AGRIS - 

2016

Стокозенко

The possibility of modification of linen fibers according to the essentially new technological scheme which includes purposeful destruction of connective tissues by the action of cyclic de-forming loads (elementarization) with the subsequent chemical processing is proved. The analysis of properties of the obtained elementary fibers of natural origin has shown that geometrical indicators of flax elementary fibers are close to the ones of cotton and wool fibers, and their du-rability is considerably higher, that gives the prospects to create innovative products for technical, textile and medical purposes on their basis. The influence of chemical processings, modeling the processes of modification and upgrading of flax materials, on the composition of basic admixtures and properties of elementarized fibers is investigated. It is shown that the high extent of purification of elementarized fibers raises the possibility of cellulose destruction. The selection of chemical reagents and concentration and time parameters of the process, which provide the optimum extent of purification of elementarized fibers without the destruction of its cellulose component, is carried out. It is determined that chemical processings of elementarized flax fibers in comparison with the cottonized ones have to be carried out in softer conditions: the concen-tration of alkali – to 2 g/l, the processing duration – up to 60 min. As the alkaline reagent the bases weaker than sodium hydroxide can be applied, in particular, sodium carbonate. The insig-nificant destruction of cellulose noted during the subsequent influence of an oxidizer is confirmed by small contents of carboxyl and aldehyde groups in it and also by the durability indexes of new type of fibers: the durability of fibers before and after the chemical processings has no significant differences and is within the limits 40,4–42,0 sn/tex. | Обоснована возможность модифицирования льняного волокна по принципиально новой технологической схеме, включающей целенаправленное разрушение соединительных тканей действием циклических деформирующих нагрузок (элементаризация) с последующей химической обработкой.Анализ свойств полученных элементарных волокон природного происхождения показал, что по геометрическим показателям элементарные волокна льна близки к волокнам хлопка и шерсти, а по прочности значительно их превосходят, что открывает перспективы создания на их основе инновационных изделий технического, текстильного и медицинского назначения. Исследовано влияние химических обработок, моделирующих процессы модификации и облагораживания льноматериалов, на состав основных примесей и свойства элементаризованных волокон. Показано, что высокая степень очистки элементаризованного волокна повышает возможность деструкции целлюлозы. Проведен подбор химических реагентов и концентрационно-временных параметров процесса, обеспечивающих оптимальную степень очистки элементаризованного волокна без разрушения его целлюлозной составляющей. Установлено, что химические обработки элементаризованного льноволокна по сравнению с котонизированным должны проводиться в более мягких условиях: концентрация щелочи – до 2 г/л¸ длительность процесса – до 60 мин. В качестве щелочного реагента могут применяться более слабые, чем гидроксид натрия, основания, в частности карбонат натрия. Незначительная деструкция целлюлозы, отмечаемая при последующем воздействии окислителя, подтверждается малым содержанием в ней карбоксильных и альдегидных групп, а также прочностными показателями нового вида волокон: прочность волокон до и после химических обработок не имеет значимых отличий и находится в пределах 40,4–42,0 сН/текс.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2015

Карманов, Анатолий Петрович | Кочева, Людмила Сергеевна | Карманова, Юлия Анатольевна

Проведены исследования диоксанлигнина, выделенного из растения вида мох политрихум Polytrichum commune. С помощью классических методов полимерной физикохимии установлены конформационые и топологические характеристики макромолекул в системе лигнин – диметилформамид. Определены значения молекулярных масс, коэффициенты набухания и фрактальные размерности лигнина. Полученные данные свидетельствуют о том, что лигнин мха Polytrichum commune относится к универсальному классу хаотически разветвленных полимеров, по многим характеристикам близким к лигнинам хвойных древесных растений. | Investigations of dioxanlignin, isolated from plant of species moss Polytrichum commune, were carried out With the help of classic methods of polymer physics- chemistry the macromolecules conformational and topological characteristics in system lignin-DMFA were determined. The molecular mass, coefficients of swelling and lignin’s fractal dimensionality were found. The findings evidence that Polytrichum commune lignin belongs to universal class of chaotic-branched polymers, similar to softwood lignins for many characteristics.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2015

Лоскутов

The possibility of application of organic solvents (dimethyl sulfoxide and methylcellosolve) as molecular probes for establishing relationship between chemical composition and integrated enthalpy of wood wetting determined by method of differential microcalorimetry of heat flow has been studied in this work. The samples of larch wood from different botanico-geographic regions were used in the experiments. The samples were also different from each other in contents of cellulose, lignin, and extractives. The correlations between integral heat of wetting in dimethyl sulfoxide and methylcellosolve and contents of cellulose, lignin, and extractives in larch wood were detected. So, linear anamorphoses of relationship between heat of wood wetting in methylcellosolve and contents of cellulose, lignin, and extractives in wood were characterized by correlation coefficients of 0.967, 0.846, and 0.960, respectively. The correlation coefficients were found to be 0.948, 0.906, and 0.955 when dimethyl sulfoxide has been used as molecular probe. These results indicate that the proposed variant of microcalorimetry can be used for quantitative estimation of wood components. In our opinion, the research results would be useful for wood technologists as well as wood scientists studying the influence natural and anthropogenic factors on wood properties. The method proposed in this paper can be applied to other wood species under the conditions of the experiments. | В работе рассматривается возможность использования органических растворителей (диметилсульфоксида и метилцеллозольва) в качестве молекулярных зондов для установления взаимосвязи между химическим составом и интегральной теплотой смачивания древесины, определяемой методом дифференциальной микрокалориметрии теплового потока. Экспериментальные исследования проведены с использованием образцов древесины лиственницы, произрастающей в разных ботанико-географических районах и отличающихся друг от друга содержанием целлюлозы, лигнина и экстрактивных веществ.Установлены корреляционные связи интегральной теплоты смачивания в ДМСО и МЦ с массовой долей целлюлозы, лигнина и экстрактивных веществ в древесине лиственницы. Так, линейные анаморфозы зависимости теплоты смачивания древесины в метилцеллозольве от содержания в ней целлюлозы, лигнина и экстрактивных веществ характеризуются величинами коэффициента корреляции 0,967, 0,846 и 0,960 соответственно. Для аналогичных зависимостей при использовании в качестве молекулярного зонда диметилсульфоксида значения коэффициента корреляции равны 0,948, 0,906 и 0,955. Это свидетельствует о применимости предлагаемого варианта микрокалориметрии для количественной оценки указанных компонентов древесинного вещества. Результаты исследования могут представлять интерес, по нашему мнению, как для технологов, занимающихся переработкой древесины, так и для древесиноведов, изучающих влияние природных и антропогенных факторов на показатели свойств древесины. Использование предлагаемого метода, по-видимому, можно распространить и на древесину других пород при соблюдении ряда условий, отмеченных в данной работе.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2015

Карманов, Анатолий Петрович | Кочева, Людмила Сергеевна | Карманова, Юлия Анатольевна

Investigations of dioxanlignin, isolated from plant of species moss Polytrichum commune, were carried out With the help of classic methods of polymer physics- chemistry the macromolecules conformational and topological characteristics in system lignin-DMFA were determined. The molecular mass, coefficients of swelling and lignin’s fractal dimensionality were found. The findings evidence that Polytrichum commune lignin belongs to universal class of chaotic-branched polymers, similar to softwood lignins for many characteristics. | Проведены исследования диоксанлигнина, выделенного из растения вида мох политрихум Polytrichum commune. С помощью классических методов полимерной физикохимии установлены конформационые и топологические характеристики макромолекул в системе лигнин – диметилформамид. Определены значения молекулярных масс, коэффициенты набухания и фрактальные размерности лигнина. Полученные данные свидетельствуют о том, что лигнин мха Polytrichum commune относится к универсальному классу хаотически разветвленных полимеров, по многим характеристикам близким к лигнинам хвойных древесных растений.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2015

Дейнеко

Приведены результаты исследования элементного и группового химического состава отдельных частей коры (флоэмы, ритидома) и древесины осины. Кора, в отличие от древесины, имеет повышенное содержание биогенных элементов (N, P) и обогащена экстрактивными веществами, основная масса которых (более 45%) извлекается этанолом и 1% NaOH. Азотсодержащие соединения представлены преимущественно структурными компонентами, а фосфорсодержащие соединения – фосфолипидами и нуклеотидами. Концентрация макроэлементов в коре превышает 50 мкмоль/г и они представлены магнием, калием и кальцием, причем количество последнего составляет более половины от суммы неорганических элементов. Основными представителями микроэлементов (1—5 мкмоль/г) являются цинк, железо, марганец, концентрация остальных (бор, медь, кобальт, молибден и др.) очень мала (менее 1 мкмоль/г). | The results of the study elemental and group chemical composition of individual parts of the aspen bark (phloem, rhitidom) and wood are given. Bark, unlike wood, has a higher content of nutrients (N, P), micro- and macroelements, and also it is enriched with extractive substances, most of which (more than 45%) is extracted with ethanol and 1% NaOH. The number of substances extracted from wood by solvents (slightly more than 5%) is significantly lower than in the case of bark. However, in the alkaline solution wood passes a higher proportion of substances (about 15%). The outer part of the bark compared to the phloem has a higher carbon content, but a lower content of  nitrogen and especially phosphorus. Nitrogen-containing compounds in the bark are mainly represented by the structural components, and phosphorus-containing compounds - phospholipids and nucleotides. The concentration of macroelements in the phloem is about two times higher than in rhytidome and exceeds 50 μmol/g. In the largest amount the bark contains of magnesium, potassium and calcium, wherein the amount of the latter is more than half of the amount of inorganic elements. The main representatives of microelements (1 — 5 μmol /g) are zinc, iron, manganese, concentration of the others (boron, copper, cobalt, molybdenum, etc.) is very small (less than 1 μmol /g). Cellulose content in the phloem and ritidome about the same or more than two times lower than in the wood.Lignin maximally accumulated in the outer part of the bark, where the concentration is over 20%. Wood is characterized by high content of acid-soluble lignin, the mass fraction exceeds 25% of the total content (18%) of the biopolymer.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2015

Мамлеева

Ozonation is a method of vegetable raw substrates pretreatment in relation to cellulose as well as monosaccharides processing. It was investigated the process of ozone consumption by wood of various water content. The data on lignin and polysaccharides transformations in aspen wood ozonation are presented in the paper. It was considered a gradual transformation of the substrate: wood – ozonated wood – cellulose-containing product – holocellulose – cellulose. Yields of ozonated wood, cellulose-containing product, water soluble ozonaton products, holocellulose, and cellulose were determined. The lignin content in the cellulose-containing product was determined. Both holocellulose and cellulose samples were studied by IR spectroscopy method. The degree of polymerization, and molecular mass distribution of cellulose obtained from ozonated wood were determined. It is shown that destruction of wood by ozone impact is accompanied by lignin, hemicelluloses, and cellulose degradation. It is found that physicochemical properties of cellulose obtained from ozonated wood can be regulated by the variation of the initial water content of the substrate. Wood destruction is due to reactions of molecular ozone as well as radical species which have been generated by ozone reactions with water presenting in the substrate structure. | Озонирование рассматривается как метод предобработки растительной биомассы в процессах получения целлюлозы и моносахаридов. В работе представлены результаты изучения процесса поглощения озона древесиной осины с различным содержанием воды. Рассмотрено поэтапное превращение субстрата: исходная древесина – озонированная древесина – целлюлозосодержащий продукт озонирования – холоцеллюлоза – целлюлоза. Определены выходы озонированной древесины, водорастворимых продуктов озонирования древесины, выходы холоцеллюлозы и целлюлозы. Определен выход целлюлозосодержащего продукта озонирования и содержание остаточного лигнина в нем. Образцы холоцеллюлозы и целлюлозы изучены методом ИК-спектроскопии. Определены степень полимеризации и молекулярно-массовый состав целлюлозы из озонированной древесины.Показано, что превращения древесины под воздействием озона сопровождаются деструкцией лигнина, гемицеллюлоз и части целлюлозы. Установлено, что физико-химические свойства целлюлозы, полученной из озонированной древесины, зависят от содержания воды. Варьирование содержания воды в исходном образце позволяет регулировать свойства целлюлозы из озонированной древесины.Предполагается, что в процессе деструкции древесины участвуют как молекулярный озон, так и радикалы, образующиеся при взаимодействии озона с водой, присутствующей в клеточной структуре субстрата.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2014

Маркин, Вадим Иванович | Чепрасова, Марина Юрьевна | Базарнова, Наталья Григорьевна

Использование микроволнового излучения в химии растительного сырья в последнее десятилетие привлекает внимание все большего числа ученых. Обзор посвящен анализу публикаций в данной области за последние годы, число которых растет экспоненциально. Рассмотрены основные области применения микроволнового излучения в химии и технологии растительного сырья: экстракция из природных растительных объектов низкомолекулярных соединений самых разных классов как в индивидуальном состоянии, так и виде композиций (например, эфирные масла); выделение высокомолекулярных структурных биополимеров (целлюлоза, лигнин, гемицеллюлозы); процессы высушивания растительных объектов; пиролиз древесины; гидролиз высокомолекулярных компонентов растительного сырья; химическое модифицирование биополимеров растительного происхождения с целью получения простых и сложных эфиров, а также других производных; химическое модифицирование растительного сырья без предварительного разделения на отдельные компоненты и некоторые другие процессы. Показана эффективность микроволнового излучения в данных процессах. Отмечено, что микроволновое излучение в целом значительно ускоряет проводимый процесс и значительно снижает затраты электроэнергии. Приведены примеры реализации описанных процессов в промышленности. Процессы и механизмы, происходящие при воздействии на растительное сырье микроволнового излучения в настоящее время недостаточно изучены и требуют дальнейших исследований. | The use of microwave radiation in the chemistry of plant raw materials in the last decade attracted the attention of a growing number of scientists. The present review publications in this field in recent years, the number of which increases exponentially. The main field of application of microwave radiation in the chemistry and technology of vegetable raw materials: extraction of natural plant facilities for the low molecular weight compounds of different classes in the individual state and the form of compositions (eg, essential oils); selection of high structural biopolymers (cellulose, lignin, hemicellulose); The drying process plant facilities; pyrolysis of wood; hydrolysis of high-molecular components of plant raw materials; chemical modification of vegetable origin of biopolymers to obtain ethers and esters and other derivatives; chemical modification of plant raw materials without prior separation into individual components and some other processes. The efficiency of the microwave radiation in these processes. It is noted that the microwave radiation is generally conducted considerably faster process and significantly reduces energy costs. The examples of processes described in the industry. Processes and mechanisms that occur when exposed to microwave radiation plant material is currently not well understood and require further investigation.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2013

Михаилиди, Александра Михайловна | Котельникова, Нина Ефимовна | Геньш, Константин Викторович | Кушнир, Евгений Юрьевич | Базарнова, Наталья Григорьевна

The component, chemical and morphological content of wood species of the palm Howea fosteriana, the cactus Cereus Peruvians and the wood stem of the plant Dracaena Sanderiana have been studied. The crystalline structure and the physico-chemical properties of cellulose samples extracted from wood species have been investigated with wide-angle X-ray scattering, Fourier transform infrared spectroscopy, 13С nuclear magnetic resonance techniques and scanning electron microscopy. | Изучен компонентный, химический и морфологический составы древесины пальмы Howea fosteriana, кактуса Cereus Peruvians и стволовой части драцены Dracaena Sanderiana. С помощью методов широкоуглового рентгеновского рассеяния, ИК-Фурье спектроскопии, 13С ЯМР спектроскопии высокого разрешения в твердой фазе и сканирующей электронной микроскопии исследованы надмолекулярная структура и физико-химические свойства выделенных из древесины образцов целлюлозы.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2013

Лепилова, Ольга Владимировна | Алеева, Светлана Владимировна | Кокшаров, Сергей Александрович

The efficiency of chemical transformations in lignin macromolecules of a fur-tree ordinary wood (Picea excelsa) under action galactose, galacturonic acid and xylose was compared with results of use sodium borohydride. By the  method of differential UV-spectroscopy it  was shown that operate of alkaline solutions Gal, GA and Xyl on lignin to decrease in 1,26-2,85 time the intensity of absorption phenyl propane links containing ionic a-carbonyl at l 350 nanometers according to increase of reducing ability of systems; reducing of carbonyl groupings by sodium borohydride in equimolecular concentration to provide the decrease maximum in 5,1 times. At that the increase of peaks at 250 and 300 nanometers testifies about increase in the numbers of structural fragments in the free phenolic form, that in aggregate with increase of ability lignin to sulfonation and peroxide oxidation allows to assume about initiation depolymerisation processes as a result of redox-transformations of unsaturated bonds in propanyl macromolecule links. The received results have the important scientific and practical value for the intensification peroxide modes of cellulose materials bleaching, both in pulp-and-paper branch, and in the textile industry. The revealed effects was realised in enzyme-peroxide technology of preparation to spinning of difficultly processed grades of a linen fibre with the high content lignin. | Сопоставлена эффективность химических превращений в макромолекулах лигнина древесины ели обыкновенной (Picea excelsa) под действием галактозы, галактуроновой кислоты и ксилозы с результатами использования борогидрида натрия. Методом дифференциальной УФ-спектроскопии выявлено протекание в присутствии анализируемых редуцирующих агентов восстановления карбонильных группировок в a-положении фенилпропанового звена полимера, сопровождающееся увеличением содержания структурных элементов лигнина в свободной фенольной форме, что повышает его активность в реакциях с серной кислотой и пероксидом водорода.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2013

Митрофанов, Роман Юрьевич | Денисова, Марина Николаевна

The influence of the delignification modes of Miscanthus sinensis and cereal husks in ethylene glycol on the pulp quality has been investigated. It was found that the absence of a catalyst in the cooking liquor does not lead to delignification. The introduction of a catalyst - hydrogen chloride accelerates delignification while pentosan hydrolysis proceeds. Ethylene glycol regeneration is carried out by vacuum distillation of the cooking liquor. | Исследовано влияние режимов делигнификации мискантуса китайского и плодовых оболочек овса в этиленгликоле на качество технической целлюлозы. Установлено, что отсутствие катализатора в варочном растворе не приводит к делигнификации. Введение катализатора – хлористого водорода – ускоряет делигнификацию, одновременно протекает гидролиз пентозанов. Регенерацию этиленгликоля проводят методом вакуумной перегонки из варочного раствора.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation