СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ВЫДЕЛЕНИЯ ЛИГНИНА ИЗ ОТХОДОВ ХЛОПКОВОЙ ШЕЛУХИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БУРОВЫХ РЕАГЕНТОВ

Аннотация

Аннотация. Отходы хлопкопереработки (шелуха, стебли) в Узбекистане являются крупнотоннажным возобновляемым сырьём для получения лигнина - основы термо - и солестойких буровых реагентов. Выбор метода выделения лигнина влияет на его чистоту, молекулярную массу, содержание функциональных групп и, как следствие, на эффективность последующей модификации. Сравнение трёх методов выделения лигнина из хлопковой шелухи: щелочной экстракции, кислотного гидролиза и органозольвентного метода. Щелочная экстракция (1% NaOH, 80 °C, 2 ч), кислотный гидролиз (3% 𝐻 2 𝑆 𝑂 4, 120 °C, 1 ч), органозольвентный метод (этанол - вода 1:1, 180 °C, 2 ч). Полученные лигнины охарактеризованы по выходу, зольности, элементному составу, содержанию гидроксильных групп (метод ацетилирования), молекулярной массе (ГПХ), структуре (FTIR, 𝐶 6 13 ЯМР), термостабильности (ТГА). Щелочной метод даёт максимальный выход (18,5±0,5%), но высокую зольность (3,2%). Кислотный гидролиз - низкий выход (8,2%), загрязнение серой. Органозольвентный метод - промежуточный выход (12,4%), низкая зольность (0,8%), более высокая молекулярная масса (𝑀 𝑤 =4,1 кДа) и наибольшее содержание фенольных OH (4,1 ммоль/г). По термостабильности все образцы близки (𝑇 𝑜𝑛𝑠𝑒𝑡 =200 - 210 °C). Благодаря высокому выходу и простоте, для производства буровых реагентов оптимальным является щелочной метод, несмотря на более высокую зольность. Органозольвентный метод предпочтителен для фундаментальных исследований, где требуется высокая чистота лигнина.

Ключевые слова

Литература

1. Laurichesse S., Avérous L. Chemical modification of lignins: Towards biobased polymers // Progress in Polymer Science. 2014. Vol. 39, No. 7. P. 12 66 - 1290. DOI: 10.1016/ j. progpolymsci.2013.11.004.
2. Нурмонов А.А., Ашуров М.Х. Перспективы использования отходов хлопкопереработки в качестве источника технического лигнина // Узбекский химический журнал. 2023. No 2. С. 44 - 49.
3. Björkman A. Studies on finely di vided wood. Part I. Extraction of lignin with neutral solvents // Svensk Papperstidn. 1956. Vol. 59, No. 13. P. 477 - 485.
4. Нурмонов А.А., Ашуров М.Х., Асранова У.Х., Балтаева У.Р., Азимов С.Х. Многофункциональные полимерные реагенты на основе модифицированного лигнина хлопковой шелухи для термо - и солестойких буровых растворов // (в печати). 2025.
5. ГОСТ 27813 - 88. Продукция хлопкоочистительной промышленности. Правила приемки и методы отбора проб. М.: Издательство стандартов, 1988. 8 с.
6. ГОСТ 17177 - 94. Материалы строительные теплоизоляционные. Методы испытаний. М.: Издательство стандартов, 1995. 15 с. (Раздел «Сушка до постоянной массы»).
7. ГОСТ 21445 - 84. Материалы растительные. Подготовка проб для анализа. М.: Издательство стандартов, 1984. 10 с.
8. TAPPI T222 om-98. Acid-Insoluble Lignin in Wood and Pulp. TAPPI Press, 1998. 6 p.
9. Björkman A. Studies on finely divided wood. Part I. Extraction of lignin with neutral solvents // Svensk Papperstidn. 1956. Vol. 59, No. 13. P. 477 - 485.
10. ГОСТ 31866 - 2012. Фильтры и фильтрование. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2013. 12 с.
11. ГОСТ 29129 - 91. Центрифуги лабораторные. Общие технические требования и методы испытаний. М.: Издательство стандартов, 1991. 14 с.
12. Li J., Henriksson G., Gellerstedt G. Lignin depolymerization/repo lymerization and its critical role for delignification of aspen wood by steam explosion // Bioresource Technology. 2015. Vol. 98, No. 16. P. 3061 - 3068. DOI: 10.1016/ j. biortech.2007.06.029.
13. ГОСТ 9990 - 74. Автоклавы для гидротермальной обработки материалов. Т ехнические условия. М.: Издательство стандартов, 1975. 8 с.
14. Sarkanen K.V. Lignin // Methods in Lignin Chemistry / Ed. by S.Y. Lin, C.W. Dence. Berlin: Springer, 1980. P. 12 - 34.
15. ГОСТ 11022 - 95. Топливо твёрдое минеральное. Методы определения зольности. М.: И здательство стандартов, 1995. 12 с.
16. Elementar. Vario EL III - Operating Instructions. Hanau: Elementar Analysensysteme GmbH, 2018. 45 p.
17. Mansouri N.E., Salvadó J. Structural characterization of technical lignins for the production of adhesives: Application to lignosulfonate, kraft, soda-anthraquinone, organosolv and ethanol process lignins // Industrial Crops and Products. 2006. Vol. 24, No. 1. P. 8-16. DOI: 10.1016/j.indcrop.2005.10.002.
18. Agilent Technologies. Agilent 1260 Infinity GPC/SEC System - User Guide. Santa Clara: Agilent Technologies, 2015. 82 p.
19. Гайимназаров, И. Х. (2024). НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ РАСХОДА НАНОСОВ В УСЛОВИЯХ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕЧЕНИЯ. Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences, 4(4), 317-324.
20. Thermo Fisher Scientific. Nicolet iS5 FTIR Spectrometer - User Guide. Madison: Thermo Fisher Scientific, 2015. 68 p.
21. Bruker Corporation. Avance III 400 MHz NMR Spectrometer - Operation Manual. Billerica: Bruker, 2014. 56 p.
22. NETZSCH. STA 449 F3 Jupiter - Operating Manual. Selb: NETZSCH Gerätebau GmbH, 2014. 52 p.