NO126065B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til å koagulere eller til å overføre kolloidale, i vann suspenderte lignin-partikler til uoppløselig form.

Lignin, som utfelles fra en alkalisk

vannoppløsning ved tilsetning av syrer ved

normal temperatur fåes som en sol som

inneholder partikler av kolloidal størrelse

eller noe større, hvorfor en filtrering går

overordentlig langsomt eller på det nærme-ste er umulig, fordi åpningene stoppes igjen

selv om grovere sorter av filterpapir og fil-terduk anvendes. For å muliggjøre filtrering av slike vanskelig filtrerbare soler er

det vanlig å koagulere ligninet ved tilfør-sel av varme, f. eks. ved oppvarmning av

solen til 95—100° C i ca. 1 minutt samt

derpå følgende avkjøling til ca. 60° C. I

varmen koagulert lignin består av små kuler med en diameter av 1—10 mikron og

disse kuler har ofte tilbøyelighet til å klum-pe seg sammen. En filtrering av i varmen

koagulert lignin resulterer derfor i en hårdt

pakket filterkake. Når en ikke koagulert

ligninoppslemming eller filterkake tørkes

ved romtemperatur, fåes det et blankt,

svart, sprøtt fast legeme, i hvilket ligning-partiklene synes å ha smeltet sammen.

Formålet med oppfinnelsen er ved koagulering uten tilførsel av varme å overføre

utfelt lignin til partikler, som er lett filtrerbare. Dette oppnås derved at suspen-sjoner av ligninpartikler i vann fryses til

fullstendig fast form. Ved den følgende

opptining fåes det en oppslemming, som

inneholder lett filtrerbare ligninpartikler.

Koagulert lignin, som ble fremstilt ved

denne fremgangsmåte, har i hovedsaken

samme kjemiske egenskaper som koagulert

lignin som er fått ved oppvarmning av samme sol eller suspensjon. Flere av de fysikal-

ske egenskaper er derimot tydelig anner-ledes. I varmen koagulert lignin består av små kuler av 1—10 mikron diameter eller av klumper av slike kuler .Ved frysing koagulert lignin består derimot av partikler med flate overflater, som danner vinkel med hver-andre, og partikkelstørrelsen varierer fra 5 til 100 mikron. I varmen koagulert lignin gir en tett pakket filterkake, mens frysekoagulert ligning gir en filterkake som er løst pakket. Ved frysning koagulert lignin har mørkere farge enn varmkoagulert lignin, og det gir et lysere farget filtrat enn det varmekoagulerte lignin. Tørket, frysekoagulert lignin er vanskelig å fukte, mens varmkoagulert lignin fuktes lett. Smelte-punktet for pulverisert.frysekoagulert lignin er imidlertid i hovedsaken det samme som for varmekoagulert lignin, hvilket antyder at hverken oppvarmningen eller nedfrys-ningen under koaguleringen påvirker ligni-nets kjemiske struktur.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan bl. a. anvendes for utfelling av lignin fra biokjemiske oppløsninger og medier. Frysekoagulering av lignin kan således komme til anvendelse for farmaceutiske næringsoppløsninger o. 1., ved hvilke varme-koagulering ikke er mulig. Dessuten er koagulering ved oppvarmning ved atmosfære-trykk ikke mulig f. eks. i slike tilfelle hvor det fåes kalsiumlignin, mens frysekoagulering av kalsiumlignin lett kan gjennom-føres.

Teorien for frysekoagulering har ennu ikke fått noen fullstendig forklaring, men sannsynligvis oppstår koaguleringen ved dannelse av ispartikler, som ved utfrysnin-gen komprimerer og muligvis dehydrerer det vannoppløselige lignin til partikler av kantet form.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal forklares ved de følgende utførelses-eksempler.

Eksempel 1.

10 g INDULIN B, et renset natriumlig-ninsalt, som er fått ved sulfatkoking av sydlig furu (southern pine), løstes i 390 g vann ved at blandingen ble oppvarmet til 80° C. Oppløsningen ble deretter ved 25° C syret til en pH på 1—2 ved tilsetning av 6-N svovelsyre under omrøring. Den erholdte, sure ligninoppslemming ble delt i fire deler, som ble helt i flasker med skrulokk. En flaske ble plasert i fryseboksen i et kjøle-skap, hvor temperaturen var -r- 20° C. En annen flaske ble anbrakt i et kjøleskap hvor temperaturen ble holdt på 2° C. Den tredj e flaske fikk stå ved romtemperatur, og den fjerde ble oppvarmet under omrøring

på en varmeplate til 95° C og ble umiddelbart deretter avkjølet til romtemperatur.

Etter 20 timers forløp ble de to ned-kjølte flasker tatt ut av kjøleskapet. I flasken som hadde stått ved 2° C var ligninet fremdeles suspendert i vann på nøy-aktig samme måte som i den ved romtemperatur oppbevarte flaske. Den frosne lig-ninoppløsning i den ved -h 20° C oppbevarte flaske ble tint opp og oppvarmet til romtemperatur, hvorved ligninet umiddelbart avsatte seg, og det dannedes et klart øvre vannsjikt. Den sure ligninoppslemning som var blitt oppvarmet til 95° C viste seg å ha koagulert, og ligninet hadde avsatt seg på bunnen, men den klare væske var gulaktig, mens den fra den fryste og deretter opp-tinte oppslemming erholdte væske var klart fargeløs.

De tider som behøvdes for filtrering av de forskjellige oppslemninger gjennom en 4,5 cm Buchnertrakt under anvendelse av Arthur H. Thornes filterpapir nr. 5160 var følgende:

Den ovenfor beskrevne fremgangsmåte ble gjentatt med et annet i handelen til-gjengelig lignin, INDULIN A, som var fått ved at svartlut fra sulfatkokning av sydlig furu (southern pine) ble behandlet med kulldioksyd, og det derved utfelte ligninsalt syret med mineralsyre. Det ble oppnådd i hovedsaken samme resultat.

Eksempel 2.

10,0 g av et ved sodaprosessen erholdt lignin som går under handelsnavnet MEA-DOL MRM, oppløstes ved 80° C i 190 ml vann som inneholdt 0,55 g natriumhydroksyd, hvorved man får en 5 pst.s alkalisk ligninoppløsning. Etter avkjøling ble opp-løsningen syret til pH 2 med svovelsyre for utfelling av ligninet.

40 ml av oppslemningen filtreres gjennom en 4,5 cm Buchnertrakt og resten på

filteret ble vasket med vann. Tiden for filtreringen ble notert og den våte filter - kakes vekt bestemt såvel før som etter tørk-ing natten over i en ovn ved 105° C.

60 ml av oppslemningen ble oppvarmet til 95° C på en varmeplate under omrøring og nedkjøltes deretter til 25° C. 40 ml av den erholdte, koagulerte oppslemning ble filtrert gjennom en 4,5 cm Buchnertrakt, og tiden for filtreringen og procentinnholdet av faste stoffer i filterkaken ble bestemt. 100 ml av den sure opplemning ble frosset ved at en temperatur av -f- 20° C ble be-holdt i 20 timer, hvoretter prøven ble opptint til romtemperatur. 40 ml av den fryste koagulerte oppslemning ble filtrert gjennom samme Buchnertrakt, og såvel tiden for filtreringen som prosentinnholdet av faste stoffer i filterkaken ble bestemt. Resultatet av disse forsøk var følgende:

Eksempel 3. 20 g INDULIN A oppløstes sammen med 0,95 g natriumhydroksyd i 380 ml vann ved oppvarmning til kokning. Man fikk en 5 pst.s oppløsning av monoatriumlignin, som ble behandlet med en oppløsning av 3,5 g kalsiumkloriddihydrat i 10 ml vann. Ved denne behandling utfeltes ligninet fullstendig som kalsiumsalt. 40 ml av denne oppslemning ble helt i en 4,5 cm Buchnertrakt, hvorved filtrer-papiret straks ble stoppet igjen. 100 ml av oppslemningen ble oppvarmet til kokning på en varmeplate under om-røring. Oppslemningen ble holdt på koke-punktet i 1 minutt og nedkjøltes derpå til romtemperatur. 40 ml av den således be-handlede oppslemning filtrertes gjennomen 4,5 cm Buchnertrakt, og resten på filteret ble vasket. Tiden for filtreringen ble notert og prosentinnholdet av faste stoffer i filterkaken bestemt ved tørking til fullstendig tørrhet ved 105° C. 100 ml av oppslemningen ble frosset ved -H 20° C i 20 timer og derpå opptint til romtemperatur. 40 ml av den fryste, koagulerte oppslemning ble filtrert gjennom en 4,5 cm Buchnertrakt, og tiden for filtreringen og prosentinnholdet av faste stoffer i filterkaken bestemtes.

100 ml av oppslemningen ble oppvarmet til koking i et minutt, ble deretter nedkjølt og ble tilslutt frosset i 20 timer ved 20° C. Den fryste oppslemning ble opptint til romtemperatur, og 40 ml av den filtrert gjennom en 4,5 cm Buchnertrakt. Tiden for filtreringen og prosentinnholdet av faste stoffer i filterkaken ble bestemt.

Resultatet av disse forsøk fremgår av den følgende tabell:

Det er således tydelig at nedfrysing av en suspensjon av kalsiumlignin er mer effektiv for koagulering av ligninsaltet enn koking i en kort tid. Det bør bemerkes at frysekoagulering av en kokt og delvis koagulert oppslemning ikke er på langt nær like effektiv som frysekoagulering av en ukoagulert oppslemning. Den etter frysekoagulering erholdte filterkake inneholdt bare kantede materialbiter, mens den filterkake, som erholdtes etter varmkoagule-ring med påfølgende frysekoagulering ho-vedsakelig inneholdt et stort antall små kuler og bare et fåtall kantede materialbiter. Tydeligvis forholder det seg slik, at kalsiumligninet, når det en gang er blitt koagulert ved oppvarmning, ikke lenger er i stand til å koagulere ved nedfrysing.

Eksempel 4.

En prøve av oksydert INDULIN A, som for 84 pst.s vedkommende var uoppløselig i aceton, ble oppløst i alkali til en 10 pst.s oppløsning. Oppløsningen ble ved romtemperatur syret til pH 2 og nedfrystes deretter natten over ved -i- 20° C. Etter opptining til romtemperatur viste det seg at det oksyderte lignin hadde koagulert bra og kunne filtreres hurtig. Oksydert lignin er kjent for å være vanskeligere å koagulere ved oppvarmning enn ikke oksydert lignin. Av ovenstående eksempler fremgår, at lignin, som er utfelt fra en alkalisk vann-oppløsning, enten ved syring til pH 2 eller noe derover, f. eks. pH 2—4, eller ved dannelse av et i vann uoppløselig salt, som kal-siumsaltet, kan koaguleres ved at en suspensjon av ligninsaltet i vann nedfryses. Denne fremgangsmåte for gjennomføring av en koagulering er ovenfor blitt sammen-liknet med den tidligere anvendte metode, å oppvarme ligninoppslemningen. Utbyt-tene blir i begge tilfelle omtrent de samme. Som det fremgår av eksempel 1, er imidlertid filtreringstiden for det frysekoagu-lerte lignin vesentlig kortere enn den tid som kreves for filtrering av varmkoagulert lignin. Også når et lignin er blitt fil-rert uten foregående koagulering — en meget langsom operasjon — viser det seg at den således erholdte filterkake, hvis den nedfryses til ^-20° C og deretter opptines, består av ligninpartikler av samme type som fåes i de forskjellige ovenfor angitte eksempler, dvs. hurtigfiltrerende. Ved en sådan arbeidsmåte viste det seg, at fra 80 pst. og opp til mer enn 90 pst. av vannet i den ukoagulerte ligninkake ble fjernet ved nedfrysingen, opptiningen og den for-nyede filtrering. Man har forsøkt å frem-stille slikt lignin ved nedfrysing av vanlig karbonatisert svartlut med en pH på 9,75. Men herved ble det ikke oppnådd noen koagulering, tydeligvis på grunn av at den store mengde salt i luten bevirket at en del av væsken ikke frøs.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan

med fordel komme til anvendelse for kla-ring av forvarme følsomme, farmasøytiske oppløsninger på den måte, at ligninet først løses opp, hvorpå ligninoppløsningen syres dg den syrede oppløsning nedfryses til fast form og deretter opptines for frigjøring av det koagulerte lignin. Dette kan derpå av-filtreres sammen med medrevet eller ad-sorbert materiale.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til å koagulere eller til å overføre kolloidale, i vann suspenderte ligninpartikler, til uoppløselig form karakterisert ved at suspensjonen nedfryses tii fullstendig fast form for å bevirke at lig-ninpartiklene koagulerer ,og deretter opptines så det fås en oppslemming, som inneholder ligninpartikler i en lett filtrerbar form.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at det kolloidale lignin behandles i form av en sur forbindelse.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at det kolloidale lignin behandles i form av sitt kalsiumsalt.

4. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved, at den kolloidale vann-suspensjons pH først reguleres til en verdi av 1—4.