Определение кислоторастворимого лигнина и общего содержания лигнина

При обработке древесины концентрированной серной кислотой часть лигнина, особенно значительная в случае древесины лиственных пород, переходит в раствор. При анализе древесины хвойных пород в 72%-ной H2SO4 растворяется 2 .3% общего количества лигнина, а при анализе древесины лиственных пород — от 25 до 60%. После разбавления реакционной смеси и кипячения большая часть растворенного лигнина осаждается в виде кислотонерастворимого лигнина, а в фильтрате остается кислоторастворимый лигнин. Количество кислоторастворимого лигнина зависит от концентрации кислоты на первой стадии гидролиза и продолжительности обработки. При увеличении концентрации и уменьшении времени обработки количество кислоторастворимого лигнина увеличивается. Обычно древесина хвойных пород дает около 3% кислоторастворимого лигнина от общего количества, древесина лиственных пород — до 15 .17%, ткани однодольных растений по выходу кислоторастворимого лигнина занимают промежуточное положение. В препаратах целлюлозы, холоцеллюлозы, а также в технических целлюлозах массовая доля кислоторастворимого лигнина по сравнению с исходной древесиной возрастает, так как под действием делигнифицирующих реагентов дополнительно образуется кислоторастворимый лигнин.

Для получения точных данных о содержании лигнина и древесине и другом растительном сырье необходимо учитывать образующийся при кислотном гидролизе кислоторастворимый лигнин и рассчитывать общее содержание лигнина.

Количество кислоторастворимого лигнина в растворе определяют с помощью УФ-спектрофотометрии, используя три метода

где D280 и D2i5 — оптические плотности фильтратов лигнина при длинах волн соответственно 280 и 215 нм и толщине поглощающего УФ-излучение слоя, равной 1 см; 0,68 и 0,15 — коэффициенты поглощения продуктов распада моносахаридов, дм3-• г^'-см-1; 18 и 70—коэффициенты поглощения лигнина, дм3 · г~ 1 · см-'; см и Cl — концентрации продуктов распада моносахаридов и кислоторастворимого лигнина в фильтрате, г/дм3.

При совместном решении уравнений получается следующее выражение для концентрации кислоторастворимого лигнина, г/дм3,

При использовании максимума при 280 нм из фильтрата

необходимо удалять фурфурол, поглощающий УФ-лучи при той же длине волны. Один из способов основан на восстановлении фурфурола борогидридом натрия в щелочной среде. Образующийся спирт уже не поглощает УФ-лучей в области 280 нм:

Реакция восстановления протекает очень быстро, практически мгновенно.

В более простом, но менее точном методе удаляют фурфурол дополнительным кипячением реакционной смеси в открытом стакане при поддержании постоянного объема жидкости добавлением горячей воды.

Концентрацию кислоторастворимого лигнина в растворе рассчитывают по градировочным графикам или удельным коэффициентам поглощения, вычисленным на основе градировочных графиков. При отсутствии эталонного препарата лигнина и невозможности вследствие этого построить градировочный график для приближенного расчета можно воспользоваться приведенными в литературе. Для построения градировочного графика используют раствор эталонного препарата лигнина в смеси ацетилбромид-уксусная кислота. В условиях анализа распада углеводов практически не происходит и УФ-поглощение полученного раствора обусловлено только лигнином.