду и отдает протон:

о, ОН

+ н*

—О

с®+ н2оА

4. Протон с водой образует снова гидроксоний: Н+ + Н,0->-Н,0+.

Чем больше ионов Н+, тем -быстрее идет гидролиз. Поэтому в качестве катализаторов применяют сильные кислоты (с большой степенью диссоциации). По каталитической активности кислоты можно расположить в следующий ряд:

HCI > НI > НВг > H.SO, > Н N0, > Н,РО4 > нсоон > СН,С00Н. В практике (в том числе в гидролизном производстве) обычно применяют HjSOi и НС1.

Крахмал

растворимый- крахмал

декстрины

олнгосахариды а-ряда \

мальтоза

Целлюлоза гидроцеллюлоза цёллодекстрнны олигосахарнды р-ряда

целлобиоэн I

В разбавленной кислоте схему гидролиза целлюлозы можно сравнить со схемой гидролиза крахмала:

*? D-глюкоза

Сначала целлюлоза утрачивает волокнистую структуру и превращается в гидроцеллюлозу. Эта реакция протекает быстро уже при мягких условиях гидролиза. Реакция же превращения гидроцеллюлозы в растворимые полисахариды идет медленно. Эта стадия реакции практически'и определяет скорость гидролиза (трудная гидролизуемость кристаллических участков). Сначала образуются целлодекстрйны (СП 50—60 и ниже — до 10—7), а затем олнгосахариды (СП от 3 до 7—10). Отдельные олнгосахариды (целлопентаоза СэоНмОм, целлотетраоза Cs4H«02i и целлотриоза С|8Н32016) были выделены из продуктов гидролиза в чистом виде. Реакция гидролиза олигосахари254 «

дов в простые сахара опять протекает быстро. Предпоследний продукт гидролиза — дисахарид целлобиоза СиНггОн. При гидролизе целлобиозы образуются две молекулы глюкозы.

При гидролизе древесины гидролизуются как целлюлоза, так и гемицеллюлозы. Гидролиз гемицеллюлоз протекает, как и гидролиз целлюлозы, через стадию образования растворимых по-? лисахаридов. Но в отличие от целлюлозы (трудногидролизуе-мой) у легкогидролизуемых аморфных гемицеллюлоз реакция образования растворимых полисахаридов протекает очень быстро,

страница 93
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144

Скачать книгу "Химия древесины и целлюлозы" (7.01Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
mc access программа курса
прикольные сувениры для мужчин
esf dt 327 стол 4 x стула dc 01
курсы отдела кадров при институте в москве

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(05.12.2016)