Оптимизация процесса пероксидной делигнификации древесины пихты в среде «муравьиная кислота – вода» в присутствии катализатора TiO₂

Abstract

Проведена экспериментальная и математическая оптимизация процесса пероксидной делигнификации древесины пихты в среде «муравьиная кислота – вода» в присутствии катализатора TiO₂ . Установлено, что в интервале температур 70-100 °С константы скорости процесса делигнификации варьируются от 0,4 до 3,2·10-4 мин-1. Определены оптимальные условия получения целлюлозного продукта с содержанием остаточного лигнина ≤ 3 мас.%: температура 100 °С, концентрации Н₂О₂ 10 мас.%, НСООН 38 мас.%, гидромодуль 15, продолжительность 4 ч. Сопоставлены особенности процессов пероксидной делигнификации древесины пихты в присутствии катализатора TiO₂ в среде «муравьиная кислота – вода» и «уксусная кислота – вода». Показана возможность фракционирования древесины пихты в среде «муравьиная кислота – вода» на качественную целлюлозу с выходом 94 мас.% (содержание остаточного лигнина 2,3 мас.%) и низкомолекулярный лигнин с выходом 21 мас.% (средневесовая молекулярная масса 1854 г/моль, полидисперсность 1,65). Полученный химически активный лигнин может использоваться для производства таких востребованных продуктов, как энтеросорбенты, нанопористые углеродные материалы, аэрогели

The experimental and mathematical optimization of abies wood peroxide delignification process in the formic acid – water medium in the presence of TiO₂ catalyst was carried out. It was established that in the temperature range 70-100 °С the rate constants of the delignification process vary between 0.4 and 3.2 · 10-4 min-1. The optimal parameters for the production of cellulose product with a residual lignin content of ≤ 3 wt.% were determined (temperature 100 °С, concentration Н₂О₂ 10 wt.%, НCOOН 38 wt.%, LWR 15, time 4 h). The features of abies wood peroxide delignification processes in the presence of TiO₂ catalyst in “ formic acid – water” and “acetic acid – water” were compared. It was shown the possibility of abies wood fractionation in the medium “ formic acid-water” to high-quality cellulose with the yield of 94 wt.% (the content of residual lignin 2.3 wt.%) and to low molecular weight lignin with the yield of 21 wt.% (average molecular weight 1854 g/mol and polydispersity 1.65). The obtained chemically active lignin can be used for the production such valuable products as enterosorbents, nanoporous carbon materials, aerogels