Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2021
Идентификатор DOI: 10.17223/24135542/23/1
Ключевые слова: larch bark, extraction, structure, sorption activity, morphology, кора лиственницы, экстракция, структура, сорбционная активность, морфология
Аннотация: Представлены результаты исследования трансформации структуры коры лиственницы под действием «зеленых» малотоксичных растворителей, таких как Н2О, С2Н5ОН, Н2О2 и NaOH, которые позволили выявить потенциальную возможность использования коры в качестве сорбента специального назначения. С помощью рентгенофазового анализа показано, что после экстракции в спектре коры наблюдается смещение основного рефлекса отражения (002) в сторону больших углов, свидетельствующее об уменьшении межплоскостных расстояний кристаллических структур. Наибольшая трансформация с формированием структур дальнего порядка наблюдается в коре, обработанной пероксидом водорода. Инфракрасный спектральный анализ выявил «чувствительные» функциональные группы в структуре коры, к которым относятся карбоксильные, карбонильные и сложноэфирные группы, содержащиеся в лигнине и гемицеллюлозах. Интенсивность спектральных полос этих групп заметно падает в спектрах экстрагированной коры. Наиболее заметные структурные изменения функционального состава наблюдаются в спектрах коры, обработанной пероксидом водорода и гидроксидом натрия. Анализ сорбционной активности показал, что величины сорбции по йоду имеют достаточно высокие величины (выше 150 мг/г) для коры лиственницы до и после экстракции и свидетельствуют о наличии микропористой структуры в исследуемых образцах. Сорбционная активность по метиленовому синему заметно повышается после процесса экстракции коры лиственницы. Максимальная сорбционная активность (118 мг/г) наблюдается у коры, обработанной пероксидом водорода, и она в 6,5 раз выше сорбционной активности исходной коры. Предполагается, что формирование мезопористой поверхности проэкстрагированной коры происходит за счет «мягкой» трансформации лигнино-целлюлозной биомассы с образованием структур дальнего порядка и удаления веществ, содержащихся в лигнине и гемицеллюлозах коры. Представленные структурные изменения и величины сорбционной активности в зависимости от типа используемого экстрагента указывают на возможность создания микро-, мезопористого сорбента путем обработки коры пероксидом водорода и гидрооксидом натрия, которые в наибольшей степени способствуют раскрытию мезопористой поверхности коры. This paper presents the results to study the transformation of the structure of larch bark under the influence of "green " low-toxic solvents, such as H2O, C2H5OH, H2O2 and NaOH which revealed the potential for using the bark as a sorbent for special purposes. It was shown by X-ray phase analysis that a shift of the main reflection (002) towards large angles in the spectrum of the extracted bark is observed, which indicates a decrease in the interplanar distances of crystal structures. The greatest transformation with the formation of long-range order structures is observed in the bark treated with hydrogen peroxide. IR spectral analysis revealed "sensitive" functional groups in the structure of the bark which include carboxyl, carbonyl and ester groups contained in lignin and hemi-celluloses. The intensity of the spectral bands of these groups decreases markedly in the spectra of the extracted bark. The most noticeable structural changes offunctional composition are observed in the spectra of the bark extracted with hydrogen peroxide and sodium hydroxide. Sorption activity for iodine has rather high values (more than 150 mg/g) for larch bark before and after extraction and indicate the presence of a microporous structure. The sorption activity for methylene blue increases markedly after the extraction of larch bark. The maximum sorption activity (118 mg/g) is observed in the bark treated with hydrogen peroxide, which is 6.5 times higher than the sorption activity of the original bark. It is assumed that the formation of the mesoporous surface of the extracted bark occurs due to the "soft" transformation of the lignin-cellulose biomass with the formation of long-range order structures and the removal of substances contained in lignin and hemicelluloses of the bark. The presented structural changes and values of sorption activity depending on the type of used extractant indicate the possibility of creating a micro-, mesoporous sorbent by treating the bark with hydrogen peroxide and sodium hydroxide which to the greatest extent contribute to the opening of the mesoporous surface of the bark.
Журнал: Вестник Томского государственного университета. Химия
Выпуск журнала: № 23
Номера страниц: 6-17
ISSN журнала: 24135542
Место издания: Томск
Издатель: Национальный исследовательский Томский государственный университет