DE3822628A1 - Process for the treatment of lignin for obtaining aldehyde and/or phenolic acids - Google Patents
Process for the treatment of lignin for obtaining aldehyde and/or phenolic acidsInfo
- Publication number
- DE3822628A1 DE3822628A1 DE19883822628 DE3822628A DE3822628A1 DE 3822628 A1 DE3822628 A1 DE 3822628A1 DE 19883822628 DE19883822628 DE 19883822628 DE 3822628 A DE3822628 A DE 3822628A DE 3822628 A1 DE3822628 A1 DE 3822628A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- lignin
- ozone
- aldehydes
- trichloro
- phenolic acids
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08H6/00—Macromolecular compounds derived from lignin, e.g. tannins, humic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/40—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with ozone; by ozonolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/34—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with ozone; by hydrolysis of ozonides
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Behandlungsverfahren für Lignin zur Gewinnung von Aldehyden und/oder Phenolsäuren.The invention relates to a treatment method for lignin Extraction of aldehydes and / or phenolic acids.
Bekanntlich ist Lignin ein in großen Mengen vorkommendes Nebenprodukt der Papierindustrie, das meist verworfen oder verbrannt wird.Lignin is known to be a by-product that occurs in large quantities the paper industry, which is mostly discarded or burned becomes.
Es wurden zahlreiche Untersuchungen durchgeführt, um zu versuchen, diese sehr kohlenstoffhaltigen Nebenprodukte zu verwerten. Im Moment sind den Erfindern nur weniger Verfahren bekannt, die verfügbar und auf industrieller Ebene entwickelt sind, der Großteil dieses Nebenproduktes kann nur auf thermischem Wege verwertet werden.Numerous studies have been conducted to try to utilize these very carbon-containing by-products. in the At the moment, the inventors are only aware of a few methods that are available and developed on an industrial level, the majority this by-product can only be used thermally will.
Einige Oxydationsverfahren, im wesentlichen mittels Kupferoxyd oder Nitrobenzol, werden jedenfalls von einigen Unternehmungen angewendet, um aus Lignin vom Guajakol-Typ Vanillin herzustellen. Aber diese Verfahren sind im wesentlichen aufgrund des Verbrauches und des Preises für die Oxydationsmittel kostspielig, und ihre Rentabilitätsspanne bleibt bestenfalls begrenzt. Man kann sich z. B. auf folgende Veröffentlichungen über diese Oxydationsverfahren beziehen: K. V. Sarkanen; C. H. Ludwig, Lignin: Vorkommen, Bildung, Struktur und Reaktionen, Wiley Interscience Edition, 1971.Some oxidation processes, mainly using copper oxide or nitrobenzene, are used by some companies anyway to make vanillin from guaiacol type lignin. But these procedures are essentially due to consumption and the price of the oxidants expensive, and theirs Profitability margin remains limited at best. You can e.g. B. on the following publications on these oxidation processes refer: K.V. Sarkanen; C. H. Ludwig, lignin: occurrence, Education, Structure and Responses, Wiley Interscience Edition, 1971.
Darüber hinaus haben andere Veröffentlichungen die Möglichkeit aufgezeigt, eine Lignin-Ozonisierung in einem wäßrigen Milieu durchzuführen; dies führt zu einem Abbau pflanzlicher Stoffe in kleine Moleküle. In einigen dieser Veröffentlichungen wird vorgeschlagen, die Kinetik des Abbaus zum besseren Verständnis der betreffenden Phänomene zu untersuchen (R.A.D. Mbachu, R.St. John Manley, Journal of Polymer Science 1981, 19, p. 2053-2089). Weiter wird die Anwendung der Ozonisierung vorgeschlagen, um Lignin in seiner Struktur zu verändern oder zu zerstören, damit der Angriff auf die pflanzlichen Stoffe auf biologischem Wege erleichtert wird ("J.J. Bono, G. Gas, A. Ouderni, R.S. Bes, J.C. Mora und A.M. Boudet, Syn. Ozone et Biologie, Revue Avril 1984 IOA Ed."). In all diesen Veröffentlichungen besteht das Verfahren darin, daß Lignin in einem wässerigen Milieu mit Ozon in Kontakt gebracht wird, dies führt zur Bildung von stark oxydierten Molekülen mit niedrigem Molekulargewicht (Oxalsäure, Kohlendioxid . . .), die keinen spezifischen Wert haben. Ein solches Verfahren kann also für die Verwertung von Lignin und für die Gewinnung von kommerzialisierbaren Produkten nicht angewandt werden. Außerdem sind Phenolaldehyde und Phenolsäuren zwei Produkte, die von den verschiedenen Sektoren der chemischen Industrie, der pharmazeutischen Industrie und der landwirtschaftlichen Nahrungsmittelindustrie stark erforscht werden, besonders als Aroma oder als natürliche Wirkstoffbasis für Medikamente. Im Moment werden diese wesentlichen Verbindungen entweder durch Synthese aus Basischemikalien hergestellt (Hydroxymethylierung, Chlorierung . . .) oder durch Abspaltung von hauptsächlich Vanillin durch Ligninoxydation mit Oxydationsmitteln (Kupferoxyd, Nitrobenzol). Die neue Erfindung soll ein neues Verfahren zur Behandlung von Lignin durch Ozonisierung liefern, welches auf selektive Weise zur Aldehyd- und Phenolbildung führt.Other publications also have the option demonstrated lignin ozonization in an aqueous environment perform; this leads to a breakdown of herbal substances in small molecules. Some of these publications suggest the kinetics of degradation to better understand the to investigate relevant phenomena (R.A.D. Mbachu, R.St. John Manley, Journal of Polymer Science 1981, 19, p. 2053-2089). Furthermore, the application of ozonization is proposed to To change or destroy lignin in its structure the attack on the plant substances in a biological way (J.J. Bono, G. Gas, A. Ouderni, R.S. Bes, J.C. Mora and A.M. Boudet, Syn. Ozone et Biologie, Revue Avril 1984 IOA Ed. "). The procedure exists in all these publications in that lignin is in contact with ozone in an aqueous environment is brought, this leads to the formation of highly oxidized molecules with low molecular weight (oxalic acid, carbon dioxide...), that have no specific value. Such a procedure can thus for the utilization of lignin and for the extraction of commercializable products are not used. In addition, phenol aldehydes and phenolic acids are two products by the different sectors of the chemical industry, the pharmaceutical and agricultural food industries be heavily researched, especially as aroma or as a natural active ingredient base for medication. At the moment these essential compounds either by synthesis from basic chemicals produced (hydroxymethylation, chlorination...) or by splitting off mainly vanillin by lignin oxidation with oxidizing agents (copper oxide, nitrobenzene). The new invention is intended to provide a new method for the treatment of Supply lignin by ozonization, which is done in a selective manner leads to aldehyde and phenol formation.
Ein Ziel der Erfindung besteht als darin, ein Verwertungsverfahren für Lignin zu liefern, welches sehr wirtschaftlich ist und welches ohne starken Abbau zu den obengenannten Verbindungen führt. Das erfundene Verfahren kann vor allem auf Lignin angewendet werden, welches aus pflanzlichen Faserstoffen wie Holz, Bagasse, Stroh . . . gewonnen wurde, um Werstoffe zu liefern, nämlich Phenolaldehyd und/oder Phenolsäure oder auch ein seinerseits wiederum ein verwertbares Nebenprodukt wie das Restlignin in sozusagen aktivierter Form, das man durch seine erhöhte Aktivität direkt verwenden kann.An object of the invention is as a recovery process to deliver for lignin, which is very economical and which without strong degradation to the above compounds leads. The invented method can mainly be applied to lignin which are made from vegetable fibers such as wood, Bagasse, straw. . . was obtained to supply materials, namely Phenolaldehyde and / or phenolic acid or one of its own again a usable by-product like the residual lignin in so to speak activated form, which is due to its increased activity can use directly.
Zur diesem Zweck ist das der Erfindung entsprechende Verfahren zur Ligninbehandlung durch Ozonisierung und zur selektiven Gewinnung von Phenolaldehyden und/oder Phenolsäuren wie folgt gekennzeichnet:For this purpose, the method according to the invention is for lignin treatment by ozonization and for selective extraction characterized by phenol aldehydes and / or phenolic acids as follows:
- - Lignin wird in einem Lösungsmittelbad auf der Basis von 1,1,2-Trichlor-1,2,2-Trifluor-Ethan mit Ozon in Kontakt gebracht.- Lignin is made in a solvent bath based on 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane in contact with ozone brought.
- - Die entstandenen Aldehyde und/oder Phenolsäuren werden dann aus dem Lösungsmittel und aus dem festen Restlignin isoliert.- The resulting aldehydes and / or phenolic acids are then isolated from the solvent and from the solid residual lignin.
Unerwartert stellt man fest, daß durch Austausch des Wassers durch 1,1,2-Trichlor-1,2,2-Trifluor-Ethan die Reaktionsweise des Ozons mit Lignin vollkommen verändert ist und zu nicht abgebauten höher molekularen Verbindungen führt, nämlich zu Phenolaldehyden und/oder Phenolsäuren. Außerdem ermöglicht das Verfahren, einen großen Teil Ausgangslignin, das noch nicht reagiert hat, zurückgewinnen: dieses ist viel reaktiver, wie verschiedene Funktionalisierungsuntersuchungen gezeigt haben (sogenanntes aktiviertes Lignin).Unexpectedly, it is found that by exchanging the water by 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoro-ethane the reaction of the ozone with lignin is completely changed and not too degraded higher molecular compounds leads to Phenolic aldehydes and / or phenolic acids. It also enables Procedure, a large part of starting lignin that is not yet reacting recover: this is much more reactive, like have shown various functionalization studies (so-called activated lignin).
So ermöglicht das erfundene Verfahren, das aus pflanzlichen Stoffen (vor allem in der Papierindustrie) gewonnene Lignin zu verwerten, da es Verbindungen mit hohem Wert liefert und auch Reststoffe, die ihrerseits verwertbar sind. Vorzugsweise wird das Lignin als Pulver im 1,1,2-Trichlor-1,2,2-Trifluor-Ethan suspendiert. Das Ozon wird in der Suspension bis zur Sättigung gelöst, vor allem durch Einblasen, das Einblasen wird während der gesamten Behandlung fortgeführt. So erhält man einen engen Kontakt zwischen den heterogenen Bestandteilen in der Suspension. Durch Versuche konnten die optimalen Bedingungen ermittelt werden, um die beste Ausbeute zu erhalten und den Abbau zu vermindern:So the invented process enables that from vegetable Lignin obtained from substances (especially in the paper industry) recycle because it provides high value compounds and also Residual materials that can in turn be used. Preferably the lignin as a powder in 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoro-ethane suspended. The ozone is in suspension until saturated solved, especially by blowing, the blowing is during continued throughout the treatment. So you get a tight Contact between the heterogeneous components in the suspension. The optimal conditions could be determined by tests to get the best yield and reduce degradation:
- - Ozonverbrauch beträgt zwischen 10 und 30 Milligramm Ozon pro Minute und pro Liter Lösungsmittel,- Ozone consumption is between 10 and 30 milligrams of ozone per Minute and per liter of solvent,
- - Ungefähre Ausgangsmenge an Lignin beträgt zwischen 15 und 100 g pro Liter Lösungsmittel,- Approximate starting amount of lignin is between 15 and 100 g per liter of solvent,
- - Dauer des Kontaktes von Lignin und Ozon in der Suspension beträgt ungefähr 1 bis 3 Stunden.- The duration of contact of lignin and ozone in the suspension is about 1 to 3 hours.
Allgemein konnte man feststellen, daß bei Ozonüberschuß im Verhältnis zum Lignin die Gefahr eines Ligninabbaus in kleine Moleküle (Oxalsäure . . .) besteht sowie die Verminderung der Ausbeute und die Verschmutzung des Reaktionsmilieus; ein Defizit an Ozon läßt die Reaktion jedoch langsamer ablaufen. Es ist anzumerken, daß die Phenolsäuren in einer zweiten Stufe der Reaktion durch Oxydation von Aldehyden, welche in einer ersten Stufe der Reaktion gebildet wurden, gewonnen werden: Man kann das relative Verhältnis der Bestandteile bestimmen, indem man auf ein oder mehrere bereits erwähnte Parameter einwirkt (Dauer, Ozonverbrauch, entstandene Ligninmenge).In general, it was found that with excess ozone in the Relationship to lignin the risk of lignin degradation in small molecules (oxalic acid ...) exist as well as the diminution the yield and pollution of the reaction environment; a deficit in ozone makes the reaction slower. It should be noted that the phenolic acids in a second stage the reaction by oxidation of aldehydes, which in a first stage of the reaction were formed: You can determine the relative ratio of the components by acting on one or more of the parameters already mentioned (Duration, ozone consumption, amount of lignin produced).
Darüber hinaus führt ein Vorzugsverfahren zu einer bemerkenswerten Erhöhung der Aldehyd- und/oder Phenolsäureausbeute; dabei verwendet man ein Lösungsmittelbad aus Alkohol, vor allem Ethanol und Methanol, und 1,1,2-Trichlor-1,2,2-Trifluor-Ethan. Sehr vorteilhaft ist die Verwendung eines Bades, dem zwischen 10% und 25% Alkohol zum 1,1,2-Trichlor-1,2,2-Trifluor-Ethan beigemischt wird.In addition, a preferential procedure leads to a remarkable one Increase in aldehyde and / or phenolic acid yield; there use a solvent bath made of alcohol, especially ethanol and methanol, and 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane. It is very advantageous to use a bath between the 10% and 25% alcohol to 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoro-ethane is added.
Die Erhöhung der Ausbeute an gewünschten Verbindungen scheint insbesondere dadurch erklärbar, daß die Verbindungen nach ihrer Bildung nach und nach im Alkohol gelöst werden, und gleichzeitig verschiebt sich das Reaktionsgleichgewicht in eine günstige Richtung. Es scheint auch so, daß durch den Alkohol das Lösen eines kleinen Teils Lignin gesichert wird, was zur Verbesserung der Ausbeute beiträgt.The increase in the yield of desired compounds appears particularly explainable in that the connections according to their Education can be gradually dissolved in alcohol, and at the same time the reaction equilibrium shifts in a favorable direction. It also appears that the alcohol dissolves a small part of lignin is secured, which improves the Yield contributes.
Aldehyde und/oder Phenolsäuren werden von den festen Reststoffen (aktiviertes Lignin) durch Filtration getrennt; das 1,1,2-Trichlor- 1,2,2-Trifluor-Ethan kann dann einfach durch Destillation aus der flüssigen Phase getrennt werden, da es einen sehr niedrigen Siedepunkt hat (47/48°C). Dann erhält man eine Alkohol-Lösung, aus der die gewünschten Bestandteile auf verschiedene Art gewonnen werden können, vor allem durch Destillation nach der Reinigung. Diese Reinigung kann auf herkömmliche Art durchgeführt werden, durch Perkolation durch ein stark basisches Harz, um Aldehyde und/oder Phenolsäure an das genannte Harz zu binden. Aldehydes and / or phenolic acids are from the solid residues (activated lignin) separated by filtration; the 1,1,2-trichloro 1,2,2-trifluoro-ethane can then be obtained simply by distillation the liquid phase as it is a very low Boiling point (47/48 ° C). Then you get an alcohol solution, from which the desired components are obtained in various ways especially by distillation after cleaning. This cleaning can be done in a conventional way, by percolation through a strongly basic resin to aldehydes and / or bind phenolic acid to said resin.
Die Desorption erfolgt anschließend durch Eluierung des Harzes mit einer angesäuerten Wasser/Alkohol-Lösung. (Beim Austritt wird diese Lösung der bereits obengenannten Extraktion unterzogen, um Aldehyde und/oder Phenolsäuren zu isolieren).The desorption then takes place by eluting the Resin with an acidified water / alcohol solution. (At the This solution of the extraction already mentioned emerges subjected to isolate aldehydes and / or phenolic acids).
Die Desorptionslösung wird so angesäuert, daß die gebundenen Bestandteile eluiert und das Harz regeneriert wird. Darüber hinaus wird das feste Restlignin, das abfiltriert wurde, für seine Verwertung vorzugsweise mit Wasser gewaschen. Die Reaktivität dieses Lignins ermöglicht seine Funktionalisierung für die Verwendung in verschiedenen technischen Bereichen: Gerbstofe, Dispersionen, Träger für natürliche Wirkstoffe, Material zur Saatgutummantelung, Rohstoff für die Polymerherstellung . . .The desorption solution is acidified so that the bound Components eluted and the resin is regenerated. In addition, the solid residual lignin that is filtered off was preferably washed with water for its recovery. The reactivity of this lignin enables it to be functionalized for use in various technical areas: Tanning agents, dispersions, carriers for natural active ingredients, Seed coating material, raw material for polymer production. . .
Das Behandlungsverfahren der Erfindung ist für die verschiedenen existierenden Ligninarten verwendbar und ermöglicht die selektive Gewinnung von Aldehyden und/oder entsprechenden Phenolsäuren, besondersThe treatment method of the invention is for the various existing lignin types can be used and enables selective Obtaining aldehydes and / or corresponding phenolic acids, especially
- - Lignin vom Typ Parahydroxybenzaldehyd, welches vor allem von Einjahrespflanzen stammt (Grasarten . . .) und zu Parahydrobenzaldehyd und/oder zu Parahydroxybenzsäure führt,- Parahydroxybenzaldehyde type lignin, which is mainly obtained from Annual plants come from (grass species...) And to parahydrobenzaldehyde and / or leads to parahydroxybenzic acid,
- - Lignin von Guajakohl-Typ, welches vor allem von harzreichen Hölzern stammt und zu Vanillin und/oder zu Vanillinsäure führt,- Guava cabbage-type lignin, which is mainly resin-rich Wood comes and to vanillin and / or vanillic acid leads,
- - Lignin vom Syringyl-Typ, welches vor allem von hartem Laubholz stammt und zu Syringylaldehyd und/oder Syringylsäure führt,- Syringyl-type lignin, which is mainly hardwood is derived and leads to syringyl aldehyde and / or syringylic acid,
- - Mischung aus diesen Ligninarten, welche zu entsprechenden Aldehyden und/oder Phenolsäuren führt.- Mixture of these types of lignin, which correspond to corresponding Aldehydes and / or phenolic acids leads.
Die Erfindung wird im Anschluß durch einige Anwendungbeispiele veranschaulicht, welche in einer Labor-Ozonisierungsanlage, wie auf Abbildung 1 der Zeichnungen skizziert, durchgeführt wurden; die Abbildung 2 dieser Zeichnungen zeigt eine Kurve, die nach dem Beispiel 1 gewonnen wurde und die die Entwicklung der Ozonkonzentration am Ausgang des Ozonisierungsreaktors zeigt. Das Verfahren wird in einem geschlossenen Reaktor durchgeführt (1), welcher mit einem Ausgang für das mit Ozon angereicherte Gas ausgestattet ist. Dieses wird in Form von kleinen Blasen durch einen Diffusor (10) abgegeben. Der Ausgang (3) ist mit einem Abscheider versehen und für das Restgas bestimmt.The invention is illustrated below by some application examples, which were carried out in a laboratory ozonization plant, as sketched in Figure 1 of the drawings; Figure 2 of these drawings shows a curve which was obtained according to Example 1 and which shows the development of the ozone concentration at the outlet of the ozonization reactor. The process is carried out in a closed reactor (1), which is equipped with an outlet for the gas enriched with ozone. This is released in the form of small bubbles through a diffuser ( 10 ). The outlet ( 3 ) is equipped with a separator and is intended for the residual gas.
In den Beispielen wurde Sauerstoff verwendet, welches aus einer Flasche kommt (5) und durch einen herkömmlichen Ozongenerator (6) (Kalt-Plasma-Reaktor) strömt.In the examples, oxygen was used, which comes from a bottle ( 5 ) and flows through a conventional ozone generator ( 6 ) (cold plasma reactor).
Der Ausgang (3) ist mit einem herkömmlichen Ozonanalysator verbunden (Analysator mit einer Jod-Kalium-Lösung) (7). Eine Abzweigung, die mit einem Ventil versehen ist (8), ermöglicht es, vor der Behandlung das Gas zum Analysator (7) zu leiten, um seine Zusammensetzung zu untersuchen.The output ( 3 ) is connected to a conventional ozone analyzer (analyzer with an iodine-potassium solution) ( 7 ). A branch, which is provided with a valve ( 8 ), allows the gas to be passed to the analyzer ( 7 ) before the treatment in order to examine its composition.
Der Reaktor (1) enthält 1,1,2-Trichlor-1,2,2-Trifluor-Ethan, das in einigen Beispielen mit Ethanol gemischt wird. Dieses Gefäß wird geschüttelt (9). Der Reaktor ist mit einem Probenauslaß und einem Ablauf versehen.The reactor ( 1 ) contains 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoro-ethane, which in some examples is mixed with ethanol. This jar is shaken ( 9 ). The reactor is equipped with a sample outlet and an outlet.
Bei diesem Beispiel wird das verwendete Lignin aus harzreichem Holz (Fichtenholz) unter Anwendung des in der Papierindustrie unter den Namen "Organocell" bekannten Verfahrens gewonnen, welches ermöglicht, ohne Abbau Zellstoff, Hemicellulosen und Lignin aus dem Holz zu gewinnen. Die durchschnittliche Molmasse dieses Lignins liegt in der Größenordnung von 990; es ist im wesentlichen vom Guajakol-Typ. Seine Elementaranalyse hat folgende Ergebnisse geliefert (prozentualer Gewichtsanteil):In this example, the lignin used is resin-rich Wood (spruce wood) using that in the paper industry process known under the name "Organocell", which allows, without breaking down pulp, hemicelluloses and to extract lignin from the wood. The average Molar mass of this lignin is of the order of 990; it is essentially of the guaiacol type. His elementary analysis has delivered the following results (percentage by weight):
- - 61,7% Kohlenstoff- 61.7% carbon
- - 5,6% Wasserstoff- 5.6% hydrogen
- - 30% Sauerstoff- 30% oxygen
Dieses Lignin liegt in Form eines feinen, braunen Pulvers vor. Man bringt in der Reaktor 30 g Lignin und 1 Liter 1,1,2-Trichlor- 1,2,2-Trifluor-Ethan-Lösung.This lignin is in the form of a fine, brown powder. 30 g of lignin and 1 liter of 1,1,2-trichloro- 1,2,2-trifluoroethane solution.
Der Verbrauch an Ausgangsgas (Sauerstoff) wird auf 1 Liter pro Minute eingestellt. Die Eingangsspannung des Ozongenerators (5) wird so eingestellt, daß eine entsprechende Ozonmenge von 20 mg pro Liter Sauerstoff entwickelt wird, das sind 20 Milligramm Ozon pro Minute und Liter Lösungsmittel. Man mißt die Gaskonzentration am Reaktorausgang (1) und trägt diese als Ordinate auf. Man erhält die Kurve von Abbildung 1. Die Sättigung des Bades (in der Kurve durch C gekennzeichnet) wird sehr schnell erreicht (ca. 5 Minuten). Anschließend beobachtet man eine Zwischenphase (2) oder ein Teilstück mit sehr geringer Steigung, in dessen Verlauf man den Ozonverbrauch im Reaktor als sehr konstant betrachten kann. Man erreicht eine stabilde Umformungsreaktion von Lignin in Vanillin und Vanillinsäure. Man kann schätzen, daß diese Reaktion im Beispiel 1,2 Stunden abläuft (bis zum Punkt R).The consumption of starting gas (oxygen) is set to 1 liter per minute. The input voltage of the ozone generator ( 5 ) is set so that a corresponding amount of ozone of 20 mg per liter of oxygen is developed, that is 20 milligrams of ozone per minute and liter of solvent. The gas concentration at the reactor outlet ( 1 ) is measured and plotted on the ordinate. The curve of Figure 1 is obtained. The saturation of the bath (indicated by C in the curve) is reached very quickly (approx. 5 minutes). An intermediate phase ( 2 ) or a section with a very slight gradient is then observed, during which the ozone consumption in the reactor can be regarded as very constant. A stable transformation reaction of lignin into vanillin and vanillic acid is achieved. It can be estimated that this reaction takes 1.2 hours in the example (up to point R) .
Dann wird die Kurve steiler, dies zeigt einen Rückgang des Ozonverbrauches, also eine abnehmende Reaktivität (Bereich B der Kurve): Die Analysen haben gezeigt, daß dieser Bereich einer Oxydation des gebildeten Vanillins zu Vanillinsäure entspricht. Je nach den gewünschten Produkten wird die Reaktion über den Punkt R hinausgeführt oder abgebrochen.Then the curve becomes steeper, this shows a decrease in ozone consumption, that is, a decreasing reactivity (area B of the curve): The analyzes have shown that this area corresponds to an oxidation of the vanillin formed to vanillic acid. Depending on the desired products, the reaction is led past point R or stopped.
Bei Überschreiten von 3 Stunden zeigt sich bei den Analysen ein deutlich vermehrter Abbau des Vanillins, der Vanillinsäure und des Restlignins unter Abgabe von CO₂ in kleine oxydierte Moleküle. Das Verfahren wird also vor Beginn dieses Abbaus beendet. Nach dieser ersten Versuchsserie wird unter den gleichen Bedingungen eine erneute Behandlung mit einer Kontaktdauer von 2,5 Stunden durchgeführt.If 3 hours are exceeded, the analyzes show significantly increased breakdown of vanillin, vanillic acid and of residual lignin with the release of CO₂ in small oxidized molecules. The process is therefore ended before this dismantling begins. After this first series of experiments is carried out under the same conditions a renewed treatment with a contact duration of 2.5 Hours.
Der Ozonisierungsreaktor 1 wird dann entleert und die Suspension durch eine Fritte filtriert. Man erhält ein festes Restmaterial, das analysiert wird und eine Flüssigphase.The ozonization reactor 1 is then emptied and the suspension is filtered through a frit. A solid residual material is obtained which is analyzed and a liquid phase.
Letztere wird einer Destillation unterworfen bis das Lösungsmittel völlig verdampft ist. Dieses wird mit einem Kühlgerät zurückgewonnen.The latter is subjected to distillation until the solvent completely evaporated. This is done with a cooling device recovered.
Am Ende der Destillation wird der Rest, der aus einer viskosen Flüssigkeit besteht, zur Reinigung in 0,1 Liter Ethanol gelöst. Diese Reinigung erfolgt mit einem stark basischen, anionischen, Ionen austauschenden Harz vom Typ "LEWATIT M 504" in Form von Chlorid. At the end of the distillation, the rest is made from a viscous There is liquid, dissolved in 0.1 liters of ethanol for cleaning. This cleaning is done with a strongly basic, anionic, "LEWATIT M 504" ion-exchange resin in the form of Chloride.
Es wird ungefähr 200 g Harz verwendet und die Perkolation erfolgt mit geringem Verlust innerhalb von 2 Stunden. Die an das genannte Harz gebundenen Bestandteile werden anschließend gelöst. indem man das angereicherte Harz mit einer wäßrigen Ethanol-Lösung, die mit Salzsäure angesäuert wurde, eluiert. (Ethanolanteil: 90%; pH=2)Approximately 200 g of resin is used and percolation takes place within 2 hours with little loss. The components bound to the resin mentioned are then solved. by the enriched resin with a aqueous ethanol solution acidified with hydrochloric acid eluted. (Ethanol content: 90%; pH = 2)
Die wiedergewonnene Lösung wird dann durch Hochleistungs- Flüssig-Chromatographie analysiert. Sie enthält ( im alkoholischen Milieu gelöst):The recovered solution is then replaced by high performance Liquid chromatography analyzed. It contains (in alcoholic Milieu solved):
- - 0,5% Vanillin im Verhältnis zum Gewicht des verbrauchten Lignins,- 0.5% vanillin in relation to the weight of the used lignins,
- - 0,2% Vanillinsäure im Verhältnis zum Gewicht des verbrauchten Lignins.- 0.2% vanillic acid by weight of the used lignin.
Das Gesamtgewicht der wiedergewonnen Bestandteile beträgt ungefähr 0,7% des Ausgangslignins.The total weight of the recovered components is approximately 0.7% of the starting lignin.
Darüber hinaus werden die festen, wiedergewonnenen Reststoffe mit Wasser gewaschen. Sie werden mit Infrarotspektroskopie untersucht und es wird eine Elementaranalyse angefertigt. Man stellt fest, daß diese Stoffe aus kaum abgebautem Lignin bestehen, die folgendes (gewichtsbezogener Anteil) enthalten:In addition, the solid, recovered residues washed with water. They are examined with infrared spectroscopy and an elementary analysis is made. One poses found that these substances consist of hardly degraded lignin, which contain the following (weight-related portion):
- - 61,5% Kohlenstoff- 61.5% carbon
- - 5,8% Wasserstoff- 5.8% hydrogen
- - 30,9% Sauerstoff- 30.9% oxygen
Ungefähr 70% des Ausgangsstoffes werden wiedergewonnen.
Funktionalisierungsuntersuchungen (Formylierungs-, Chlorierungs-,
Alkylierungsreaktionen . . .) zeigen, daß die Reaktivität dieses
Lignins bemerkenswert höher ist, als die des Ausgangslignins,
das nicht einer Behandlung unterzogen wurde. Einige Wochen Lagerung
und erneute Untersuchungen zeigen, daß das gewonnene, aktivierte
Lignin seine erhöhte Reaktivität behält.About 70% of the starting material is recovered.
Functionalization studies (formylation, chlorination, alkylation reactions ...) show that the reactivity of this lignin is remarkably higher than that of the starting lignin which has not been subjected to treatment. A few weeks of storage and further examinations show that the activated lignin obtained retains its increased reactivity.
Die Behandlung wird auf dieselbe Weise durchgeführt wie im Beispiel 1 und unter folgenden Bedingungen:The treatment is carried out in the same way as in the example 1 and under the following conditions:
- - Ausgangslignin: identisch, - starting lignin: identical,
- - Gewicht des behandelten Lignins: identisch,- weight of treated lignin: identical,
- - Verbrauch von Ozon: identisch,- consumption of ozone: identical,
- - Bad besteht aus einem Gemisch von 1,1,2-Trichlor- 1,2,2-Trifluor-Ethan und Ethanol, Ethanolgewichtsanteil: 10%- Bath consists of a mixture of 1,1,2-trichloro- 1,2,2-trifluoroethane and ethanol, percentage by weight of ethanol: 10%
- - Volumen des Bades: identisch,- volume of the bath: identical,
- - Behandlungsdauer: 1,5 Stunden.- Duration of treatment: 1.5 hours.
Am Ende der Behandlung stellt man eine verbesserte Vanillin- und Vanillinsäureausbeute fest. Man gewinnt ungefähr 2,7% (Gewichtsanteil) des ursprünglichen Lignins zurück. Diese Verbesserung läßt sich durch eine allmähliche Lösung des gebildeten Vanillins und der Vanillinsäure im Ethanol erklären, die das Gleichgewicht der Reaktion in eine günstige Richtung verlagert. Außerdem scheint sich ein viel größerer Teil des ursprünglichen Lignins im Bad zu lösen, und dies wirkt sich auf die Reaktion günstig aus. Die festen Reststoffe werden im Vergleich (Gewichtsanteil) zum ursprünglichen Lignin zu 60% zurückgewonnen. Die Zusammensetzung des aktivierten Lignins ist genau identisch mit der von Beispiel 1.At the end of the treatment, an improved vanillin and Vanillic acid yield solid. You gain about 2.7% (weight percentage) of the original lignin. This improvement can be achieved by gradually dissolving the vanilla and the vanillic acid in ethanol explain the balance the reaction shifted in a favorable direction. It also seems much more of the original lignin in the bathroom to solve, and this has a favorable effect on the reaction. The solid residues are compared to (by weight) 60% of the original lignin recovered. The composition of the activated lignin is exactly identical to that of example 1.
Dieses Beispiel wird unter denselben Bedingungen durchgeführt wie Beispiel 2, es wird nur die Ausgangsligninmenge im Reaktor verändert:This example is carried out under the same conditions as example 2, only the amount of starting lignin in the reactor changed:
15 g, 30 g, 50 g und 100 g.15 g, 30 g, 50 g and 100 g.
Die nachfolgende Tafel faßt die gewonnenen Ergebnisse zusammen (mit Wiederholung des Ergebnisses von Beispiel 2): The following table summarizes the results obtained (with repetition of the result from example 2):
Im Bereich von 15 g/100 g Ausgangslignin pro Liter liefert die Behandlung zufriedenstellende Ergebnisse, das Optimum liegt bei 30 g/l.The delivers in the range of 15 g / 100 g of starting lignin per liter Treatment satisfactory results, the optimum is included 30 g / l.
Unter 15 g pro Liter ist die Verdünnung zu stark und hat eine Verringerung der Ausbeute zur Folge. Bei über 100 g pro Liter ist die Ligninmenge zu groß, um sich gleichmäßig im Wasser zu verteilen und eine zufriedenstellende Ozonisierung hervorzurufen.Below 15 g per liter the dilution is too strong and has one Resulting reduction in yield. At over 100 g per liter the amount of lignin is too large to be even in the water distribute and cause satisfactory ozonization.
Dieses Beispiel wird unter denselben Bedingungen durchgeführt wie Beispiel 2, es wird das Ethanol-Verhältnis in der Lösung zwischen 10% und 25% verändert. Folgende Ergebnisse wurden gewonnen: This example is carried out under the same conditions as example 2, it will be the ethanol ratio in the solution between 10% and 25% changed. The following results were obtained:
Das Optimum liegt bei einem Wert von 15%. Unter 10% ist die Lösungswirkung zu gering, um die Ausbeute beträchtlich zu verbessern; über 25% beobachtet man ein Absinken der Vanillinausbeute aufgrund einer steigenden Schädigung dieses Bestandteiles oder einer Oxydierung des Vanillins und der Vanillinsäure.The optimum is at a value of 15%. That is below 10% Solution effect too low to considerably improve the yield; A decrease in the vanillin yield is observed above 25% due to increasing damage to this component or an oxidation of the vanillin and the vanillic acid.
Dieses Beispiel wurde unter denselben Bedingungen durchgeführt wie im Beispiel 2, es wurde nur der Ozondurchfluß im Bad pro Minuten und pro Liter Bad verändert. Folgende Ergebnisse wurden gewonnen:This example was carried out under the same conditions As in example 2, only the ozone flow in the bath per minute and changed per liter of bath. The following results were obtained:
Unter 10 Milligramm werden die Behandlungszeiten sehr groß, um akzeptable Ausbeuten zu erreichen. Über 30 Milligramm stellt man einen bemerkenswerten Prozentsatz Abbauverbindungen fest.Treatment times are very long under 10 milligrams to achieve acceptable yields. You put over 30 milligrams a remarkable percentage of mining compounds.
Die Behandlung wird auf dieselbe Weise durchgeführt wie beim Beispiel 1 unter folgenden Bedingungen:The treatment is carried out in the same way as for the Example 1 under the following conditions:
- - Ausgangslignin: identisch,- starting lignin: identical,
- - Gewicht des behandelten Lignins: 15 g- Weight of treated lignin: 15 g
- - Ozonverbrauch: 22,5 mg/l- Ozone consumption: 22.5 mg / l
- - Bad besteht aus einem Gemisch aus 1,1,2- Trichlor-1,2,2-Trifluor-Ethan und Ethanol zu 20%.- Bath consists of a mixture of 1,1,2- Trichloro-1,2,2-trifluoroethane and ethanol to 20%.
Diese Bedingungen sind sehr interessant, da sie eine Vanillinsäureausbeute von 1% und eine Vanillinausbeute von 4,3% ermöglichen, dies bedeutet eine Gesamtausbeute von mehr als 5% aus dem verbrauchten Lignin und eine Wiedergewinnung von mehr als 60% reaktiviertem Lignin.These conditions are very interesting because they yield vanillic acid of 1% and a vanillin yield of 4.3%, this means a total yield of more than 5% from the used lignin and a recovery of more as 60% reactivated lignin.
Claims (13)
- - daß Lignin mit Ozon in einem Lösungsmittelbad aus 1,1,2- Trichlor-1,2,2-Trifluor-Ethan in Kontakt gebracht wird,
- - daß Aldehyde und/oder Phenolsäuren, die sich gebildet haben, anschließend vom Lösungsmittel und vom festen Restlignin getrennt werden.
- that lignin is brought into contact with ozone in a solvent bath made from 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoro-ethane,
- - That aldehydes and / or phenolic acids that have formed are then separated from the solvent and from the solid residual lignin.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8710324A FR2617845B1 (en) | 1987-07-09 | 1987-07-09 | PROCESS OF TREATING LIGNINS FOR THE PRODUCTION OF ALDEHYDES AND / OR PHENOLIC ACIDS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3822628A1 true DE3822628A1 (en) | 1989-01-19 |
Family
ID=9353390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883822628 Withdrawn DE3822628A1 (en) | 1987-07-09 | 1988-07-05 | Process for the treatment of lignin for obtaining aldehyde and/or phenolic acids |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3822628A1 (en) |
FR (1) | FR2617845B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5673860A (en) * | 1995-02-14 | 1997-10-07 | Krupp Polysius Ag | Method and apparatus for comminuting moist mineral material |
EP2438180A2 (en) * | 2009-06-01 | 2012-04-11 | Strategic Enzyme Applications, Inc. | Lignin oxidation and products thereof |
CN106687211A (en) * | 2014-08-08 | 2017-05-17 | 克里斯多夫·杜克 | Compositions and methods for reducing atmospheric ozone levels |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATE299488T1 (en) * | 1998-11-25 | 2005-07-15 | Cambridge Biopolymers Ltd | METHOD FOR MODIFYING CASHEW NUTS SHELL OIL |
BR112014032854A2 (en) * | 2012-07-04 | 2017-06-27 | Basf Se | process for the production of vanillin from a basic aqueous composition comprising vanillin |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE552887C (en) * | 1928-09-27 | 1932-06-18 | Hermann Pauly Dr | Method for the preparation of vanillin |
US2449364A (en) * | 1945-10-15 | 1948-09-14 | Hoffmann La Roche | Process for isolating vanillin |
US3790637A (en) * | 1972-05-04 | 1974-02-05 | American Cyanamid Co | Process for the manufacture of vanillin from sulfite waste liquor |
-
1987
- 1987-07-09 FR FR8710324A patent/FR2617845B1/en not_active Expired
-
1988
- 1988-07-05 DE DE19883822628 patent/DE3822628A1/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Cellulose Them. Technol.20 (1986) 31-50 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5673860A (en) * | 1995-02-14 | 1997-10-07 | Krupp Polysius Ag | Method and apparatus for comminuting moist mineral material |
EP2438180A2 (en) * | 2009-06-01 | 2012-04-11 | Strategic Enzyme Applications, Inc. | Lignin oxidation and products thereof |
EP2438180A4 (en) * | 2009-06-01 | 2013-11-27 | Strategic Enzyme Applic Inc | Lignin oxidation and products thereof |
CN106687211A (en) * | 2014-08-08 | 2017-05-17 | 克里斯多夫·杜克 | Compositions and methods for reducing atmospheric ozone levels |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2617845A1 (en) | 1989-01-13 |
FR2617845B1 (en) | 1989-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2632930B1 (en) | Method for production of lignin | |
DE19916347C1 (en) | Process for separating biomass containing lignocellulose | |
DE4422356C2 (en) | Acetylation process for cellulosic material and manufacturing process for modified wood | |
EP2785728B1 (en) | Process for obtaining low molecular weight lignin (lml) | |
DE2022866A1 (en) | Method of treating cellulosic material | |
EP0325890B1 (en) | Process for treating lignin containing cellulose pulp with ozone | |
DE2541119A1 (en) | PROCESS FOR CLEAVING A RAW MATERIAL CONTAINING POLYSACCHARIDE BY ACID HYDROLYSIS | |
DE2829964C2 (en) | ||
DE2449635A1 (en) | PROCESS FOR THE RECOVERY OF FERMENTABLE SYRUP POWDER AND ALPHA-CELLULOSE FROM XEROPHYTES | |
AT263661B (en) | Process for breaking down wood, bark or other plant materials | |
DE3822628A1 (en) | Process for the treatment of lignin for obtaining aldehyde and/or phenolic acids | |
DE69815354T2 (en) | METHOD FOR RECOVERING FORMIC ACID | |
DE1692879A1 (en) | Hydrogenation process and hydrogenated product | |
DE2644155C2 (en) | Continuous digestion and recovery process for vegetable fiber raw materials for the production of cellulose in organic solvents | |
DE2754991B2 (en) | Process for the production of pulp in the presence of phenolic compounds | |
DE2951177A1 (en) | METHOD FOR PURIFYING DICARBONIC ACIDS PRODUCED BY FERMENTATION | |
DE102015111700A1 (en) | Process for the oxidative, catalytic degradation of biomass | |
DE2310547A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING CELLULOSE FROM LIGNOCELLULOSE STARTING MATERIALS | |
DE2046944A1 (en) | Process for the production of cellulose pulp | |
WO2003025280A1 (en) | Method for separating hemicelluloses out of biomass that contains hemicelluloses | |
DE2814126A1 (en) | Decomposing poly:cyclic contaminants of chlorinated phenol derivs. - by contact with hydrazine and water, opt. accelerated by heating, catalyst or UV light | |
DE3247594C2 (en) | ||
DE532741C (en) | Process for the digestion of vegetable fibers | |
DE304331C (en) | ||
DE1302961B (en) | Use of products that have been manufactured by reacting pulp digester waste liquor with ammonia and oxygen as fertilizers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8130 | Withdrawal |