Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Каталитическая термодеструкция растительных полимеров древесного происхождения в среде водяного пара привлекает внимание исследователей как перспективный способ утилизации древесных отходов с получением ценных органических продуктов. Одним из способов термокаталитической переработки древесного сырья является взрывной автогидролиз. Его применение облегчает разделение лигноугле-водного комплекса древесины на отдельные компоненты. Получаемыми продуктами являются водорастворимые вещества, низкомолекулярный лигнин и волокнистые целлюлозные полуфабрикаты, которые могут применяться для производства различных химических веществ.
При выборе тематики диссертационной работы в литературе имелись только единичные сведения о составе продуктов процесса взрывного автогидролиза лиственной древесины. Данные о составе продуктов автогидролиза хвойной древесины и о превращениях основных компонентов автогидро-лизованной древесины лиственных и хвойных пород деревьев в ценные химические вещества практически отсутствовали. Однако эти сведения необходимы для разработки научных основ безотоходных технологий утилизации древесной биомассы в ценные химические продукты на основе применения процесса взрывного автогидролиза.
В связи с этим актуальным являлось исследование состава органических соединений, образующихся в процессе взрывного автогидролиза древесины при вариации режимов его осуществления, а также разработка эффективных методов синтеза ценных органических соединений, таких, например, как левулиновая кислота и ароматические альдегиды из целлюлозного и лиг-нинного компонентов автогидролизованной древесины. При разработке указанных методов перспективно применение катализаторов кислотного и окислительного типов, позволяющих ускорять реакции гидролитического расщепления и окисления органических молекул и регулировать выход и состав образующихся продуктов.
Изложенные в диссертации результаты получены в ходе выполнения работ по программе фундаментальных исследований СО РАН «Новые процессы углубленной комплексной переработки минерального и вторичного сырья, нефти, газа и древесины» (раздел «Разработка новых методов утилизации отходов переработки древесины»), по Федеральной целевой научно-технической программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения (подпрограммы «Комплексное использование и воспроизводство древесного сырья» и «Экологически безопасные процессы химии и химической технологии»).
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ ЯВЛЯЛОСЬ: идентификация состава органических продуктов процесса взрывного автогидролиза древесины сосны и ели, установление закономерностей превращения основных компонентов древесины сосны и ели при вариации параметров процесса взрывного автогидро-
лиза и поиск способов превращения компонентов автогидролизованной древесины в ценные химические соединения.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Методами ПКХ, УФ-спектроскопии и химическими получены сведения о качественном и количественном составе водорастворимых продуктов процесса взрывного автогидролиза древесины сосны и ели.
Установлены закономерности превращений основных компонентов древесины сосны и ели (гемицеллюлозы, целлюлоза, лигнин) в условиях взрывного автогидролиза при вариации параметров процесса.
Предложено использовать каталитические реакции гидролитического расщепления целлюлозы и окислительной деструкции низкомолекулярного лигнина автогидролизованной древесины для получения левулиновой кислоты и ароматических альдегидов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Полученные результаты могут использоваться при создании комплексной технологии переработки древесины в ценные химические продукты: левулиновую кислоту, ароматические окси-альдегиды и их производные на основе применения метода взрывного автогидролиза.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзном совещании «Современные проблемы химической технологии» (Красноярск 1986), Всесоюзном совещании «Экстрактивные вещества древесных растений» (Красноярск, 1986), 2 региональной конференции «Аналитика Сибири-86» (Красноярск, 1986), Всесоюзном совещании «Современные проблемы древесиноведения» (Красноярск, 1987), Всесоюзной конференции «Термическая переработка древесины и её компонентов» (Красноярск, 1988), XVI Черняевском совещании по комплексным соединениям (Красноярск, 1988), 1 совещании «Лесохимия и органический синтез» (Сыктывкар, 1994), 8-th. Int. Symp. Wood and Pulp. Chem. (Helsinki, 1995), Third Biomass Conference of the Americas, (Montereal, Canada, 1997).
ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание работы изложено в 15 опубликованных работах.
ОБЪЁМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, трех глав, общих выводов и списка литературы. Библиография содержит 152 наименования. Материал изложен на 130 страницах, включает 18 таблиц и 18 рисунков.