מיצוי של ליגנין עם תכולה גבוהה של β-O-4 על-ידי הפקת אתנול מתון והשפעתו על התשואה Depolymerization

שיטה זו עונה על כמה שאלות מרכזיות בתחום ניצול משאבי החידוש אודות ליגנין, מרכיב מרכזי בביומסה ליגנוקלולוסית. היתרון העיקרי של טכניקה זו היא שהיא מאפשרת לך להשיג ליגנין באיכות מבנית טובה ממקורות ביומסה שונים. מתודולוגיה זו שצוינה מתמקדת במיוחד בקישור ביתא 04.

במקביל, היא מונעת תהליכי עיבוי. זה חשוב מאוד כפי שהוא מונע היווצרות char. באמצעות שיטה זו, ניתן ליצור קשרים בין הליך החילוץ של ליגנין לבין יעילות דה-פולמריזציה.

בדרך כלל, כל אחד מאיתנו חדש בשיטות אלה, אנו נאבקים עם הליכי האימון, כמו גם את הניתוח של ארבעת lignins, ואת תערובת המוצר דה פולמריזציה. כדי לייצר קליפות אגוז לחתוך, לצייד חותך פטיש עם siv חמישה מילימטר בשקע, ולהאכיל את קליפות אגוז לתוך חותך הפטיש, איסוף הקונכיות שבור ב זכוכית ליטר אחד. כדי לייצר את שברי קליפת האגוזים הקטנים הדרושים לטחינה, הזן את הקונכיות השבורות לתוך חותך פטיש זעיר המצויד ב- 2 מילימטר siv בשקע, איסוף קליפות הקרקע ב זכוכית חדשה של ליטר אחד.

כדי להסיר extractives מן קליפות אגוז הקרקע, להוסיף 150 גרם של מדגם הקליפה לתוך בקבוקון תחתון עגול 500 מילימטר המכיל בר ערבוב, ולהוסיף 200 מיליליטר של toluene לבקבוק. מחברים מעקץ רפלקס לבקבוק, ומחממים את התערובת לטמפרטורת רפלוקס של 111 מעלות צלזיוס באמבט שמן עם ערבוב נמרץ. לאחר שעתיים, להסיר את הבקבוק מהאמבטיה כדי לאפשר את התערובת להתקרר לטמפרטורת החדר, מסננים את התערובת דרך קוטר 185 מילימטר, עשרה מיקרומטר נקבוביות בגודל מסנן כדי להסיר את הדולואן.

לאחר חימום לילה בתנור ואקום ב 80 מעלות צלזיוס ו 50 מיליבארים של לחץ, להוסיף 40 גרם של חלקיקי קליפת אגוז מטופלים 250 מיליליטר זירקוניום דו חמצני טחינה קערה המכילה שבעה כדורי שחיקה זירקוניום דו חמצני בקוטר 20 מ"מ. 60 מילימטרים של isopropanol מתווסף קערת שחיקה. מניחים את קערת הטחינה בטחנת הקערה הסיבובית.

טוחנים את חלקיקי הקליפה בארבעה מחזורים של שתי דקות שחיקה ב 27 פעמים g ואחריו ארבע דקות של מנוחה לכל מחזור. לאחר מחזור הטחינה הרביעי, מעבירים את קליפות האגוז הקרקעיות דק לתוך בקבוקון תחתון עגול 500 מיליליטר ומסירים את isopropanol על ידי אידוי סיבובי ב 40 מעלות צלזיוס ו 125 מיליבארים של לחץ. ואז לייבש את קליפות האגוז בתנור ואקום לילה ב 50 מעלות צלזיוס ו 50 מיליבארים של לחץ.

כדי להשיג אתנוזולב ליגנין עם התוכן הגבוה ביותר של בטא 04, להוסיף 25 גרם של feedstock לתוך בקבוקון תחתון עגול חדש 500 מיליליטר ולהוסיף 200 מיליליטר של אתנול 80 עד 20 לפתרון מים, ארבעה מיליליטר של 37%hydrochloride פתרון, ו בר ערבוב מגנטי לבקבוק. מחברים מעקץ רפלוקס לבקבוק ומחממים את התערובת באמבט שמן ב 80 מעלות צלזיוס במשך חמש שעות עם ערבוב נמרץ. לאחר שהתערובת התקררה לטמפרטורת החדר, סנן את הפתרון דרך מסננת בגודל נקבובית בקוטר 185 מילימטר עשרה מיקרומטר לתוך בקבוקון תחתון עגול חדש של 500 מיליליטר, שוטף את השאריות ארבע פעמים עם 25 מיליליטר של אתנול לכל שטיפה.

לרכז את המשקאות שנאספו על ידי אידוי סיבובי ב 40 מעלות צלזיוס ו 150 מיליבארים של לחץ, ואחריו פירוק של מוצק המתקבל ב 30 מיליליטר של אצטון. כדי לזרז את lignin, מוסיפים את התערובת 600 מיליליטר של מים ולאסוף את lignin זירז בקוטר 185 מילימטר, 10 מיקרומטר נקבוביות בגודל מסננת, לשטוף את lignin ארבע פעמים עם 25 מיליליטר של מים לכל לשטוף. אוורירי lignin לילה בטמפרטורת החדר במסנן, ואחריו ייבוש לילה בתנור ואקום ב 50 מעלות צלזיוס ו 50 מיליבארים של לחץ בבקבוקון זכוכית.

לאחר מכן לקבוע את התשואה של ליגנין שחולצו על איזון. לניתוח של מבנה ליגנין על ידי תהודה מגנטית גרעינית דו מימדית או ניתוח NMR, להמיס 60 מיליגרם של ליגנין מיובש ב 0.7 מיליליטר של אצטון deuterated, ולהוסיף תערובת זו לצינור NMR. הוסף צינור NMR זה לספקטרופוטומטר NMR והגדר את הפרמטרים הרצויים כדי להשיג ספקטרום קוהרנטיות קוונטית יחיד פרוטון-גרעיני דו-מימדי מתאים.

עבור ליגנין דה-פולמריזציה, להוסיף 50 מיליגרם של ליגנין מיובש לתוך בקבוקון תגובה מיקרוגל 20 מיליליטר מצויד ערבוב מגנטי ולהוסיף 0.85 מיליליטר של 1, 4 דיוקסן, 50 microliters של אתילן גליקול ב 1, 4 דיוקסן, ו 50 microliters של אוקטדיקנה ב 1, 4 דיוקסן לבקבוקון. לאחר סגירת הכלי, מחממים את הפתרון ל 140 מעלות צלזיוס עם ערבוב. כאשר כלי התגובה מגיע לטמפרטורת המטרה, מוסיפים 50 מיקרוליטרים של ברזל שלוש טריפלואורומטאנסולפט ב 1, 4 דיוקסן לכלי, ומערבבים את התגובה במשך 15 דקות נוספות.

לאחר קירור התגובה לטמפרטורת החדר, מסננים את הנוזל מעל הצליט לצינור צנטריפוגה של שני מיליליטר. לאחר מכן לרכז את הנוזל שנאסף לילה ב 35 מעלות צלזיוס במרכז ואקום סיבובי. כדי לחלץ את מוצרי המשקל המולקולרי הנמוך, להשעות ולנפח את השאריות ב 0.15 מיליליטר של דיכלורומתאן על ידי מערבולת, 15 דקות של sonication, ו 30 דקות בגלגל אוטומטי.

כדי לבצע מיצוי מונומר יעיל, זה קריטי תחילה כראוי להתנפח שמן המתקבל כלורומטן. אז חשוב להוסיף את הכמות הנכונה של toluene על מנת לזרז באופן סלקטיבי את אוליגומרים החלק התחתון. מזרזים את האוליגומרים עם 0.75 מיליליטר שלטולואן ואחריו מערבולת ועשר דקות של sonication.

Centrifugate את הדגימות במשך עשר שניות ב 5000 סל"ד ולהפריד את הנוזל האורגני אור מן שאריות שמנוני עבה מוצק לסנן את הנוזל על תקע של celite לתוך בקבוקון זכוכית. לאחר מכן לרכז את משלב שלבים אורגניים על ידי אידוי סיבובי ב 40 מעלות צלזיוס ו 20 מיליבארים של לחץ. ולהמיס את השאריות השמנוניות במיליליטר אחד של דיכלורומתאן לניתוח על ידי כרומטוגרפיה גז.

הסיגינים המתקבלים לאחר כל מיצוי מציגים מגוון רחב של צבעים וגדלי חלקיקים, כאשר הפולימרים מתקבלים מטיפולים מתונים המדגימים צבע אדום-ורוד טיפוסי ופתיתים קטנים של חומר. כאשר תנאים קשים יותר מוחלים, lignins המתקבל להפגין צבע חום חום-צהוב, עם עלייה כוללת בתפוקה של חומר, אפקט זה היה הרבה יותר עמוק עבור אגוז, אשור, יער ארז, לעומת עץ אורן. ניתוח NMR של lignins שונים קובע את יחס SGH ואת כמות הקישורים של פולימרים שחולצו, במיוחד את כמות הקישורים בטא 04.

לדוגמה, ליגנינים שחולצו בתנאים מתונים יותר בדרך כלל נותנים כמויות גבוהות יותר של קישורים. תגובות אצטוליזה עם ברזל שלוש trifluoromethanesulfate בנוכחות אתילן גליקול מניב שלושה אצטלים פנוליים שונים הקשורים S, G ו H יחידות נוכח בתוך lignins, עם תשואות אצטל פנולי משולב גבוה יותר נצפתה עבור lignins שחולצו בתנאים מתונים. מגמה ברורה גלויה כאשר התוכן הכולל של ביתא 04 נחשב שבו תוכן ביתא 04 גבוה יותר בדרך כלל גורם לתפוקת אצטל גבוהה יותר.

כאשר תשואת מיצוי ליגנין ותפוקת דה-פולמריזציה לאחר מכן משולבים, תשואה אצטלית הכוללת מתקבלת ממקור הביומסה מראה הבדלים ברורים בין מקורות ביומסה שונים. בעת ביצוע עקירות ליגנין, חשוב לאזן את תשואת החילוץ עם האיכות המבנית של ליגנין המתקבל. אז אם אתה מבין את השיטה דיווח דה פולימריזציה, אתה יכול למעשה להשיג ארומטיים ערך מוסף בבחירה גבוהה.

טכניקות אלה יסייעו לחוקרים אחרים לקבל גישה למוצרים בעלי ערך מוסף מהשבר של ליגנין ביומסה צלולוסית בתשואות טובות.