شناسايي و ارزيابي ويژگي هاي اجزاء ليگنين كرافت صنعتي سوزني برگان حاصل از جزءجزءسازي تك مرحله اي

Identification and Evaluation of characteristics of Fractions of Industrial Softwood Kraft Lignin Separated by Single Step Fractionation

كاربرد ليگنين كرافت صنعتي در تهيه محصولات با ارزش افزوده، به دليل ناهمگني ذاتي ليگنين كه طي فرآيند پخت شيميايي تشديد مي شود، با محدوديت روبرو است. فرآيند جزءجزءسازي ليگنين با استفاده از حلال هاي آلي براي دست يابي به ليگنين با ويژگي هاي مناسب براي تهيه محصولات با ارزش افزوده بسيار مورد توجه است. در اين تحقيق، دو نوع ليگنين كرافت صنعتي سوزني برگان با فرآيند جزءجزءسازي به روش تك مرحله اي توسط استون به دو بخش محلول و نامحلول تفكيك شد. ويژگي هاي هر دو ليگنين اوليه و اجزاء محلول و نامحلول حاصل از آنها، به وسيله آزمون هاي كروماتوگرافي تراوش ژلي (GPC)، طيف سنجي مافوق قرمز تبديل فوريه (FT-IR)، طيف سنجي 31P NMR و گرماسنجي روبشي تفاضلي (DSC) مطالعه شد. نتايج نشان داد بخش هاي حاصل داراي وزن مولكولي، گروه هاي هيدروكسيل عاملي و دماي انتقال شيشه اي متفاوت هستند. بخش محلول كه داراي وزن مولكولي و بسپاشيدگي كمتري بود، گروه هاي هيدروكسيل آليفاتيك كمتر، هيدروكسيل فنولي بيشتر و دماي انتقال شيشه اي كمتر را نسبت به بخش نامحلول نشان داد. همچنين، مشخص شد كه به وسيله استخراج تك مرحله اي با حلال، به راحتي مي توان به اجزايي از ليگنين صنعتي با خصوصيات ويژه دست يافت كه فهم همبستگي بين ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي آنها مي تواند ابزاري مناسب براي شناسايي و معرفي ليگنين مناسب در كاربردهاي بالقوه مختلف باشد.

The inherent heterogeneity features of lignin when increased during kraft pulp process, restricts the technical lignin utilization in value added applications. Organic solvent fractionation of lignin is notable as an efficient way to obtain lignin fractions with well-defined characteristics. In the present study, two industrial kraft lignin were separated to the soluble and insoluble fractions by single step extraction process using acetone as organic solvent. The parent kraft lignin and the soluble and insoluble fractions thereof, characterized by using various techniques including GPC, FT-IR, 31P NMR and DSC.The results showed different molecular weight, functional hydroxyl groups and also glass Transition Temperature (Tg) for lignin fractions. The soluble fractions exhibited lower molecular weight and polydispersity, less aliphatic and more total phenolic hydroxyl groups and lower Tg than the soluble fractions. The results indicated that solvent assisted single step extraction can easily provide access to the industrial lignin fractions with different properties. Understanding correlations between physical-chemical properties of lignin fractions can be used as a tool for selection of tailored lignin fractions for the potential of value added applications.