химический каталог




Химия древесины и целлюлозы

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

даже быстрее, чем реакция гидролиза этих растворимых полисахаридов до простых Сахаров (пентоз и гексоз).

Скорость реакции гидролиза полисахаридов резко увеличивается с повышением температуры. Варьируя концентрацию кислоты и температуру, можно обеспечить нужную скорость гидролиза.

Одновременно с гидролизом полисахаридов при действии тех же катализаторов (кислот) идет процесс разрушения моноса- ? харидов с образованием различных продуктов распада. Продуктами распада гексоз являются оксиметилфурфурол, продукты его распада (левулиновая и" муравьиная кислоты), а также гуминовые вещества, а продуктами распада пентоз — фурфурол, муравьиная кислота, /гуминовые вещества. Гуминовые вещества образуются в результате конденсации оксиметилфурфурола, фурфурола и продуктов их разложения. Это высокомолекулярные соединения, состав которых точно еще не установлен.

Скорость реакции распада моносахаридов определяется теми же факторами, что и скорость реакции их образования (гидролиза): температурой, концентрацией-кислоты и продолжительностью ' процесса. Поэтому режим гидролиза растительного сырья с целью его осахаривания подбирают таким образом, чтобы распад Сахаров был наименьшим.

Гидролиз концентрированными кислотами осуществляют при обычной температуре. Он имеет некоторые особенности. В отличие от гидролиза разбавленными кислотами он идет в гомогенной среде, так как целлюлоза и другие полисахариды сначала набухают и растворяются в крепкой кислоте. Серная кислота растворяет целлюлозу при концентрации 62% и более, а соляная — при концентрации 40—41 %.

Некоторые исследователи набухание и растворение полисахаридов в концентрированных кислотах объясняют образованием промежуточных соединений, которые представляют собой молекулярные (аддитивные) соединения.

Целлюлоза в концентрированных кислотах образует растворимые кислотные целлюлозы:

в серной кислоте (C,H„06-4H,0-H1S0,)n; в соляной кислоте (С,Н10Оа-4Н,ОНС1)„;

255

к

в фосфорной кислоте (C8HLU05-2?ITQ-НаР04)л; в азотной кислоте (CeH10O5-H4O-HNOa)rt.

Ионы гидроксония (НзО+) разрывают водородные связи между гидроксилами целлюлозы, образуют с ними свои связи и придают заряд целлюлозе. Противоположно заряженные ионы (анионы кислоты) благодаря электростатическому притяжению проникают в кристаллическую решетку и вызывают внутрими-целлярное набухание и далее растворение целлюлозы. В реакционной среде должно быть определенное оптимальное количество воды. Вода необходима для ионизации кислоты, но количество воды должно быть недостаточным для разложения аддитивного соединения.

Некоторые концентрированные кислоты, например серная, способны реагировать с гидроксилами полисахаридов с образованием сложных эфиров по схеме

ROH + НО — SOj — ОН ->- R — О — SCv—ОН + НгО.

Гидролиз полисахаридов концентрированными кислотами идет в условиях, когда имеющаяся в смеси вода связывается как полисахаридами, так и кислотами. Недостаток воды приводит к тому, что основными продуктами гидролиза являются не моносахариды, а олнгосахариды. Низкомолекулярные полисахариды (олигосахариды) в условиях недостатка воды образуются в результате частичного гидролиза полисахаридов и,'кроме того, в результате р е в е р с и и (реакции, обратной гидролизу) моносахаридов, образующихся при более глубоком гидролизе.

Гидролиз частичный или до моносахарида (глюкозы)

Набухание и растворение полисахарида

(целлюлозы)

Таким образом, принципиальная схема реакции гидролиза целлюлозы и других полисахаридов концентрированными кислотами может быть представлена следующим образом:

Реверсия моносахарида в.ниэкомолекулярные полисахариды

Поэтому при гидролизе концентрированными кислотами в гидролизатах всегда содержатся главным образом низкомолекулярные полисахариды (олигосахариды) —продукты частичного гидролиза и продукты реверсии. Они способны легко гид-ролизоваться дальше разбавленными кислотами.

t(C,H10O5)m

Для получения моносахаридов растворы олигосахаридов в концентрированных кислотах подвергают инверсии, т. е. дополнительному гидролизу, для этого их разбавляют водой:

+пн,о

(С.Н10Оь)„ + . я С,НиО,

mH,0

О.глюкоза Инверсия Реверсированные сахара

256

Распад Сахаров при гидролизе полисахаридов концентрированными кислотами идет с образованием гуминовых веществ. Скорость реакции распада резко увеличивается с повышением температуры. Но, так как гидролиз концентрированными кислотами всегда проводится при низких температурах, распад Сахаров не велик и поэтому выход их почти количественный. С этой точки зрения гидролиз концентрированными кислотами имеет определенное преимущество.

7.2. МЕТОДЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ГИДРОЛИЗА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕГО ПРОДУКТОВ

Под гидролизом растительного сырья понимают процесс превращения полисахаридов древесины или однолетних растений в простые сахара. Параллельно развивались два направления этого процесса:

1) гидролиз разбавленными минеральными кислотами при высоких температуре и давлении;

2) гидролиз концентрированными, кислотами при обычных температуре и давле

страница 94
< 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
икеа матрасы 90х190
ремонт чиллеров daikin в москве
sicma.
театр эстрады москва купить билеты

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
(27.06.2017)