Введение

Побочные продукты производства древесной массы

Лигносульфонаты (LS) — это водорастворимые анионные полиэлектролитные полимеры, являющиеся побочными продуктами производства древесной массы сульфитным способом. Большая часть делигнификации при сульфитной варке связана с кислотным разрывом эфирных связей, соединяющих многие компоненты лигнина. Сульфонированный лигнин (SL) относится к другим формам лигнина, полученным в результате обработки, например, из гораздо более распространенного крафт-процесса, при котором добавляются сульфоновые кислотные группы. Оба вещества имеют схожие области применения и часто смешиваются, при этом SL значительно дешевле. Электрофильные карбокатионы, образующиеся при разрыве эфирной связи, реагируют с бисульфит-ионами (HSO3−) с образованием сульфонатов. R O R' + H+ → R+ + R'OH R+ + HSO3− → R SO3H

Основным местом разрыва эфирной связи является α-углерод (атом углерода, присоединенный к ароматическому кольцу) пропильной (линейной трехуглеродной) боковой цепи. Приведенные ниже структуры не указывают конкретную структуру, поскольку лигнин и его производные представляют собой сложные смеси; цель состоит в том, чтобы дать общее представление о структуре лигносульфонатов. Группы R1 и R2 могут представлять собой широкий спектр групп, встречающихся в структуре лигнина. Сульфонирование происходит на боковых цепях, а не на ароматическом кольце, как в п-толуолсульфоновой кислоте.

Сульфонированный крафт-лигнин

Крептовая лигнина из черного щелока, которая производится в гораздо больших количествах, может быть переработана в сульфонированную лигнин. Лигнин сначала осаждается подкислением щелока, а затем промывается (существуют и другие методы выделения). Реакция с сульфитом натрия или бисульфитом натрия и альдегидом в щелочной среде завершает сульфонизацию. В этом случае сульфоновые группы присоединяются к ароматическому кольцу, а не к алифатической боковой цепи.

Применение

LS и SL имеют широкий спектр применений. Они используются для стабильного диспергирования пестицидов, красителей, технического углерода и других нерастворимых твердых и жидких веществ в воде. В качестве связующего они подавляют пыль на грунтовых дорогах. Они также являются увлажнителем и применяются в водоочистке. В химической промышленности их можно использовать как дубильный экстракт для дубления кожи и как сырье для производства различных продуктов.

Химическое сырье

Окисление лигносульфонатов из хвойных деревьев дает ванилин (искусственный ванильный ароматизатор). Диметилсульфид и диметилсульфоксид (важный органический растворитель) производятся из лигносульфонатов. Первый этап включает нагревание лигносульфонатов с сульфидами или элементарной серой для получения диметилсульфида. Метильные группы поступают из метильных эфиров, присутствующих в лигнине. Окисление диметилсульфида диоксидом азота приводит к образованию диметилсульфоксида (DMSO). Он способен хелатировать минералы, оставаясь при этом биоразлагаемым, что является улучшением по сравнению с ЭДТА. Дальнейший гидролиз и окисление дают продукт, еще более близкий по составу к гумусу, который продается под названием "лигногумат".