Kinetics of oxygen deligniflcation in a continuous stirred tank reactor

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2008

Department

Puunjalostustekniikan osasto

Major/Subject

Puunjalostuksen kemia

Mcode

Puu-19

Degree programme

Language

en

Pages

99 s. + liitt. 6

Series

Abstract

Tehdyn diplomityön tarkoituksena oli löytää lisää tietoa happidelignifioinnin reaktiokinetiikasta ja mekanismista. Työhön liittyvät happidelignifioinnit suoritettiin jatkuvatoimisessa agitointireaktorissa. Poiketen aikaisemmasta tutkimuksesta, happidelignifiointireaktoriin syötettävän lipeän ja hapen konsentraatio pystyttiin pitämään vakiona. Liuenneen ligniinin konsentraatio mitattiin reaktorin ulostulovirrasta ultraviolettiabsorptiospektroskoopin avulla. Ligniinin liukenemista tutkittiin kahdelle eri havupuusellulle useissa prosessiolosuhteissa; lämpötiloissa (80°C, 90 °C, 100 °C), reaktorin happipaineissa (55 psig, 75 psig, 95 psig), sekä alkalikonsentraatioissa (1.6 g/l, 3.3 g/l, 5.0 g/l, 20.0 g/l). Lehtipuusellulle tutkimukset suoritettiin vakioprosessiolosuhteissa (90 °C, 75 p sig and 3.3 g/l). Happidelignifiointinopeuden löydettiin olevan ensimmäistä astetta sekä havu- että lehtipuusellun heksenuronihappovapaalle ligniinille riippumatta sellun alkuperäisestä ligniinin määrästä. Lehtipuusellun delignifiointinopeus oli huomattavasti suurempi kuin havupuusellun vastaavalla ligniinin alkutasolla. Löydetty ensimmäisen asteen reaktiokinetiikka, ligniinin reaktiivisen kohdan pKa (Donnan efektillä korjattuna), sekä korkeampi lehtipuuligniinin reaktiivisuus (Syringyyli) tukevat vasta esitettyä happidelignifioinnin reaktiomekanismia. Siinä aromaattisen renkaan ortogonaalisen hiiliatomin metyyliryhmä (C3 ja/tai C5) muodostaa ligniinin reaktiivisen kohdan hapen adsorptiolle. Reaktio johtaa lopulta sykloheksadienoni hydroperoksidin muodostumiseen. Kyseisen rakenteen pKa arvo on 12-13, mikä saatiin myös laskennallisina tuloksina perustuen ensimmäisen asteen happidelignifiointi kinetiikkaan.

Description

Supervisor

Vuorinen, Tapani

Thesis advisor

Heiningen, Adriaan van

Keywords

oxygen, happi, delignification, delignifiointi, lignin, ligniini, reactive site, reaktiivinen kohta, pKa, pKa, phenol, fenoli, Donnan effect, Donnan efekti

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120554169

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK