Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2026
Идентификатор DOI: 10.7868/S3034554526100037
Ключевые слова: birch wood, peroxide delignification, nanocellulose, Lignin-containing nanocellulose, древесина березы, пероксидная делигнификация, наноцеллюлоза, лигнинсодержащая наноцеллюлоза
Аннотация: Разработка экологически безопасных и энергосберегающих технологий получения наноцеллюлозы из древесной биомассы - задача, решение которой связано с необходимостью замены чистой целлюлозы на волокна целлюлозы, содержащие остаточный лигнин. Лигнин, содержащийся в составе наноцеллюлозных материалов, меняет барьерные, механические и теПоказать полностьюрмические свойства, расширяя возможности применения таких материалов в биокомпозитах, упаковке, гидрогелях и сорбентах. Качество и свойства наноцеллюлозных материалов в значительной степени определяются содержанием остаточного лигнина. В связи с этим актуальной задачей является разработка технологий управляемого удаления лигнина, которые позволили бы получать образцы с заданным остаточным содержанием этого компонента. Методом пероксидной делигнификации древесины березы в среде уксусная кислота-вода с варьированием продолжительности процесса делигнификации, концентрации пероксида водорода и гидромодуля получены целлюлозные продукты с различным содержанием лигнина, которые затем подвергнуты сернокислотному гидролизу с последующей ультразвуковой обработкой. Это позволило получить образцы лигнинсодержащей наноцеллюлозы с содержанием остаточного лигнина 0.8, 7.8 и 18.2 мас%. Физико-химическими методами (инфракрасная спектроскопия, рентгенофазовый анализ, сканирующая электронная микроскопия, динамическое рассеяние света, термогравиметрический анализ, химический анализ) изучена зависимость морфологии, гидродинамического диаметра частиц, термохимических свойств и коллоидной стабильности водных суспензий лигнинсодержащих наноцеллюлоз от содержания остаточного лигнина. Определено оптимальное содержание остаточного лигнина в лигнинсодержащих наноцеллюлозах (7.8 мас%), при котором достигается наименьший гидродинамический диаметр частиц 37.8 нм, максимальная коллоидная стабильность водной суспензии (ζ-потенциал -50 мВ), а также наивысшая температура начала термической деструкции около 238.4°С среди всех исследованных образцов. The development of environmentally friendly and energy-saving technologies for producing nanocellulose from wood biomass requires replacing pure cellulose with cellulose fibers containing residual lignin. The presence of lignin imparts improved barrier, mechanical, and thermal properties to nanocellulose materials, expanding their application in biocomposites, packaging, hydrogels, and sorbents. The quality and properties of nanocellulose materials are largely determined by their residual lignin content. Therefore, developing technologies for controlled lignin removal that would allow the production of samples with a specified residual lignin content is a pressing issue. This is a prerequisite for optimizing properties for specific practical applications. Using peroxide delignification of birch wood in an acetic acid-water mixture with varying delignification duration, hydrogen peroxide concentration, and water content, cellulose products with varying lignin content were obtained. These products were then subjected to sulfuric acid hydrolysis followed by ultrasonic treatment. This made it possible to obtain samples of lignin-containing nanocellulose with a residual lignin content of 0.8, 7.8 and 18.2 wt.%. Physicochemical methods (FTIR spectroscopic analysis, X-ray phase analysis, scanning electron microscopy, dynamic light scattering, thermogravimetric analysis, chemical analysis) were used to study the dependence of the morphology, hydrodynamic diameter of particles, thermochemical properties and colloidal stability of aqueous suspensions of lignin-containing nanocelluloses on the residual lignin content. The optimal content of residual lignin in lignin-containing nanocelluloses (7.8 wt.%) was determined, which achieved the smallest hydrodynamic particle diameter of 37.8 nm, maximum colloidal stability of the aqueous suspension (ζ-potential -50 mV), and the highest temperature of the onset of thermal destruction of about 238.4°C among all the samples studied.
Журнал: Журнал прикладной химии
Выпуск журнала: Т. 99, № 10
Номера страниц: 802-813
ISSN журнала: 00444618
Место издания: Санкт-Петербург
Издатель: Российская академия наук, Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН