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

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies