Кіріспе
Ағаш қағазын өндіруден алынатын қосалқы өнімдер
Lignosulfonates (LS) are water soluble anionic polyelectrolyte polymers: they are byproducts from the production of wood pulp using sulfite pulping. Most delignification in sulfite pulping involves acidic cleavage of ether bonds, which connect many of the constituents of lignin. Sulfonated lignin (SL) refers to other forms of lignin by product, such as those derived from the much more popular Kraft process, that have been processed to add sulfonic acid groups. The two have similar uses and are commonly confused with each other, with SL being much cheaper. The electrophilic carbocations produced during ether cleavage react with bisulfite ions (HSO3−) to give sulfonates. R O R' + H+ → R+ + R'OH
R+ + HSO3− → R SO3H
The primary site for ether cleavage is the α carbon (carbon atom attached to the aromatic ring) of the propyl (linear three carbon) side chain. The following structures do not specify the structure since lignin and its derivatives are complex mixtures: the purpose is to give a general idea of the structure of lignosulfonates. The groups R1 and R2 can be a wide variety of groups found in the structure of lignin. Sulfonation occurs on the side chains, not on the aromatic ring like in p toluenesulfonic acid.
Лигносульфонаттар (LS) – суға ерігіш, аниондық полиэлектролит полимерлері: олар сульфит әдісімен ағаш қағазы өндірілген кездегі қосалқы өнімдер. Сульфит әдісімен лигниннен тазарту көбінесе лигниннің көптеген құрамдас бөліктерін байланыстыратын эфир байланыстарының қышқылдық ыдырауынан тұрады. Сульфондалған лигнин (SL) – сульфоно қышқыл тобын қосу үшін өңделген, әлдеқайда танымал Крафт әдісінен алынған лигниннің басқа түрлерін білдіреді. Екеуі де ұқсас қолданылады және жиі шатасады, SL әлдеқайда арзан. Эфирдің ыдырауы кезінде түзілген электрофильді карбокациялар бисульфит иондарымен (HSO3−) реакцияласып, сульфонаттарды құрайды. R O R' + H+ → R+ + R'OH R+ + HSO3− → R SO3H Эфирдің ыдырауының негізгі орны – пропилдің (тізбекті үш көміртекті) бүйір тізбегінің α көміртегі (ароматтық сақинаға тіркелген көміртегі атомы). Төмендегі құрылымдар нақты құрылымды көрсетпейді, себебі лигнин және оның туындылары күрделі қоспалар болып табылады: мақсаты – лигносульфонаттардың құрылымы туралы жалпы түсінік беру. R1 және R2 топтары лигнин құрылымында кездесетін әртүрлі топтар болуы мүмкін. Сульфондау п-толуолсульфон қышқылындағыдай ароматтық сақинада емес, бүйір тізбектерде жүреді.
Lignosulfonates (LS) are water soluble anionic polyelectrolyte polymers: they are byproducts from the production of wood pulp using sulfite pulping. Most delignification in sulfite pulping involves acidic cleavage of ether bonds, which connect many of the constituents of lignin. Sulfonated lignin (SL) refers to other forms of lignin by product, such as those derived from the much more popular Kraft process, that have been processed to add sulfonic acid groups. The two have similar uses and are commonly confused with each other, with SL being much cheaper. The electrophilic carbocations produced during ether cleavage react with bisulfite ions (HSO3−) to give sulfonates. R O R' + H+ → R+ + R'OH
R+ + HSO3− → R SO3H
The primary site for ether cleavage is the α carbon (carbon atom attached to the aromatic ring) of the propyl (linear three carbon) side chain. The following structures do not specify the structure since lignin and its derivatives are complex mixtures: the purpose is to give a general idea of the structure of lignosulfonates. The groups R1 and R2 can be a wide variety of groups found in the structure of lignin. Sulfonation occurs on the side chains, not on the aromatic ring like in p toluenesulfonic acid.
Сульфондалған крафт лигнин
Қара сусындан алынған крафт лигнині, оның өндіріс көлемі әлдеқайда жоғары, сульфондалған лигнинге айналдырылуы мүмкін. Лигнинді алдымен сұйықтықты қышқылдандыру арқылы тұндырып, содан кейін жуады (оқшаулаудың басқа да әдістері бар). Сульфит натрийімен немесе бисульфит натрийімен және альдегидпен негіздік ортада реакция жүргізу сульфондау процесін аяқтайды. Осы кезде сульфон қышқыл тобы алифалық тізбек емес, ароматтық сақинаға бекітіледі.
Қолданылуы
LS және SL кең ауқымды қолданысқа ие. Олар пестицидтерді, бояуларды, карбон қарасын және басқа да суға ерімейтін қатты заттар мен сұйықтықтарды суға тұрақты түрде шашуға пайдаланылады. Байлаушы зат ретінде, олар топырақты асфальтталмаған жолдардағы шаңнан сақтайды. Сонымен қатар, ол ылғалды сақтаушы және су тазартуда қолданылады. Химиялық тұрғыдан алғанда, оны былғарыны бояу үшін танин ретінде және түрлі өнімдерді өндіруге қажетті шикізат ретінде қолдануға болады.
Химиялық шикізат
Жұмсақ ағаштардан алынған лигносульфонаттарды тотығу нәтижесінде ванилин (жасанды ваниль хош иісі) алынады. Диметил сульфиді және диметил сульфоксиді (маңызды органикалық еріткіш) лигносульфонаттардан өндіріледі. Алғашқы қадамда лигносульфонаттарды сульфидтермен немесе элементарлы күкіртпен қыздыру арқылы диметил сульфиді алынады. Метил топтары лигнинің құрамындағы метил эфирлерінен түседі. Диметил сульфидін азот диоксидімен тотықтыру диметил сульфоксидін (DMSO) береді. Ол минералдарды келаттай алады және биоразлаган қабілетіне ие, бұл EDTA-ға қарағанда артықшылық. Одан әрі гидролиз және тотығу процесі хумусқа ұқсас, "лигногумат" деп сатылатын өнімді тудырады.