Лигнин: шта је то, основна својства и употреба. Хидролизовани лигнин

Лигнин (од латинског лигнум - дрво) је сложен ароматски полимер природног порекла. Супстанца је део биљака и производ је биосинтезе. То је најчешћи полимер на земљи, након целулозе, и игра важну улогу у природном циклусу угљеника. Верује се да је лигнин настао током еволуције, када је земаљски начин живота заменио водени. Он је као хитин у артроподима, дизајниран да осигура крутост и стабилност стабљика и стабљика биљака. Данас ћемо сазнати више о томе шта је лигнин и како се користи у модерној индустрији.

Кратак опис

Главне компоненте биљног ткива су целулоза, хемицелулоза и лигнин. Дрво четинарских стабала садржи до 38% ове супстанце, у листопадним стаблима - до 25%, ау слами житарица - до 20%. Лигнин се налази у ћелијским зидовима и екстрацелуларном простору, учвршћујући целулозна влакна. Заједно са хемицелулозом, дизајниран је да осигура механичку чврстоћу дебла. Поред тога, природни полимер је одговоран за непропусност ћелијски зидови (за хранљиве материје и воду) и одређује боју лигнифиед ткива. Лигнин је хемијски и физички чврсто уклопљен у структуру биљног ткива, па је изоловање од њега индустријски веома тежак инжењерски задатак.

Класификација

Обично, протолигнин је полимер који се налази у природној форми унутар биљке и њени технички деривати, који се добијају екстракцијом из биљног ткива, користећи различите физичко-хемијске методе. Ова супстанца се не производи посебно, добија се као отпад биохемијске производње. Током физичко-хемијских ефеката на лигнин, његова молекуларна тежина смањује се много пута, а реакциона активност се повећава.

У индустрији хидролизе добија се хидролизовани лигнин, који се такође назива прах.

У производњи целулозних облика полимера, растворљивих у води. Пулпирање се врши углавном помоћу две технологије: сулфат (алкална) и сулфит (киселина). Алкална метода је чешћа. Лигнин произведен у производњи сулфата назива се сулфат, односно, и користи се углавном у електранама погона целулозе. Али полимер добијен у производњи сулфита формира се у облику раствора лигносулфоната, од којих се један део акумулира у посебним складиштима, а други део иде у канализација.

Страна литература садржи информације о одвајању лигнина од сумпора и сумпора. Први тип, у суштини, је хидролитички полимер, а други је полимер произведен у индустрији целулозе.

Предузећа која примају лигнин као споредни производ имају тенденцију да га рециклирају. Ипак, хидролиза и сулфатни лигнин, као и лигносулфонати, могу се наћи на тржишту као посебна ставка производа. Најчешћи производ на бази ове супстанце су брикети за гориво. Не постоје стандарди за техничке лигнине, стога предузећа која их купују износе своје параметре квалитета.

Формула и својства

Са хемијске тачке гледишта, лигнин је условни и генерализовани концепт. Као што нема идентичних људи, не постоје идентични полимери. Претпоставља се да састав лигнина укључује атоме угљеника, водоника и кисеоника. Лигнини из различитих биљака могу значајно варирати у хемијском саставу. Супстанца има неограничено велики молекул и многе различите функционалне групе.

Основа свих типова лигнина је таква структурна јединица као фенилпропан (Ц9Х10). Разлике између врста потичу од садржаја различитих функционалних група. Са становишта модерне науке, одговор на питање шта је такав лигнин изгледа овако: "Лигнин је сложени тродимензионални полимер који има ретикуларну структуру и ароматичну природу, настао из поликондензације низа монолигнола (циметових алкохола)."

Под нормалним условима, супстанца је слабо растворљива у води и органским растварачима. У окружењу може учествовати у великом броју различитих трансформација и реакција. Лигнин се сматра биолошки активним. Са повећаним притиском, има пластична својства, нарочито у влажном стању.

Рециклирање у природи

Овај природни полимер се практично не апсорбује у процесу варења код виших животиња. У природном окружењу, све врсте гљива, инсеката, бактерија и глиста су одговорне за његову обраду. Главну улогу у овом процесу имали су базидиомицети. Ту спадају врсте које живе на дрвећу (живе или мртве) и обрађују отпало лишће. Међу њима су чак и јестиве печурке: буковача, печурке, шампињони.

Лигнин се деградира дјеловањем оксидоредуктаза - екстрацелуларних ензима гљива. То су углавном лининолитне пероксидазе (лигнин и Мн-пероксидаза) и екстрацелуларна оксидаза (лаццасе). Поред тога, лигнинолитички комплекс гљива укључује помоћне ензиме који производе водоник пероксид и ензиме активног кисеоника.

Главни производ разлагања лигнина у природним условима је хумус. Распадање супстанце у природи јавља се у присуству елемената биљног ткива као што су целулоза и хемицелулоза.

Економска вредност

Годишње се у свијету производи око 70 милиона тона техничког лигнина. Упркос чињеници да се сматра вредном хемијском сировином, продаја супстанце је веома слаба. Поред тога, због недостатка профитабилне технологије производње, употреба овог полимера није економски изводљива. На пример, разлагање лигнина у мање сложена хемијска једињења (бензен, фенол, итд.) Је скупље од синтезе ових једињења из нафте и гаса. Статистика Међународног института Лгнин показује да се у свијету само 2% техничких лигнина користи за пољопривредне, индустријске и друге потребе. У основи, они се користе за производњу пелета лигнина, ђубрива и других производа ниске тонаже. Преосталих 98% су или спаљене на електранама или су једноставно закопане у гробницама.

Тешкоћа индустријске прераде лигнина повезана је са сложеношћу њене природе, великом варијабилношћу структурних јединица и њиховим везама, као и нестабилношћу полимера прије кемијске и термичке изложености. Отпад предузећа не садржи природни полимер, већ супстанце које садрже лигнин, или смеше супстанци које имају већу хемијску и биолошку активност. Без нечистоћа такође не ради.

Сматра се да у близини складишта лигнина није пожељно живјети. Супстанца је запаљива и добро сагорена, са ослобађањем азотних, сумпорних и других непријатних једињења. Гашење складишта ометају њихове велике димензије и карактеристике сагоревања полимера. Неке студије су потврдиле мутагену активност супстанце. Дакле, постоје сви разлози да се тврди да технички лигнини у националној економији представљају импресивну, стално растућу негативну вредност.

Хидролизовани лигнин

Овај тип полимера је прашкаста аморфна супстанца, чија густина варира између 1,25-1,45 г / цм3, а боја се мења од кремасте до браон. Хидролитички лигнин има специфичан мирис. Његова молекуларна тежина може да варира од 5 до 10 хиљада. Хидролизовани лигнин садржи од 40 до 88% самог лигнина. Преостали део је подељен на: полисахариде који се тешко хидролизују (13-45%); смоласте супстанце, као и супстанце лигно-хумусног комплекса (5-19%); и елементи пепела (0,5-10%).

Лигнин је нетоксичан. Има добар капацитет сорпције. У сувом облику је добро запаљив, ау облику спреја експлозивна супстанца. Паљење полимера се одвија на температури од 195 ° Ц, а самозапаљење - 425 ° Ц.

Обим хидролизе лигнина је прилично широк: т

1. Производња брикета за гориво.
2. Производња горивног гаса, укључујући гасне клипне генераторе, са производњом електричне енергије.
3. Рециклирање лигнина у биогорива.
4. Производња редукцијских средстава за метал и силициј, у облику брикета.
5. Сорбенти на бази лигнина, који пречишћавају градске и индустријске отпадне воде, нафтне деривате, теже метале и још много тога.
6. Производња угља, укључујући и активни.
7. Сорбенти за медицину и ветерину ("Полипхепан" и др.).
8. Сировине за синтезу нитролигнина, које се користе за смањење вискозности глинених раствора који се користе током бушења.
9. Конвертори у производњи опеке и других керамичких производа.
10. Пунило за композитне материјале и пластику.
11. Производња лигнинских ђубрива (органских и органских минерала), као и хербицида у узгоју легуминоза.
12. Производња киселина (оцтена и оксална) и фенола.
13. Адитив за асфалтни бетон.

Лигносулфонатес

То су лигнин сулфо деривати, који су растворљиви у води и формирају се током сулфитне делигнификације дрвета. То су натријумове соли лигносулфонских киселина, помешане са додатцима минералних и редукционих супстанци.

Индустријски лигносулфонати се добијају упаравањем десулфуризоване сулфитне течности. Производе се у облику чврстих или течних концентрата сулфит-алкохолних алкохола, са моларна маса од 200 до 60 000. Супстанце имају високу површинску активност, тако да се користе као сурфактанти (сурфактанти).

Главне апликације:

1. Хемијска индустрија . У облику стабилизатора, дисперзаната и везива, у производњи брикетираних средстава за заштиту биља.
2. Нафтна индустрија. Као реагенс за подешавање параметара бушотина.
3. Фоундри. Као везиво за спојеве за калупљење и адитиве за боје са неприкладним својствима.
4. Производња бетона и ватросталних материјала. Као мешавина пластификатора.
5. Ин цонструцтион. Да би материјали и земљиште добили најбоље карактеристике чврстоће и као емулгатор за мешавине путева.
6. Пољопривреда и шумарство. Заштитити земљу од ерозије.
7. Производња ванилина. Као сировина.

Сулфат лигнин

Овај тип природног полимера је раствор натријумових соли, који има високу густину и хемијску отпорност. Када је сува, прашкаста супстанца има смеђу боју. Пречник честица може варирати у прилично широком пролазу - 10 микрона-5 мм. Прах се састоји од појединачних честица сферног облика и њихових комплекса. Густина сулфата лигнина је 1300 кг / м ³ . Супстанца је растворна у: воденим растворима хидроксида алкални метали диоксин, водени раствори амонијака, етилен гликола, фурфурала, пиридина и диметил сулфоксида. Током топлотне обраде, полимер се разлаже да би се добиле испарљиве супстанце. Супстанца се сматра практично нетоксичним производом. Користи се у облику влажне пасте.

Правци употребе лигнина (сулфата):

1. Сировине у производњи пластике и фенол-формалдехидних смола.
2. Биндер. Лигнин као лепак се користи у производњи картона, као и папира, влакана и иверице.
3. Адитив за модификатор за гуму и латекс.
4. Стабилизатор за хемијске пене.
5. Пластификатор за бетон, као и ватростални и керамички производи.
6. Сировине у производњи угљена за осветљење.

Перспецтивес

Научивши шта је то лигнин, хајде да мало причамо о изгледима за његову индустријску употребу. Технологија прераде и делигнификације сировина које садрже целулозу повезана је са великим капиталним инвестицијама и није у потпуности еколошки прихватљива. Научници широм света већ дуго раде на стварању високо ефикасних начина организовања целулозне и биохемијске производње, али њихов развој још увек није нашао широку примену. Међутим, у индустрију су уведени многи развоји у области употребе свежег и ускладиштеног лигнина у различитим годинама. Ова питања су од посебне важности у свјетлу растућег интереса за борбу против еколошких проблема и кориштење читавог спектра биљних материјала. Стога би порицање могућности коришћења лигнина у индустријском и пољопривредном сектору било погрешно.

Ниво производње и потрошње целулозе и других производа биохемије, за велике земље, сматра се најважнијим индикатором економског развоја. Наравно, не-биохемичари чине одлучујући допринос погоршању еколошке ситуације. Ипак, тамо где послују таква предузећа, њихова улога у загађењу животне средине може бити веома значајна.

Закључак

Данас смо одговорили на питање: "Лигнин: шта је то?" Облици супстанци које се добијају у индустрији хидролизе и целулозе имају широку примену. Ипак, питање потпуне обраде техничких лигнина још није ријешено.