Определение целлюлозы и холоцеллюлозы (стр. 3 из 3)
Массовую долю холоцеллюлозы, % к абсолютно сухой исходной древесине, рассчитывают по формуле, приведенной выше.
Для расчета массовой доли чистой холоцеллюлозы необходимо внести поправку на остаточный лигнин, так как в хлоритной холоцеллюлозе его должно оставаться примерно 2…4%. В противном случае будут наблюдаться большие потери полисахаридов Тогда массовую долю хлоритной холоцеллюлозы, % к абсолютно сухой исходной древесине, рассчитанную по формуле, умножают на поправочный коэффициент Kl
где L– массовая доля лигнина в холоцеллюлозе, %.
Выделенную холоцеллюлозу используют для последующих анализов.
Примечания:
1. При выделении хлоритной холоцеллюлозы из древесины лиственных пород ее предварительному экстрагированию органическими растворителями можно не подвергать.
2. При выделении хлоритной холоцеллюлозы из древесины тропических пород и другого малоизученного сырья рекомендуется предварительно определить необходимое число обработок подкисленным раствором хлорита натрия.
5. Определение холоцеллюлозы с надуксусной кислотой
Метод делигнификации древесины надуксусной кислотой наиболее удобен, так как позволяет избежать работы с токсичными газами – хлором и диоксидом хлора – и с взрывоопасным хлоритом натрия. Надуксусную кислоту можно получать различными методами – взаимодействием пероксида водорода с уксусной кислотой или уксусным ангидридом в присутствии серной кислоты в качестве катализатора.
Методика анализа. Навеску воздушно-сухих обессмоленных спиртотолуольной смесью или этиловым эфиром опилок массой около 5 г помещают в коническую колбу вместимостью 500 см3 и добавляют мерным цилиндром 250 см3 10%-ного раствора надуксусной кислоты при комнатной температуре. Колбу покрывают часовым стеклом и помещают в водяную баню с температурой 90 °С. С момента достижения реакционной смесью температуры 75 °С колбу выдерживают в бане при периодическом перемешивании 30…60 мин в случае древесины хвойных пород и 15…20 – для древесины лиственных пород. Затем содержимое колбы разбавляют дистиллированной водой температурой 50 °С, отфильтровывают холоцеллюлозу на стеклянном пористом фильтре и промывают нагретой дистиллированной водой до отрицательной реакции на пероксид с титанилсульфатом, затем теплой смесью ацетона с этанолом. Фильтр с холоцеллюлозой сушат в вакуум-сушильном шкафу при температуре 45 °С до постоянной массы.
6. Определение содержания альфа-целлюлозы в древесине
Для определения альфа-целлюлозы древесину сначала обес-смоливают экстрагированием органическими растворителями, а затем выделяют холоцеллюлозу одним из вышеперечисленных методов. В соответствии со стандартом ANSI/ASTMD 1103 выделенную методом хлорирования холоцеллюлозу после сушки на воздухе непосредственно используют для определения альфа-целлюлозы.
Методика анализа. Холоцеллюлозу, выделенную методом хлорирования и высушенную на воздухе, количественно переносят в стакан вместимостью 250 см3. Мерным цилиндром берут 25 см3 17,5%-ного раствора NaOH и устанавливают температуру 20 °С. Добавляют к холоцеллюлозе 10 см3 этого раствора и помещают стакан, покрытый часовым стеклом, в водяную баню-термостат с температурой °С, вмещающую одновременно три стакана. При серийном анализе наиболее целесообразный интервал между анализируемыми пробами составляет 20 мин. Осторожно помешивают холоцеллюлозу в стакане стеклянной палочкой с плоским концом для пропитки образца щелочью. Через 2 мин образец перемешивают энергично для разделения комков.
По истечении 5 мин после добавления первой порции раствора гидроксида натрия добавляют его следующую порцию и снова массу тщательно перемешивают. Спустя еще 5 мин добавляют новую порцию раствора щелочи и перемешивают. Последнюю порцию раствора добавляют через 15 мин от начала обработки и снова перемешивают. Полученную реакционную массу оставляют в бане-термостате на 30 мин. Таким образом, общая продолжительность обработки составляет 45 мин. После этого к смеси добавляют 33 см3 дистиллированной воды с температурой 20 °С, в результате чего массовая доля NaOH снижается до 8,3%.
Полученную альфа-целлюлозу отфильтровывают на высушенном до постоянной массы щелочеустойчивом стеклянном пористом фильтре и промывают 8,3%-ным раствором NaOH, а затем дистиллированной водой, смывая водой все волокна альфа-целлюлозы на фильтр. При фильтровании и промывке используют отсос. Для ускорения промывки рекомендуется прекратить отсасывание, наполнить фильтр водой, тщательно перемешать целлюлозу на фильтре для разбивания комков и снова фильтровать с отсосом. Такую операцию следует провести дважды.
После промывки в фильтр с целлюлозой заливают 15 CNf10%-ной уксусной кислоты; для пропитки целлюлозы кислотой применяют кратковременное отсасывание, а затем оставляют кислоту в фильтре на 1 мин без отсоса, после чего отфильтровывают ее с отсосом. Промывают целлюлозу на фильтре дистиллированной водой до нейтральной реакции по универсальной индикаторной бумаге, а затем еще дополнительно 250 см1 воды. Фильтр с альфа-целлюлозой сушат в сушильном шкафу при температуре 0C до постоянной массы и взвешивают. Массовую долю альфа-целлюлозы, % к исходной древесине, рассчитывают по формуле
где тх– масса фильтра с альфа-целлюлозой, г; m– масса
пустого фильтра, г; g– масса абсолютно сухой навески обес-смоленной древесины, взятой для выделения холоцеллюлозы, г; K3 – коэффициент экстрагирования органическим растворителем.
Расхождение между результатами двух параллельных определений не должно превышать 0,8%.
7. Определение целлюлозы азотно-спиртовымметодом
Для анализа используют азотно-спиртовую смесь, состоящую из одного объема концентрированной азотной кислоты и четырех объемов 95%-ного этанола.
Методика анализа. Навеску воздушно-сухих опилок массой около 1 г помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3 и добавляют мерным цилиндром 25 см3 азотно-спиртовой смеси. К колбе присоединяют обратный холодильник и кипятят опилки со смесью на водяной бане в течение 1 ч. Нельзя допускать слишком бурного кипения во избежание выбрасывания целлюлозной массы в холодильник и разбрасывания по стенкам колбы. После окончания кипячения опилкам дают осесть и осторожно сливают жидкость через высушенный до постоянной массы стеклянный пористый фильтр. Попавшие на фильтр опилки смывают обратно в колбу, используя 25 см3 свежей азотно-спиртовой смеси, и снова кипятят в колбе с обратным холодильником в течение 1 ч. Такую обработку проводят три-четыре раза. После третьей обработки делают пробу на полноту делигнификации и решают, нужно или нет продолжить обработку. Признаком конца делигнификации служит отсутствие красного окрашивания при действии на пробу целлюлозы солянокислого раствора флоро-глюцина. Можно также провести микроскопическое исследование пробы с хлор-цинк-иодом, который окрашивает волокна древесной целлюлозы в фиолетовый цвет. Присутствие лигнина обнаруживается по оранжево-желтому окрашиванию.
После последней обработки целлюлозу отфильтровывают на высушенном до постоянной массы стеклянном пористом фильтре, применяя отсос, промывают 10 см3 свежей азотно-спиртовой смеси, а затем горячей водой. При промывке тщательно смывают всю целлюлозу из колбы на фильтр. Отмывку от кислоты проверяют по индикатору метиловому оранжевому, нанося каплю его раствора из капельницы на целлюлозу в фильтре. В присутствии кислоты индикатор принимает красноватый оттенок. В этом случае промывку продолжают. Если индикатор не изменяет цвета, промывку считают законченной. Индикатор смывают горячей водой и тщательно ее отсасывают. Фильтр с целлюлозой сушат в сушильном шкафу при температуре 0C до постоянной массы и взвешивают.
Массовую долю «сырой» целлюлозы, % к абсолютно сухой древесине, рассчитывают по формуле
где mt– масса фильтра с целлюлозой, г; т – масса пустого фильтра, г; g– масса абсолютно сухой навески древесины, г.
Для расчета массовой доли чистой целлюлозы вносят поправку на остаточные пентозаны. Для этого массовую долю «сырой» целлюлозы умножают на поправочный коэффициент /100, где P-массовая доля остаточных пентозанов в целлюлозе, %. Пентозаны в целлюлозе определяют по таким же методикам, как и при анализе древесины. Обычно в целлюлозе, выделенной из древесных пород умеренной климатической зоны, остается 5…6% пентозанов для древесины хвойных пород и 9…10% для лиственных.
Расхождение между результатами двух параллельных определений не должно превышать 1,0%.