Реакции полисахаридов древесины имеют очень важное практическое значение в процессах химической и химико-механической переработки древесины - целлюлозно-бумажном, гидролизных, лесохимических производствах, производстве древесных плит и пластиков. Цель целлюлозно-бумажного производства - получение из древесины технической целлюлозы и других волокнистых полуфабрикатов. При этом нецеллюлозные полисахариды в большей или меньшей степени удаляются в результате деструкции в различных процессах варки, протекающих в кислой или щелочной средах, а также под воздействием окислителей. В гидролизных производствах углеводная часть древесины подвергается гидролизу с целью получения из полисахаридов Сахаров и продуктов их дальнейшей переработки. В одном из производств лесохимии - пиролизе древесины высокомолекулярные компоненты древесины и в том числе целлюлоза[1, С.278]
В химии полисахаридов древесины наиболее важное значение имеет гидролитическая деструкция (гидролиз). Под действием органических реагентов в присутствии кислотных катализаторов происходит реакция разрыва гликозидной связи, аналогичная реакции гидролиза, но с присоединением по месту разрыва связи элементов органического реагента. Например, под действием этанола в присутствии минеральной кислоты происходит этанолиз, под действием органических кислот или их ангидридов—ацидолиз.[1, С.280]
Гидролиз полисахаридов древесины в разбавленной кислоте. В разбавленной кислоте гидролиз начинается гетерогенно, чем и обусловливается влияние надмолекулярной структуры на гидролизуемость. Для осуществления гидролитической деструкции легкогидролизуемых полисахаридов необходима температура около 100°С, а для трудногидролизуемых значительно выше. Сравним схемы гидролиза целлюлозы и гемицеллюлоз в разбавленной кислоте со схемой гидролиза крахмала (рис. 11.5).[1, С.291]
Гидролиз полисахаридов древесины концентрированными кислотами. Такой гидролиз осуществляется при обычной температуре (20...30°С). Он имеет две особенности. Во-первых, в отличие от гидролиза[1, С.293]
Поведение полисахаридов древесины при ее делигнификации будет определяться условиями проведения процесса, строением макромолекул и особенностями надмолекулярной структуры полисахаридов, влияющими на их доступность действию химических реагентов. По доступности к варочным реагентам все полисахариды можно разделить на три группы: полисахариды, переходящие в варочный раствор; полисахариды, в структуру которых проникают реагенты; полисахариды, структура которых недоступна для реагентов. Полисахариды первой группы растворяются, второй - набухают в варочном растворе, третьей - не набухают. Полисахариды первых двух групп доступны действию реагентов, при этом реакции полисахаридов первой группы протекают гомогенно, а второй - гетерогенно. В третьей группе с химическими реагентами могут взаимодействовать только макромолекулы, находящиеся на поверхности надмолекулярных структур. Первую группу образуют водорастворимые полисахариды (арабино-галактаны, пектиновые вещества, крахмал и др.). В щелочных растворах с увеличением концентрации щелочи эта группа расширяется за счет части гемицеллюлоз. Ко второй группе относятся основная масса гемицеллюлоз и аморфные участки целлюлозы. В третью группу входят кристаллические участки целлюлозы и целлюлозаны. В ходе варки может изменяться растворимость полисахаридов, например, вследствие изменения их молеку-[1, С.341]
Поведение полисахаридов древесины при повышенных температурах в щелочной среде существенно отличается из-за появления принципиально иного механизма их деструкции, приводящего к отщеплению редуцирующих концевых звеньев, т.е. к деполимеризации, тогда как в кислой среде происходит только деградация полисахаридов. В щелочной среде деструкция полисахаридов древесины происходит в результате трех процессов: деполимеризации, щелочного гидролиза и окислительной деструкции. Последняя обусловлена остаточным кислородом, неизбежно присутствующим как в реакционной среде, так и в пористой структуре древесины.[1, С.345]
Все реакции полисахаридов древесины подразделяют на две группы: полимераналогичные превращения и макромолекулярные реакции (см. главу 4). В результате полимераналогичных превращений (реакций мономерных звеньев) изменяется химический состав полисахарида, но не изменяются степень полимеризации и пространственная конфигурация макромолекул. Реакции мономерных звеньев, в свою очередь, подразделяют на два вида: реакции функциональных групп; реакции внутримолекулярных (внутризвенных) превращений.[1, С.279]
Химические реакции полисахаридов древесины могут протекать как гомогенные или гетерогенные. Для гомогенного протекания реакции полисахарид сначала должен перейти в раствор, например, гомогенный гидролиз полисахаридов в концентрированной серной кислоте. Гомогенные реакции полисахаридов древесины по кинетическим закономерностям практически не отличаются от гомогенных реакций НМС. В большинстве случаев реакции полисахаридов протекают гетерогенно (гетерогенные процессы), т.е. в двух фазах, или начинаются гетерогенно, но заканчиваются гомогенно.[1, С.281]
Холоцеллюлоза - комплекс полисахаридов древесины, получающийся в виде волокнистого остатка после удаления экстрактивных веществ соответствующими нейтральными растворителями и делигнифика-ции (удаления лигнина). В состав холоцеллюлозы входят целлюлоза и нецеллюлозные полисахариды, не экстрагируемые нейтральными растворителями, используемыми для извлечения экстрактивных веществ (геми-целлюлозы). Выход холоцеллюлозы при выделении ее из древесины различными методами составляет в среднем для хвойных пород 70...73%, лиственных пород - 72.. .79%.[1, С.268]
Гидрофильность целлюлозы и других полисахаридов древесины обусловлена большим числом гидроксильных групп в макромолекулах. При этом сорбционная способность целлюлозы зависит от плотности упаковки и уменьшается с увеличением степени кристалличности. Если принять условно сорбцию воды хлопковой целлюлозой за единицу, то различные образцы целлюлозы можно расположить в порядке убывания сорбции в следующий ряд: регенерированная целлюлоза (1,86) > мерсеризованная хлопковая целлюлоза (1,46) > древесная целлюлоза (1,22) > хлопковая целлюлоза (1,00) > целлюлоза рами (0,89).[1, С.265]
В промышленности получение холоцеллюлозы рассматривают как перспективный способ выделения полисахаридов древесины для дальнейшей переработки в целлюлозно-бумажном и гидролизных производст-[1, С.268]
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА СТУДЕНТАМ!!! Задачи по теоретической механике из сборника курсовых работ под редакцией А.А. Яблонского, Кепе, Диевского. Быстро, качественно, все виды оплат, СМС-оплата.
А также: Готовые решения задач по теормеху из методичек Тарга С.М. 1988 и 1989 г. и задачника Мещерского. Решение любых задач по термеху на заказ.
Если Вам нужны решения задач по Физике из методички Чертова А.Г. для заочников, а также решебнки: Прокофьева, Чертова, Воробьёва и Волькинштейна. Решение любых задач по физике и гидравлике на сайте fiziks.ru
Что самое приятное на любом из этих сайтов Вы можете заказать решение задач по другим предметам: химия, высшая математика, строймех, сопромат, электротехника, материаловедение, ТКМ и другие.