Physicochemical Properties of Lignocellulosic Materials from Ozonized Wood

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Lignocellulosic materials (LCMs) obtained after an ozone treatment of pine wood are studied via diffuse reflectance ultraviolet (DRUV) spectroscopy, Raman spectroscopy, and fluorescence spectroscopy. The Raman spectra show that ozonation degrades lignin and hemicelluloses and lowers the content of amorphous cellulose. The Raman spectra of ozonized LCMs are deconvoluted to individual components for the first time. Based on results from analyzing the Raman and DRUV spectra, it is concluded that the aromatic structures of biomass with conjugated –С=С– and >С=О bonds simply degrade, while delignification with ozone is accompanied by a multiple increase in the fluorescence of the LCMs. It is shown that the luminescence spectral characteristics of LCMs are governed by the absorption of ozone, allowing us to identify the ranges of ozone consumption corresponding to the dominant degradation of lignin and polysaccharides in the biomaterial.

About the authors

N. A. Mamleeva

Faculty of Chemistry, Moscow State University

Email: mamleevana@bk.ru
119992, Moscow, Russia

A. N. Kharlanov

Faculty of Chemistry, Moscow State University

Email: mamleevana@bk.ru
119992, Moscow, Russia

M. V. Kuznetsova

Northern (Arctic) Federal University

Email: mamleevana@bk.ru
163002, Arkhangelsk, Russia

D. S. Kosyakov

Northern (Arctic) Federal University

Author for correspondence.
Email: mamleevana@bk.ru
163002, Arkhangelsk, Russia

References

  1. Самойлович В.Г., Ткаченко С.Н., Ткаченко И.С., Лунин В.В. / Теория и практика получения и применения озона. Ред. В.В. Лунин. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2016. 432 с.
  2. Мамлеева Н.А., Бенько Е.М., Лунин В.В. / Методы обезвреживания сточных вод, газовых выбросов и отходов производства и потребления. Ред. В.В. Лунин. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2019. 359 с.
  3. Perrone O.M., Colombari F., Rossi J. et al. // Bioresour. Technol. 2016. V. 218. P. 69.
  4. García-Cubero M.T., Palacín L.G., González-Benito G. et al. // Ibid. 2012. V. 107. P. 229.
  5. Li C., Wang L., Chen Z., Li Y. et al. // Ibid. 2015. V. 183. P. 240.
  6. Benko E.V., Chukhchin D.G., Lunin V.V. // Holzforschung, 2020. V. 74. № 12. P. 1157.
  7. Мамлеева Н.А., Харланов А.Н., Чухчин Д.Г. и др. // Химия растительного сырья. 2019. № 1. С. 85.
  8. Мамлеева Н.А., Харланов А.Н., Купреенко С.Ю., Чухчин Д.Г. // Журн. физ. химии, 2021. Т. 95. № 11. С. 1658.
  9. Мамлеева Н.А., Бенько Е.М., Шумянцев А.В. и др. // Там же. 2021. Т. 95. № 3. С. 577.
  10. Мамлеева Н.А., Харланов А.Н., Лунин В.В. // Там же. 2019. Т. 93. № 12. С. 1901
  11. Мамлеева Н.А., Харланов А.Н., Кузнецова М.В., Косяков Д.С. https://istina.msu.ru/workers/418035/// Там же. 2022. Т. 96. № 9. С. 2043.
  12. Billa E., Koutsoula E., Koukios E.G. //Biores. Technol. 67 (1999). C. 25.
  13. Заказов А.Н., Чупка Э.И. // Химия древесины. 1983. № 2. С. 52.
  14. Papadopoulos A.N., Hill C.A.S., Gkaraveli A. // Holz als Roh- und Werlag. 2003. V. 61. P. 453.
  15. Азаров В.И. / Химия древесины и синтетических полимеров. СПб., 1999. 629 с.
  16. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. / Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. М.: Экология, 1991. 320 с.
  17. Agarwal U.P. // Frontiers in Plant Science. 2014. V. 5. Article 490. https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00490
  18. Zhe Ji, Jianfeng Ma, and Feng Xu // Microsc. Microanal. 2014. V. 20. P. 566.
  19. Kihara M., Takayama M., Wariishi H., Tanaka H. // Spectrochim. Acta. Part A. 2002. V. 58. P. 2211.
  20. Lupoi J.S., Singh S., Parthasarathi R. et al. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. V. 49. P. 871.
  21. Ciolacu D., Ciolacu F., Popa V. // Cellulose Chem. Technol. 2011. V. 45. № 1–2. P. 13.
  22. Molina-Guerrero C.E., de la Rosa G., Castillo-Michel H. et al. // Chem. Eng. Technol. 2018. V. 41. Is. 7. P. 1350.
  23. Физическая химия лигнина / Под ред. К.Г. Боголицына, В.В. Лунина. Архангельск: Арханг. гос. технич. ун-т, 2009. 489 с.
  24. Sadeghifar H., Ragauskas A. // Polymers.2020. V. 12. P. 1134. https://doi.org/10.3390/polym12051134
  25. Paulsson M., Parkås J. // BioResources. 2012. V. 7 (4). P. 5995.
  26. Косяков Д.С., Горбова Н.С., Боголицын К.Г., Гусаков Л.В. // Журн. физ. химии. 2007. Т. 81. № 7. С. 1227.
  27. Чупка Э.И., Бурлаков В.М. // Химия древесины. 1984. № 2. С. 31.
  28. Albinsson B., Li S., Lundquist K., Stomberg R. // J. Mol. Struct. 1999. V. 508. P. 19.
  29. Donaldson L. / International Association of Wood Anatomists (IAWA), 2013. Published by Koninklijke Brill NV, Leiden https://doi.org/10.1163/2294193200000002
  30. Panfilova M.V., Kosyakov D.S., Bogoltsin K.G. / Europe Workshop on Lignocelulosics and Pulp. EWLP. P. 627, 2014. June 24–27. 2014. Seville. Spain.
  31. Кузнецова М.В., Косяков Д.С., Горбова Н.С., Боголицын К.Г. // Журн. физ. химии. 2020. Т. 94. № 8. С. 1185.
  32. Разумовский С.Д., Заиков Г.Е. / Озон и его реакции с органическими соединениями. М.: Наука, 1974. С. 219.
  33. Olkkonen C., Tylli Y., Forsskåhl I. et al. // Holzforschung. 2000. V. 54. P. 397.
  34. Kaneko H., Hosoya S., Iiyama K., Nakano J. // J. Wood Chem. Technol. 1983. V. 3. P. 399.
  35. Holladay J.E., Bozell J.J., White J.F., Johnson D / Top Value-Added Chemicals from Biomass. V. II. 2007. USA. http://www.ntis.gov/ordering.htm

Copyright (c) 2023 Н.А. Мамлеева, А.Н. Харланов, М.В. Кузнецова, Д.С. Косяков

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».