Найден способ улучшить очистку целлюлозных материалов

Ученые установили, как поверхностно-активные вещества влияют на очистку стеблей топинамбура от древесного материала — лигнина. ПАВ улучшал проникновение варочного агента в стебли и увеличивал их очистку от лигнина на 8,2%. Кроме того, при добавлении ПАВ доля лигнина в конечном растворе повышалась на 45,96%. Полученные данные потенциально могут улучшить процесс очистки целлюлозных материалов от лигнина. Результаты исследования были представлены на Всероссийской конференции «Поверхностные явления в дисперсных системах».

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) — это химические соединения, концентрирующееся в поверхностном слое на границе раздела фаз. Их молекулы состоят из двух частей: гидрофильной, то есть хорошо взаимодействующей с водой, и гидрофобной, не взаимодействующей с водой и стремящейся из нее уйти. ПАВ ориентируются гидрофильной частью в сторону воды, а гидрофобной — в другую фазу, такую как жир. Например, ПАВ выступают основными действующими компонентами моющих средств. За счет своего строения они внедряются в слои жира и разбивают их на отдельные капли, обеспечивая, таким образом, эффективное очищение посуды, одежды и поверхностей.

Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна установили влияние поверхностно-активного вещества на качество очистки целлюлозного материала. В качестве объекта исследования авторы выбрали стебли топинамбура. Это многолетнее травянистое растение, клубни которого активно используются в пищевой промышленности и сельском хозяйстве, однако большая часть растения является отходом производства. При этом доля целлюлозы в стеблях топинамбура составляет более 30%.

Для очистки целлюлозного материала ученые использовали делигнификацию, позволяющую выделить из растительного материала лигнин — полимерное соединение растительных клеток, обеспечивающее одревеснение их стенок. Делигнификацию исследователи проводили при 150оС в течение 120 минут. При этом серосодержащее ПАВ — додецилсульфат — улучшало проникновение варочного агента в стебли и увеличивало очистку растительного материала от лигнина на 8,2%. Кроме того, ПАВ повысило долю лигнина среди органических веществ, вышедших в раствор, на 45,96%. При этом характеристики полученного волокнистого полуфабриката коррелировали с показателями химико-термомеханической массы из древесного сырья.

Материал подготовлен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».