СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОРЫ ЛИСТВЕННИЦЫ И СОСНЫ: ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И АНАЛИТИЧЕСКИЙ ПИРОЛИЗ
Е.А. Петрунина1, С.Р. Лоскутов1, Т.В. Рязанова2, А.А. Анискина1, Г.В. Пермякова1, В.В. Стасова1
1Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН - обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, Красноярск, Россия
petrunina@ksc.krasn.ru
2Сибирский государственный университет науки и технологий им. М. Ф. Решетнева, Красноярск, Россия
tatyana-htd09@mail.ru
Ключевые слова: кора, лиственница, сосна, термический анализ, аналитический пиролиз
Страницы: 35-49
Аннотация
Исследование посвящено термическому анализу и флэш-пиролизу коры лиственницы сибирской ( Larix sibirica Ledeb.) и сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.) как многотоннажного отхода переработки древесины этих пород. С помощью методов термогравиметрии (ТГ/ДТГ) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) выявлен ряд закономерностей термического разложения коры. По четвертым производным контура ДТГ установлены различия «фракционности» потери массы при нагреве коры в условиях термогравиметрического теста. На основе данных ТГ/ДТГ проведен анализ кинетики термодеструкции с использованием изоконверсионного метода Озавы - Флинна - Уолла (ОФУ). Полученные зависимости энергии активации ( Е а) термического разложения коры от степени конверсии использованы для расчета термодинамических параметров Δ H , Δ G и Δ S этого процесса, используемых при проектировании и масштабировании технологий термической обработки и пиролиза коры для производства технических продуктов с повышенной добавленной стоимостью. Средние значения Еа, Δ H , Δ G и Δ S составляют 206.7, 201.1, 248.7 кДж/моль и -78.0 Дж/(моль ∙ К) для коры лиственницы (КЛ) и 235.3, 229.7, 310.6 кДж/моль и -129.4 Дж/(моль ∙ К) для коры сосны (КС). С помощью метода хромато-масс-спектрометрии (ГХ/МС) по технологии парофазного пробоотбора установлен состав летучих соединений коры, которые представлены моно-, сескви-, дитерпенами и кислородсодержащими углеводородами. Идентифицировано 37 соединений КЛ и 41 соединение КС. По результатам ТГ и ДСК охарактеризована термическая устойчивость КЛ и КС относительно графита; рассчитаны парциальные теплоты окислительной термодеструкции для стадий термического разложения, свидетельствующие о различии термических параметров коры. Экзотермические эффекты термоокислительной деструкции равны 15.1 и 15.9 кДж/г для КЛ и КС соответственно. В результате аналитического флэш- пиролиза идентифицировано 55 продуктов пиролиза КЛ и КС с суммарной площадью идентифицированных пиков 77.6 и 89.7 % соответственно. Предложены варианты использования результатов исследования.
DOI: 10.15372/SJFS20220405 |
