Способ определения содержания пеконденсированных фенольных единиц в лигнинах

Способ определения содержания пеконденсированных фенольных единиц в лигнинах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности, к способу определения содержания неконденсированных фенольных единиц в лигнинах. Целью Изобретения является упрощение способа и сокращение его длительности . Способ заключается в обработке анализируемой пробы диазотированной сульфаниловой кислотой в щелочной среде с последующим фотометрированием при 475 нм в дифференциальном режиме относительно исходного соединения. Получ ают график зави- «с симости оптической плотности раствора азосоединения от концентрации диазокомпоненты. Способ позволяет проводить анализ за 2 ч и прост в исполнении . 4 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (19) (И) А.(51) 4 G 01 N 21 78

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/ з.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 8,,"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ В д;, (. Щг) :, (21) 3813564/23-04 (22) 20.07.84. (46) 07.04.86. Бюл. У 13 (71) Сибирский научно-исследовательский институт целлюлозы и картона (72) А.Ф. Гоготов, И.М. Лужанская, Н.М. Бородина и С.А. Стрельская (53) 543,432(088.8) (56) Лигнины "Структура, свойства и

Реак ЖЯ Под ред. К.В. Сарканева и др, М.: Лесная промышленность, 1975, с.113.

Авторское свидетельство СССР

В 464597, кл. С 01 8 I/00, 1973.

Крошилова Т.М., Никитин В.М. Реакция сочетания сульфатного лигнина с диазотированными нитроанилинами и сульфаниловой кислотой. Лесной журнал, 1965, 11 4, с. 140. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

НЕКОНДЕНСИРОВАННЫХ ФЕНОЛЬНЫХ ЕДИНИЦ

В ЛИГНИНАХ (57) Изобретение относится к анали-: тической химии, в частности, к способу определения содержания неконденсированных фенольных единиц в лигнинах. Целью изобретения является уп.рощение способа и сокращение его дли. тельности. Способ заключается в обработке анализируемой пробы диазотированной сульфаниловой кислотой в щелочной среде с последующим фотометрированием при 475 нм в дифференциальном режиме относительно исходно.го соединения. Получают график зави- @ симости оптической плотности раствора азосоединения от концентрации диазокомпоненты. Способ позволяет про- водить анализ за 2 ч и прост в испол ненни. 4 табл.

1 1

Изобретение относится к химии дре весины, а именно к аналитической химии лигнина, и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности, занимающихся переработкой технических лигнинов или применяющих последние как реагент и/или наполннтель для различных полимерных материалов.

Цель изобретения — упрощение способа и сокращение его длительности.

Пример 1. Модельное соединение гваяцилового ряда — ванилин

СН0 8Н8 3 осм

0Н

228 мг (1,5 ммоль) ванилина растворяют в 150 мл и 0,1 н, раствора едO кого натра, охлаждают до 0-5 С и разливают в 15 стаканов, в которые приливают объемы (V) 0,01 М раствора диазокомпоненты (ДК) — диазотированной сульфаниловой кислоты (ДСК),охлажденной до 2-5 С (табл.1), после чего доводят объемы растворов холодной (2-5 С) водой до 50 мл. Через

1,5 ч растворы разбавляют в отноше. нии 1:5 н.гидроксидом натрия ифотометрируют при 475 нм в дифференциаль ном режиме относительно исходного ванилина (стакан 1). Получают график зависимости оптической плотности

D раствора азованилина от концентрации диазокомпоненты. Время, затраченное на анализ, составляет 2 ч.

Определение неконденсированности/ лигнинов ведется по графику зависимости D = f(Ñ „),где С „ - концентрация (мольная) ДК, D — оптическая плотность.

Концентрация ДК соответствующей значению степени неконденсированности гваяцильных фрагментов в препара" те лигнина, на графике соответствует точка излома (перегиба) прямых вследствие появления конденсированных структур при избытке диазосоставляю-! щей и изменения характера зависимости D f(C „).

Для определения оптической плотности щелочных растворов азолигнинов используют спектрофотометры.

Анализ точности определения искомой аналитической характеристики на

223098

5

10 l5

40 примере ванилина показывает высокую воспроизводимость первого линейного участка изменения оптической плотности.

В табл.2 приведены величины отклонения (средняя квадратичная ошибка среднего арифметического или стандартное отклонение среднего результата S„ и вероятная относительная погрешность метода w) при доверительной вероятности 0,95, Точность определения степени неконденсированности ванилина определяется величиной ошибки в точке, соответствующей насыщению свободных пятых положений (100 мол. ), и она равна 2,2Х, т.е. точность определения для ванилина 100 -2,2Х.

Анализ данных математической обработки экспериментальных результатов показывает высокую сходимость результатов в области 0-40Х, что позволяет применить предлагаемый метод к анализу различных систем, в том числе и полимерных, содержащих ограниченное количество аналогичных фраг ментов, например к лигнину.

Пример 2. Сульфатный лигнин сосны, содержащий, Х: С 63,3;

Н 6,2; S 2,8; ОН, 3,7 °

270 мг (1,5 усл.ммоль) лигнина растворяют в 150 мг охлажденного

0,1 н. раствора гидроксида натрия и разливают в 15 стаканов по 10 мл, в которые добавляют объемы охлаждаемого 0,01 М раствора ДСК согласно табл.3, и разбавляют холодной водой до 50 мл. Получают растворы лигниназокрасителей. Через 1,5 ч растворы разбавляют 1:5 1 н. раствором гидроксида натрия н фотометрируют при

470 нм относительно исходного лигнина (стакан 1).

Получают графическую зависимость

Р = f(Cп„ ) с характерным изломом при

1,5 ол. . BpeM i а ализа 2-2,5 ч.

Поскольку на указанном препарате лигнина проводился эксперимент по известному способу можно оценить точность предлагаемой фотометрической методики: для С1,„ = (37,5-1,5) мол.Х точность составляет 5,2, для С и„

= 37,5 мол.Х вЂ” 1 ЗХ, а для С @, (37, 5-1 5) мол. Х вЂ” 2, б .

Средняя величина погрешности составляет З от абсолютного результата.

Полученные данные степени неконденз 1223098 сированности сульфатного лигнина сос- Исходя из ны коррелируют с приведенными данными ны степени по содержанию в препарате фенольных,сульфатного гидроксильных групп. ем: полученной величи— неконденсированности лигнина определя—

И.м. ОН рек 100 "степень неконденсированности"

M.ì. усл.моль лигнина

1 получаем 3,57., что меньше величины, 1О определенной известными методами (3,77), т.е. данные, полученные спек. трофотометрическим методом через азо. производные лигнина, достоверны.

Пример 3. Лигносульфоновые 15 .кислоты, содержащие, 7.: С 43,0;

Н 4,7; S 3,25; ОНр „3,0.

425 мг (1,5 усл.ммоль) лигнина растворяют в 150 мл охлажденного

0,1 н, гидроксида натрия и далее àíà- 20 лизируют аналогично примеру 2. Фотометрируя при 490 нм относительно исходного лигносульфоната получают зависимость-D = f(С „ ), по которой определяют С „, равную 46 — 2 мол.X. 25

Пример 4. Натронный лигнин .сосны, содержащий, 7: С 66 4; Н 6,2;

ОН9ен 3 0

270 мг (1,5 усл.ммоль) лигнина растворяют в 150 мл охлажденного раствора гидроксида натрия и разливают в 15 стаканов по 10 мл и далее анализируют как в примере 2, фотомет. рируя при 470 нм в дифференциальном режиме. Получают зависимость D=f(C „), ° ° о которой определяют С „, равную

2,5 — 2,5 мол. .

Пример 5. Лигносульфонаты после оксигидролиза, содержащие, 7.: 40

С 51,6; Н 5,2; S 1,35.

425 мг (1,5 усл.ммоль) лигносульфонатов растворяют в 150 мл охлажденного 0,1 н.раствора гидроксида натрия и анализируют как указано в при- 4> мере 2, фотометрируя при 485 нм. Получают зависимость D = f(С „), по которой определяют С „, равную 25

-2,5 мол.X.

Пример 6. Сульфатный лигнин 50 осины., содержащий, 7: С 58,5; H 5,8;

S 5,2; ОН щ 3,6. . 270 Ar (1,5 усл.ммоль) лигнина растворяют в 150 мл охлажденного

0 1 н. раствора гидроксида натрия и 55 анализируют как в примере 2.

По полученной зависимости D=f(C „),I определ т С3ек равну 16 - 1 молд.

Пример 7. Гидролизный лигнин, активированный щелочной варкой, содержит, X: С 67,4; Н 5,9;

0H q>pq 2, 3.

324 мг (1,8 усл.ммоль) лигнина растворяют в 180 мл охлажденного

0,1 н.раствора гидроксида натрия, разливают в 18 стаканов по 10 мл и ,приливают объемы охлажденного 0,01 М раствора ДСК с шагом 2,5 мол.X- в ин| тервале 0-257, 5,0 мол.X в интервале 25-40Х и далее через 10 мол. до

80%. Затем по аналогии с примером 2 фотометрируют при 470 нм. Получают зависимость D = f(Ñ „), по которой определяют С „ = 10 †1 мол.7.

Пример 8. Нитролигнин из гидролизного, содержащий, X: С 48,2;

Н 4,1; N 4,72; ОН „ 1,8.

425 мг (1,5 усл.ммоль) лигнина растворяют в 150 мл охлажденного

0,1 н. раствора гидроксида натрия и далее анализируют как в примере 7.

Получают С р„ = 9,0 - 1 мол.X °

Предлагаемый способ применим ко всем видам технических лигнинов при условии их полной растворимости в щелочных растворах.

Для отраслей промышленности, использующих технические лигнины, более приемлемой является характерис-. тика неконденсированности препаратов лигнина, выраженная не в мольных. процентах, поскольку условный моль для различных лигнинов неодинаков, а в ммоль ДК/! r препарата.

В табл.4 представлены результаты анализа технических препаратов лигнина и полученные характеристики.

Из приведенных данных видно, Что предлагаемый способ, в отличие от из вестно1о, может быть применен для анализа высококонденсированных препаратов лигнина (гидролизный,нитролигнин).

Предлагаемый способ значительно проще известного, длительность анализа сокращена с 2 сут.до 2-2,5 ч

1223098

Ф о р м у л а и з о б р е т е н н я

Способ определения содержания неконденсированных фенольных единиц в лигнинах путем .обработки анализируемой пробы диазотированной сульфа ниловой кислотой в щелочной среде с последующим анализом полученных продуктов, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и сокращения его длительности, анализ проводят фотометрически при 470-490 нм. в дифференциальном режиме с графичес5 ким определением точки излома по кривой зависимости оптической плотности полученного раствора от концентрации диазокомпоненты.

1О Таблица 1

4 ) 5

1 2 ) Э

6 7 8

Стакан

60 80

100 120 . 140

V 0,01 M раствора

ДСК, мл

10 12

0 2

Продолжение табл.)

9 10 11 !2 13 14 15

Стакан

160 180 200 250 300 350 400

ДК, мол.%

V O,01 М раствора

ДСК, мл

18 20 25 30 35 40

Таблица 2 д %

Концентрация s„

ДК, мол,%

20

2,7 10

4,9 10

4,6 IO

80

IOO

ДК, мол.% . 0 20 40

-1,9

+-2, 6

+-2, 2!

223098 8

Таблица 3

1 2 3 4 5 6 7 8

Стакан

20 30 32,5 35,0 37,5 40,0

ДК, мол.% 0

1,0 2,0 3,0 3,25 3,50 3,75 4,00

Продолжение табл.3

9 10 ll 12 13 14 15

Стакан

ДК. мол.%

42,5 45,0 .47,5 50,0 60 70 80

4,25 4,50 4,75 5,0 6,0 7,0 8,0

Таблица 4

Препарат лигнина

Сульфатный лигнин сосны

Лигносульфоновые кислоты

180

37,5

47,0

283

Натронный лигнин сосны

22,5

180

Лигносульфонаты после оксигидролиза

25,0

283

Сульфатный лигнин осины

180

15,0

Гидролизный лигнин, активированный щелочной варкой

10,0

0,556

180

Нитролигнин из гидролизного

283

0,318

Составитель В.Шкилькова .Редактор Н. Рогулич Техред В.Кадар, Корректор С. Шекмар

Заказ 1704/45 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

V 0,01 M раствора ДСК, мл 0

Ч 0,01 М раствора ДСК, мл

Условный Цол.% моль препарата

Имоль

ДК/1 г препарата, 2,083

1,678

1,250

0,883

0,833