Делигнификация древесины, катализируемая соединениями металлов переменной валентности

УДК

634.0.861.16

DOI:

Аннотация

Дан аналитический обзор работ за последние 10–15 лет, проводимых в области использования катализа металлами переменной валентности при делигнификации в процессах варки и отбелки целлюлозы из древесины.

Сведения об авторах

Боголицын Константин Григорьевич родился в 1949 г., окончил в 1971 г. Архангельский лесотехнический институт, доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретической и прикладной химии Архангельского государственного технического университета, директор Научно-исследовательского института химии и химической технологии при АГТУ, академик МАНЭБ и РАИН, заслуженный деятель науки РФ. Имеет более 250 научных трудов в области разработки физико-химических основ процессов переработки древесины.

Попова Наталья Радиевна родилась в 1957 г., окончила в 1980 г. Архангельский лесотехнический институт, кандидат химических наук, доцент кафедры теоретической и прикладной химии Архангельского государственного технического университета. Имеет около 30 научных работ в области химии координационных соединений.

Скребец Татьяна Эдуардовна родилась в 1955 г., окончила в 1978 г. Архангельский лесотехнический институт, кандидат химических наук, доцент кафедры теоретической и прикладной химии Архангельского государственного технического университета. Имеет более 50 научных работ в области химии древесины и ее компонентов.

Ключевые слова

древесина, делигнификация, варка, отбелка, катализ, металлы переменной валентности, комплексные соединения

Литература

1. Боголицын К.Г. Разработка научных основ экологически безопасных технологий комплексной химической переработки древесного сырья // Лесн. журн. – 1998. – № 2-3. – С. 40–52. – (Изв. высш. учеб. заведений).

2. Боголицын К.Г., Резников В.М. Химия сульфитных методов делигнификации. – М.: Экология, 1994. – 420 с.

3. Бончев П. Комплексообразование и каталитическая активность. Активирование гомогеннокаталитических реакций в растворах. – М.: Мир,1975. – 270 с.

4. Гермер Э.И., Бутко Ю.Г. Интенсификация кислородно-щелочной делигнификации лигноцеллюлозных материалов с помощью о-фенантролина. 3. О химизме и механизме действия о-фенантролина // Химия древесины. – 1983. – № 5. – С. 32–37.

5. Гермер Э.И., Горенков Р.А. Интенсификация кислородно-щелочной делигнификации лигноцеллюлозных материалов с помощью 1,10-фенантролина. 5. Роль металлов, содержащихся в древесине, в реализации каталитического действия 1,10-фенантролина // Лесн. журн. – 1994. – № 3. – С. 90–94. – (Изв. высш. учеб. заведений).

6. Гермер Э.И. Катализ кислородно-щелочной делигнификации // Бум. пром-сть. – 1990. – № 11. – С. 6–8.

7. Гермер Э.И. О действии соединений марганца при кислородно-щелочной варке // Химия древесины. – 1982. – № 5. – С. 25–30.

8. Гермер Э.И.,Онохин С.А., Бутко Ю.Г. Интенсификация кислородно-щелочной делигнификации лигноцеллюлозных материалов с помощью о-фенантролина. 2. Влияние основных фактроров варки на эффективность действия о-фенантролина // Химия древесины. – 1982. – №3. – С. 31–35.

9. Гермер Э.И.. Горенков Р.А. Кислородно-щелочно-спиртовая варка древесины с катализатором // Целлюлоза, бумага, картон. – 1992. – № 10. – С. 23–25.

10. Гермер Э.И. Химизм и катализ кислородно-щелочной делигнификации древесины: Автореф. дис. … докт. хим. наук. – С-Петербург, 1999. – 130 с.

11. Гермер Э.И. Эффективный катализ – путь получения качественной кислородно-щелочной целлюлозы // Целлюлоза, бумага, картон. – 1994. – № 5-6. – С. 20–22.

12. Изучение органосольвентной варки целлюлозы в присутствии различных катализаторов / Б.Н. Кузнецов, А.А. Ефремов, С.А. Кузнецова и др. // Химия растительного сырья. – 1999. – № 2. – С. 85–90.

13. Катализ кислородно-щелочной делигнификации в пульсационной варочной установке с применением нового эффективного катализатора / Э.И. Гермер, Л.О. Иоффе, Ю.С. Иванов и др. // Лесн. журн. – 1997. – № 3. – С. 93–109. – (Изв. высш. учеб. заведений).

14. Каталитическая делигнификация древесины / А.В. Вураско, С.Ю. Меньшиков, А.Я. Агеев и др. // Лесн. журн. – 1994. – № 3. – С. 94–99. – (Изв. высш. учеб. заведений).

15. Каталитическое окисление древесины и ее компонентов в условиях окислительных способов делигнификации. 1. Влияние феррицианида калия на скорость окисления древесины и ее компонентов / Э.И. Чупка, С.Ж. Трофимова, С.В. Егорова, И.М. Лужанская // Химия древесины. – 1991. – № 5. – С. 19–25.

16. Каталитическое окисление древесины и ее компонентов в условиях окислительных способов делигнификации. 2. Влияние ферментов и некоторых модельных систем на генерацию активных форм кислорода при окислении древесины и ее компонентов / Э.И. Чупка, С.Ж. Трофимова, С.Ю. Соловьева и др. // Химия древесины. – 1993. – № 1-3. – С. 51–57.

17. Непенин Н.Н., Непенин Ю.Н. Технология целлюлозы: В 3-х т. Том 3. Очистка, сушка и отбелка целлюлозы. Прочие способы производства целлюлозы. – М.: Экология, 1994. – 592 с.

18. Низкотемпературная окислительная делигнификация древесины. 3. Синергетические свойства катализаторов окисления / С.И. Суворова, М.О. Леонова, И.Л. Шапиро, Р.З. Пен // Лесн. журн. – 1996. – № 1-2. – С. 22–30. – (Изв. высш. учеб. заведений).

19. Низкотемпературная окислительная делигнификация древесины. 7. Активность катализаторов окисления лигнина пероксидом водорода / Р.З. Пен, А.В. Бывшев, И.Л. Шапиро и др. // Химия растительного сырья. – 2001. – № 1. – С. 43–48.

20. Низкотемпературная окислительная делигнификация древесины. 8. Пероксидная варка и щелочная экстракция / Р.З. Пен, А.В. Бывшев, И.Л. Шапиро // Химия растительного сырья. – 2001. – № 3. – С. 5–10.

21. Онохин С.А., Гермер Э.И., Бутко Ю.Г. Добавка, интенсифицирующая кислородно-щелочную варку // Химия древесины. – 1981. – № 4. – С. 110–111.

22. Онохин С.А., Гермер Э.И., Бутко Ю.Г. Интенсификация кислородно-щелочной делигнификации лигноцеллюлозных материалов с помощью о-фенантролина. 1. Общая характеристика действия о-фенантролина при одноступенчатой варке // Химия древесины. – 1982. – № 3. – С. 26–30.

23. Парен А., Яакара Й. Использование пероксомолибдата при ЕСF отбелке сульфатной целлюлозы // Целлюлоза, бумага, картон. – 1999. – № 1-2. – С. 20–23.

24. Пат. 2019609 RU. Способ получения целлюлозного полуфабриката из древесины лиственных пород / М.А. Зильберглейт, И.В. Смолова, Б.С. Симхович // БИ. – 1994. – № 17. – С. 97.

25. Пат. 2042004 RU. Способ получения волокнистого полуфабриката для получения бумаг / С.И. Суворова, Р.З. Пен и др. // БИ. – 1995. – № 23. – С. 197.

26. Применение антрахинона и родственных соединений в качестве добавок при щелочной делигнификации древесины / Р.Н. Ковалевская, Ю.А. Бойко, М.А. Иванов, В.М. Крюков // Химия древесины. – 1981. – № 2. – C. 7–19.

27. Сергеев А.Д. Хемилюминесценция при окислении лигнина в условиях щелочных способов делигнификации древесины: Автореф. дис. … канд. хим. наук. – Л., 1984. – 20 с.

28. Современные тенденции развития и совершенствования производства целлюлозы // Целлюлоза, бумага, картон. – Зарубеж. опыт: Экспресс-информация. – 1989. Вып. 7. – 40 с.

29. Термодинамика поведения лигнина в растворителях различной природы // Лесн. журн. – 1994. – № 1. – С. 103–109. – (Изв. высш. учеб. заведений).

30. Физические методы в химии гетероциклических соединений / Пер. с англ. Под ред. А.П. Катрицкого. – М.; Л.: Химия, 1966. – 658 с.

31. Чудаков М.И. Растительные редокс-комплексы как катализаторы делигнификации древесины (обзор) // Химия древесины. – 1981. – № 6. – С. 3–18.

32. Чупка Э.И., Трофимова С.Ж, Сергеев А.Д. Эффективность кислотно-основного катализа при окислении древесины в водно-органических средах. 2. Каталитическое и ферментативное окисление древесины и ее компонентов // Лесн. журн. – 1995. – № 4-5. – С. 85–93. – (Изв. высш. учеб. заведений).

33. Шадынская О.В., Чупка Э.И. Кинетика начальных стадий окисления лигнина // Химия древесины. – 1984. – № 6. – С. 104–105.

34. Щелочная варка древесины смеси хвойных пород с катализатором делигнификации Na₂ДДА / В.В. Вершаль, О.А. Трифонова, В.А. Бабкин и др. // Целлюлоза, бумага, картон. – 1996. – № 5-6. – С. 22–24.

35. Abrahamsson R., Samuelson O. Oxygen-alkali cooking of wood meal. Pt.5. Influence of metal compounds and soaking in acid // Svensk papperstidn. – 1975. – a. 78, N 4. – S. 135–140.

36. Abrahamsson R., Samuelson O. Oxygen-alkali cooking of wood meal. Pt.7. Influence of manganese and iron compounds // Svensk papperstidn. – 1976. – a. 79, N 9. – S. 281–285.

37. Bach B., Fiehn G. Neue Moglichkeiten zur Kohlehydratstabilisierung im alkalischen Holzaufschluss // Zellstoff und Papier. – 1972. – Jg.21, H.1. – S. 3–8.

38. Bogolitsyn K. Thermodynamics of wood matrix state // Cellulose and cellulose derivatives: Physico-chemical aspects and industrial applications. – Woodhead. Pub. Ltd, 1995. – P.499–506.

39. Dahlmann G., Schroeter M.C. Solvent pulping – the no-odor approach to chemical pulping // Междунар. симп. PapFor–92: Тез. докл. – С. 297–315.

40. Degradation of pulp-mill effluent by oxygen and Na₅[PV₂Mo₁₀O₄₀], a multipurpose delignification and wet air oxidation catalyst / D.M. Sonnen, R.S. Reiner, R.H. Atalla, I.A. Weinstock // Ind. Eng. Chem. Res. – 1997. – N 36. – P. 4134 –4142.

41. Deineko I.P., Kolpatchnikov R.L., Deineko I.V. Influence of metal ions on oxysolvolysis of wood // Proceedings of 6th EWLP. – France, 2000. – P. 287–289.

42. Deineko I.P., Kolpatchnikov R.L., Deineko I.V. Influence of cupric ions on oxysolvolysis of wood // Proceedings of 11th ISWPC. – Nice, France, 2001. – Vol. II. – P. 309–311.

43. Evaluation of redox reactivity of lignin / A.M. Aizenshtadt, M.V. Bogdanov, K.G. Bogolitsyn, D.S. Kosyakov // Abstr. EWLP-2000. – France, 2000. – P. 667–668.

44. Evtuguin D.V., Pascoal Neto C. New polyoxometalate promoted method of oxygen delignification. – Holzforschung, 1997. – Vol. 51, N 4. – P. 338–342.

45. Gaspar A., Evtuguin D.V., Pascoal Neto C. New highly selective oxygen delignification of kraft pulp promoted by Mn-assisted polyoxometalates // Proceedings of 11th ISWPC. – Nice, France, 2001. – Vol. II. – P. 227–230.

46. Gaspar A., Evtuguin D.V., Pascoal Neto C. Pulp bleaching catalysed by polyoxometalates - first pilot scale experience // Proceedings of 7^th EWLP. – Turku, Finland, 2002. – P. 103–106.

47. Glassel C., Samuelson O., Wennergren B. Oxygen-alkali cooking of wood meal. Pt.10. Influence of copper and manganese compounds // Svensk papperstidn. –1977. – a. 80, N 6. – S. 171–172.

48 Gorbova N.S., Kosyakov D.S., Bogolitsyn K.G. The protolitic properties of lignin model compounds in mixed solvent D"> 49. Gur'ev A.Yu., Bogolitsyn K.G., Skrebets T.E. Study of thermodynamic miscibility of a lignin-hemicellulose system by water vapour static sorption method// Wood Chemistry. – 1993. – N 4. – P. 3-5.

50. Gur'ev A.Yu., Bogolitsyn K.G., Skrebets T.E. Thermodynamic miscibility in lignin-cellulose and hemicellulose-cellulose system // Wood Chemistry. – 1994. – N 1. – P. 6–7.

51. Holton H.H., Chapman F.L. Kraft pulping with anthraquinine // TAPPI. – 1977. – Vol. 60, N 11. – P. 121–125

52. Jorma S. Chemical pulping based on formic acid: summary of milox research // Pap. Ja Puu. – 1996. – Vol. 78, N 3. – P. 92–95.

53. Kirk T. K., Higuchi T., Chang H.M. Lignin biodegradation: microbiology, chemistry and potential application.- Baca Ration, 1980. – Vol. 1. – P. 241.

54. Landucci L., Sanyer N. Influence of metal and iodide ions in oxygen pulping of loblolly pine // TAPPI. – 1974. – Vol. 57, N 10. – P. 97–100.

55. Landucci L., Sanyer N. Influence of transition metals in oxgen pulping // TAPPI. – 1975. – Vol. 58, N 2. – P. 60–63.

56. Nomura J., Nakamura M. Studies on quinone additive cooking // Japan TAPPI. – Pt.1. – 1978. – Vol. 32, N 12. – P. 45-52; Pt.2. – 1979. – Vol. 33, N 2. – P. 37–40.

57. Pal D., Samuelson O. Oxygen-alkali cooking of wood meal. Pt.8. Influence of precooking and manganese addition on the cooking of spruce // Svensk papperstidn. –1976. – a. 79, N 10. – S. 311–315.

58. Patt R., Odermatt J., Kűhne L. Catalysed peroxide bleaching // Proceedings of 6th EWLP. – France, 2000. – P. 73–76.

59. Progress in the development and optimization of polyoxometalate delignification systems / R.H. Atalla, I.A. Weinstock, J.S. Bond и др. // Proceedings of 7^th EWLP. – Turku, Finland, 2002. – P. 381–384.

60. Thermodynamically stable, self-buffering polyoxometalate delignification systems / R.S. Reiner, I.A. Weinstock, R.H. Atalla и др. // Proceedings of 11th ISWPC. – Nice, France. – 2001. – Vol. II. – P. 349–352.

61. Weinstock I.A., Atalla R.H., Hill C.L. Highly selective oxidative delignification of kraft pulp by soluble polyoxometalate salts and oxygen // Proceedings of 3^rd EWLP. – Stockholm, Sweden. – 1994. – P. 93–96.

62. Weinstock I.A., Hill C.L., Minor J.L. Oxidative delignification and bleaching of lignocellulose materials by vanadium substituted polyoxometalates // Proceedings of 2^nd . – Grenoble, France. – 1992. – P. 33–34.

62. Weinstock I.A., Hill C.L., Minor J.L. Oxidative delignification and bleaching of lignocellulose materials by vanadium substituted polyoxometalates // Proceedings of 2 . – Grenoble, France. – 1992. – P. 33–34.

Ссылка на английскую версию:

Wood Delignification Catalyzed by Compounds of Variable Valence Metals

K.G. Bogolitsyn, N.R. Popova, T.E. Skrebets, A.E. Koshеleva

Wood Delignification Catalyzed by Compounds of Variable Valence Metals

Analytical review of works over last 10–15 years carried out in using catalysis by metals of variable valency in delignigfication in pulp cooking and bleaching.