TR2022012045T2 - Modified sulfuric acid and uses thereof - Google Patents

Abstract

An aqueous composition comprising: sulfuric acid; a compound comprising an amine moiety; a compound comprising a sulfonic acid moiety; and a peroxide. Said composition being capable of delignifying biomass.

Description

TARIFNAME MODIFIYE EDILMIS SÜLFÜRIK ASIT VE KULLANIMLARI BULUSUN SAHASI Mevcut bulus, bununla sinirli olmamak üzere biyokütlenin delignifikasyonu gibi oksidasyon araciligiyla organik materyalin ayristirilmasinda faydali bir yöntem ve bilesime, genis bir örnek olarak daha spesifik olarak kraft prosesinin mevcut durumda yürütüldügü kosullardan daha optimal kosullar altinda bunlarin gerçeklestirilmesine yönelik bir yöntem ve bilesime yöneliktir. BULUSUN ALTYAPISI Kagit üretimindeki ilk adim ve en enerji yogun adim, hamurun üretilmesidir. Bununla beraber hamuru yapmak üzere kullanilan su, odun ve diger bitki materyalleri üç ana bilesen içerir: selüloz lifler; lignin; ve hemiselüloz. Hamur yapiminin birincil amaci, ligninden liflerin ayirilmasidir. Lignin, tüm lifleri bitki içerisindeki bir arada tutmak üzere mecazen bir harç olarak hareket eden üç boyutlu bir polimerdir. Bitmis hamurdaki varligi istenmez ve bitmis ürüne herhangi bir sey eklemez. Odunun hamur haline getirilmesi, yongalar, saplar veya diger bitki parçalari gibi lif kaynaginin hacimli yapisinin bütünü olusturan liflere parçalanmasina refere eder. Selüloz lifler, kagit yapimi söz konusu oldugun en çok istenen bilesendir. Hemiselüloz, rastgele amorf polimerik bir yapiyi olusturan çesitli seker monomerlerinden olusan daha kisa dallanmis bir karbohidrat polimerdir. Bitmis hamurda hemiselüloz varligi, kagit sertligi için selüloz kadar kritik degildir. Bu ayrica biyokütle dönüsümü için de geçerlidir. Zorluklar benzerdir. Sadece istenen sonuç farklidir. Biyokütle dönüsümü, istenen bir sonuç olarak monokarbohidratlari daha fazla parçalarken bir hamur & kagit prosesi normal olarak lignin çözünmesinden hemen sonra durur. Odun hamuru veya odunsu biyokütlenin hazirlanmasina yönelik iki ana yaklasim mevcuttur: mekanik islem ve kimyasal islem. Mekanik islem veya hamur yapma islemi genel olarak odun yongalarinin fiziksel olarak parçalanmasindan ve dolayisiyla selüloz liflerinin bunlari birbirinden ayirmak üzere parçalanmasindan olusur. Bu yaklasimin dezavantajlari sunlari içerir: kirilmis veya hasar görmüs selüloz lifler, dolayisiyla selüloz lifler üzerindeki daha kisa lifler; ve lignin kontaminasyonu veya kalinti, dolayisiyla nihai ürünün yabanci maddelerinin sunulmasi veya arkada birakilmasi. Bu proses ayrica büyük miktarda enerji tüketir ve yüksek basinç, asindirici kimyasallar ve gerekli isi nedeniyle sermaye yogundur. Kimyasal hamur yapimina dahil edilen birkaç yaklasik veya proses mevcuttur. Bunlar genellikle lignin ve hemiselülozun suda çözülebilir moleküllere parçalanmasina odaklanir. Bu noktada parçalanan bu bilesenler, selüloz liflerine hasar verilmeden ikinci belirtilenin yikanmasi ile selüloz liflerinden ayrilir. Tipik olarak yüksek miktarlarda isi gerekli oldugundan kimyasal proses mevcut durumda enerji bakimindan da yogundur; ve birçok durumda ayrica prosese verimsizlikler ve maliyetler ekleyen ajitasyon veya mekanik müdahale gerektirir. Hamur yapiminin kimyasal açilarini çesitli bir ölçüde mekanik hamur yapim açilari ile kombine eden hamur yapimi veya muamele yöntemleri mevcuttur. Birkaç isim vermek gerektiginde termomekanik hamur yapimi (ayrica yaygin sekilde TMP olarak refere edilir) ve kimyasal termomekanik hamur yapimi (CTMP) göz önünde bulundurulmalidir. Her bir genel hamur yapim yöntemi ile saglanan avantajlarin seçimi yoluyla islemler, hamur yapim isleminin mekanik açisinin gerekli gördügü enerji miktarini azaltmak üzere tasarlanir. Bu ayrica bu kombinasyon hamur yapim yaklasimlarina tabi tutulan liflerin mukavemetini veya çekme mukavemeti parçalanmasini dogrudan etkileyebilir. Genel olarak bu yaklasimlar, daha sonra tipik olarak lifleri ayirmak üzere mekanik islemi takip eden kisaltilmis kimyasal islemi (geleneksel özel kimyasal hamur yapimina kiyasla) içerir. Kagit üretimi için hamur yapmak üzere en yaygin proses kraft prosesidir. Kraft prosesinde odun yongalari, neredeyse tamamen saf selüloz lifler olan odun hamuruna dönüstürülür. Çok adimli kraft prosesi, odun yongalarinin emprenye edildigi / kimyasal bir solüsyon ile isleme tabi tutuldugu bir birindi adimdan olusur. Bu, odun yongalarinin suya batirilmasi ve daha sonra bunlarin buhar ile ön isitilmasi yoluyla yapilir. Bu adin, odun yongalarini sisirir ve bunlarin içinde bulunan havayi disari çikarir ve havayi sivi ile degistirir. Bu, kraft prosesinden ortaya çikan bir yan ürün olan siyah likörü üretir. Su, lignin kalintilari, hemiselüloz ve inorganik kimyasallari içerir. Beyaz likör, sodyum hidroksit ve sodyum sülfit içeren güçlü bir alkalin solüsyonudur. Odun yongalari, çesitli kimyasal solüsyonlara batirildiginda pisirme islemine tabi tutulurlar. Odun yongalarindaki delignifikasyonu gerçeklestirmek üzere pisirme islemi, 176 °C'ye ulasan sicakliklarda birkaç saatte gerçeklestirilir. Bu sicakliklarda lignin, suda çözünür parçalari saglamak üzere parçalanir. Geri kalan selülozik lifler, toplanir ve pisirme adimindan sonra yikanir. US patent numarasi 5,080,756, gelistirilmis bir kraft hamur yapim prosesini açiklar ve bir geri kazanma firininda dehidrasyon, piroliz ve indirgemeye tabi tutulan toplam sülfür içerigi bakimindan zenginlestirilmis bir karisim saglamak üzere organik madde içeren harcanmis konsantre bir sülfürik asit bilesiminin bir kraft geri kazanim sistemine eklenmesi ile karakterize edilir. Sülfürik asit bilesiminin organik maddesi, firinda gerçeklesen oksidasyon ve indirgeme reaksiyonlarini kolaylastirmak üzere yüksek isi seviyelerinin kolay sekilde sürdürülmesini saglayan bir termal enerji kaynagi olarak özellikle faydalidir, dolayisiyla hamur yapimi için uygun pisirme likörünün hazirlanmasi için kullanilan sülfit olusumu ile sonuçlanir. Ayrica peroksimonosülfürik asit (H2805) olarak bilinen karo asit bilinen en güçlü oksidanlardan biridir. Karo asidin hazirlanmasina yönelik bilinen birkaç reaksiyon mevcuttur ancak en basitlerinden biri, sülfürik asit (HzSO4) ile hidrojen peroksit (HzOz) arasindaki reaksiyonu içerir. Karo asidin bu yöntemde hazirlanmasi, birinin degerli bir agartma ajani ve oksitleyici olan ilave bir reaksiyon potasyum monopersülfat (PMPS) saglamasina olanak tanir. Karo asidi, bilinen birkaç faydali uygulamaya sahipken dikkate deger bir kullanimi odunun delignifikasyonudur. Biyoyakit üretimi, kraft prosesi için bir baska potansiyel uygulamadir. Biyoyakit üretiminin mevcut dezavantajlarindan biri, karbohidratlari makul sekilde etkili bir proseste yakita dönüstürmek amaciyla gida derecesinde bitki parçalarinin (tohumlar gibi) kullanimini gerektirmesidir. Karbohidratlar, kraft prosesinde gida derecesinde olmayan biyo kütlenin kullanimi ile selülozik liflerden elde edilebilir; ancak delignifikasyon için kraft prosesinin enerji yogun yapisi, bunu ticari olarak daha az uygulanabilir bir seçenek haline getirir. Bir bitki bazli kimyasal kaynak döngüsünü olusturmak amaciyla inan gida üretimi ile rekabet etmeyen bitki bazli besleme stoklarini kullanabilen enerji etkili proseslere yönelik ihtiyaç büyüktür. Kraft hamur yapim prosesi, dünyada en yaygin sekilde kullanilan kimyasal hamur yapim prosesiyken asiri miktarda enerji yogundur ve örnegin hamur üretim tesisleri etrafina yayilan önemli boyuttaki kokular veya bu noktada birçok hamur ve kagit üretim yetki sinirlari içerisinde yüksek derecede düzenlenen genel emisyonlar gibi diger dezavantajlara sahiptir. Mevcut çevresel zorluklar, uygulanan emisyon masraflari ile birlikte ekonomik zorluklar ve iklim degisiklikleri isiginda mevcut hamur yagim proseslerinin optimize edilmedi istenmektedir. Üretimi sirasinda çevreye mevcut önemli zararlar olmaksizin en azindan lineer kalitede liflerin saglanmasi amaçlanir. Buna uygun olarak herhangi bir ek sermaye masraflari olmaksizin mevcut durumda kullanimda olana karsi düsük sicakliklar ve basinçlar altinda hala odun maddesi üzerinde delignifikasyonu gerçeklestirebilen bir bilesime ihtiyaç duyulur. BULUSUN KISA AÇIKLAMASI Mevcut bulusun bir açisina göre asagidakileri içeren aköz asidik bir bilesim saglanir: - sülfürik asit; - bir amin kismi içeren bir bilesik; - bir sülfonik asit kismini içeren bir bilesik; ve - bir peroksit. Mevcut bulusun bir açisina göre asagidakileri içeren aköz asidik bir bilesim saglanir: - sülfürik asit; - bir amin kismi içeren bir bilesik; - bir sülfonik asit kismini içeren bir bilesik; ve burada sülfürik asit ve bir amin kismi içeren söz konusu bilesik ve bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, 1:1:1'den daha az olmayan bir molar oranda bulunur. Tercihen sülfürik asit ve bir amin kismi içeren söz konusu bilesik ve bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, 28:1:1 ila 2:1:1 araligindaki bir mol oraninda bulunur. Daha çok tercihen sülfürik asit ve bir amin kismi içeren söz konusu bilesik ve bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, 24:1:1 ila 3:1:1 araligindaki bir mol oraninda bulunur. Tercihen sülfürik asit ve bir amin kismi içeren söz konusu bilesik ve bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, 20:1:1 ila 4:1:1 araligindaki bir mol oraninda bulunur. Daha çok tercihen sülfürik asit ve bir amin kismi içeren söz konusu bilesik ve bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, 16:1:1 ila 5:1:1 araligindaki bir mol oraninda bulunur. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre sülfürik asit ve bir amin kismi içeren söz konusu bilesik ve bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, 12:1:1 ila 6:1:1 araligindaki bir mol oraninda bulunur. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir amin kismi içeren söz konusu bilesik ve bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, 2:1 ila 1:2 araligindaki bir mol oraninda bulunur. Mevcut bulusun tercih edilen bir baska düzenlemesine göre bir amin kismi içeren söz konusu bilesik ve bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, 3:1 ila 1:3 araligindaki bir mol oraninda bulunur. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir amin kismi içeren söz konusu bilesik ve bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, 4:1 ila 1:4 araligindaki bir mol oraninda bulunur. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir amin kismi içeren söz konusu bilesik ve bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, 5:1 ila 1:5 araligindaki bir mol oraninda bulunur. Ayrica tercihen bir amin kismi içeren söz konusu bilesik, 300 g/mol"ün altinda bir moleküler agirliga sahiptir. Ayrica tercihen bir amin kismi içeren söz konusu bilesik, 150 g/mol"ün altinda bir moleküler agirliga sahiptir. Daha çok tercihen bir amin kismi içeren söz konusu bilesik, bir primer amindir. Hatta daha çok tercihen bir amin kismi içeren söz konusu bilesik, bir alkanolamindir. Hatta daha çok tercihen bir amin kismi içeren söz konusu bilesik, bir tersiyer amindir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre alkanolamin, sunlardan olusan gruptan seçilir: monoetanolamin; dietanolamin; trietanolamin; ve kombinasyonlari. Tercihen alkanolamin, trietanolamindir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir sülfonik asit içeren bilesik, sunlardan olusan gruptan seçilir: alkilsülfonik asitler burada alkil gruplari, C1-C6 araligindadir ve lineer veya dallanmistir; ve kombinasyonlari. Tercihen bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, sunlardan olusan gruptan seçilir: metansülfonik asit; etansülfonik asit; propansülfonik asit; 2-propansülfonik asit, izobütilsülfonik asit; t- bütilsülfonik asit, bütansülfonik asit; izo-pentilsülfonik asit; t-pentilsülfonik asit; pentansülfonik asit; t-bütilhekzansülfonik asit; ve kombinasyonlari. Daha çok tercihen bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, metansülfonik asittir. Mevcut bulusun bir açisina göre odun gibi biyokütlenin delignifikasyonunda kullanima yönelik aköz bir bilesim saglanir, burada söz konusu bilesim asagidakileri içerir: - sülfürik asit; - bir amin kismi içeren bir bilesik; - bir sülfonik asit kismini içeren bir bilesik; ve - bir peroksit. burada sülfürik asit, bir amin kismi içeren bilesik; ve bir sülfonik asit kismi içeren bilesik, 2:1 :1 ila 30:1:1 araligindaki bir mol oraninda bulunur. Mevcut bulusun bir açisina göre biyokütleden (diger bir ifadeyle bir bitki kaynagi) selülozun parçalanmasinda kullanima yönelik aköz bir bilesim saglanir, burada söz konusu bilesim asagidakileri içerir: - bilesimin toplam agirliginin agirlikça %20 - 70"inde sülfürik asit; - bir amin kismi içeren bir bilesik; - bir sülfonik asit kismini içeren bir bilesik; ve - bir peroksit; burada sülfürik asit, bir amin kismi içeren bilesik; ve bir sülfonik asit kismi içeren bilesik, 2:1 :1 ila 30:1:1 araligindaki bir mol oraninda bulunur. Tercihen peroksit, hidrojen peroksittir. Mevcut bulusun bir açisina göre biyokütle / bitki materyalinin delignifikasyon yöntemi saglanir, söz konusu yöntem asagidakileri içerir: - selüloz lifleri ve lignin içeren söz konusu bitki materyalinin saglanmasi; - söz konusu bitki materyalinin asagidakileri içeren bir bilesime maruz birakilmasi: o bilesimin toplam agirliginin agirlikça %20 - 70'inde sülfürik asit; o bir amin kismi içeren bir bilesik; o bir sülfonik asit kismini içeren bir bilesik; söz konusu bitki materyali üzerinde bulunan Iigninin büyük ölçüde tümünü uzaklastirmak üzere gerekli bir zaman periyodu boyunca. Tercihen bilesim ayrica bir peroksit içerir. Tercihen bir sülfonik asit içeren bilesik, sunlardan olusan gruptan seçilir: alkilsülfonik asitler burada alkil gruplari, C1-C6 araligindadir ve lineer veya dallanmistir; ve kombinasyonlari. Tercihen bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, sunlardan olusan gruptan seçilir: metansülfonik asit; etansülfonik asit; propansülfonik asit; 2- propansülfonik asit, izobütilsülfonik asit; t-bütilsülfonik asit, bütansülfonik asit; izo- pentilsülfonik asit; t-pentilsülfonik asit; pentansülfonik asit; t-bütilhekzansülfonik asit; ve kombinasyonlari. Daha çok tercihen bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, metansülfonik asittir. Tercihen bir amin kismi içeren söz konusu bilesik, 300 g/mol"ün altinda bir moleküler agirliga sahiptir. Daha çok tercihen bir amin kismi içeren söz konusu bilesik, 150 g/mol'ün altinda bir moleküler agirliga sahiptir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bilesim, 1'den daha az bir pH degerine sahiptir. Mevcut bulusun tercih edilen bir baska düzenlemesine göre bilesim, 0.5'ten daha az bir pH degerine sahiptir. Bulusçular, odun materyali / odunsu hamur (örnegin bununla sinirli olmamak üzere odun yongalari) gibi biyokütlenin delignifikasyonunun, geleneksel kraft hamur yapim prosesi sirasinda kullanilanlardan büyük ölçüde daha düsük sicakliklarda meydana gelebildigini kesfetmistir. Aslinda mevcut bulusa göre tercih edilen bilesimler ile oda sicakliginda gerçeklestirilen deneylerin selüloz liflerini mevcut hale getirmek üzere odun yongalarinda bulunan lignini parçaladigi gösterilmistir. Mevcut bulasa göre bir yöntemin tercih edilen bir düzenlemesine göre bir odun numunesi, mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir bilesime maruziyet üzerinde 30°C'de çözünmüstür. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre mevcut bulusun tercih edilen bir bilesimi içeren bir yöntemin uygulanmasi ile mevcut hamur delignifikasyonuna katilan enerji girdi maliyetleri büyük ölçüde azaltilabilir. SEKILLERIN KISA AÇIKLAMASI Bulus, ekli sekil ile baglantili olarak bulusa ait çesitli düzenlemelerin asagidaki açiklamasi göz önüne alinarak daha kapsamli sekilde anlasilabilir, burada: Sekil 1, geçen sürenin 1 dakika oldugu mevcut bulusa göre bir bilesim içerisinde bir odun yongasinin çözünmesinin bir fotografidir; ve Sekil 2, geçen sürenin 24 saat oldugu mevcut bulusa göre bir bilesimin içerisinde bir odun yongasinin çözünmesinin bir fotografidir. BULUSUN AÇIKLAMASI Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre aköz asidik bir bilesimin kullanilmasi ile gerçeklestirilen deneyler, odun yongalarinin, kontrollü reaksiyon kosullari altinda delignifikasyon geçirebildigini ve selülozun parçalanmasini ortadan kaldirabildigi veya en azindan en aza indirebildigini göstermistir. Parçalanmanin selüloz üzerinde kontrolsüz bir asit saldirisinin ve bunun lekelenmesinin sembolü olan selülozun koyulasmasi veya karbonizasyon (karbon siyahina dönüsme) anlamina geldigi anlasilir. Tercihen bir amin kismini içeren bilesik ve bir sülfonik asit kismini içeren bilesik, 1:1 oraninda bulunur. Sülfürik asit varliginda birlikte modifiye edilmis bir sülfürik asit olarak hareket eden bilesiklerin bir koordinasyonu oldugu görülür. Bu baglamda bir amin grubu ile birlikte bir sülfonik asit grubunun varligi, bu modifiye edilmis asidin parçasini olusturdugu düsünülür. Modifiye edilmis asidin mukavemeti, bir amin kismini içeren bilesigin ve bir sülfonik asit kismini içeren bilesigin molleri ile sülfürik asidin molleri ile gösterilir. Burada 6:1:1 molar oranda sülfürik asit içeren bir bilesim: bir amin kismi içeren bilesik: bir sülfonik asit kismi içeren bilesik, 28:1:1 molar oranda ayni bilesenlerin bir bilesiminden çok daha az reaktif olacaktir. Ayrica bir amin kismini içeren bilesik ile bir sülfonik asit kismini içeren bilesik arasindaki oranin, bütün bilesimin reaktivitesi üzerinde fark edilebilir bir etki olmaksizin, diger bir ifadeyle sülfürik asit varligina koyuldugunda 0.5:1 ve 2:1 araliginda degiskenlik gösterebildigi not edilmistir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir bilesim kullanilarak odunun delignifikasyonu gerçeklestirildiginde proses, geleneksel kraft hamur yapim prosesinde kullanilan sicakliklardan büyük ölçüde daha düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Avantajlar oldukça fazladir, burada birkaçi su sekildedir: kraft hamur yapim prosesi, delignifikasyon prosesini gerçeklestirmek amaciyla 176 - 180°C civarinda sicakliklar gerektirir, mevcut bulusa göre prosesin tercih edilen bir düzenlemesi, odunu çok daha düsük sicakliklarda, hatta 20 °C kadar düsükte delignifiye edebilir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, O°C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 10°C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 30°C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Mevcut bulusun tercih edilen bir baska düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 40°C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Mevcut bulusun tercih edilen yine bir baska düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 50°C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Mevcut bulusun tercih edilen yine bir baska düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 60°C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Diger avantajlar sunlari içerir: düsük enerji girdisi; emisyonlarin azalmasi ve azalmis sermaye masraflari; düsük baskim; daha düsük kapatma / geriye dönüstürme maliyetleri; ayrica geleneksel kraft hamur yapim bilesimlerine kiyasla HSE avantajlari mevcuttur. Yukarida tercih edilen düzenlemelerin her birinde proseslerin gerçeklestirildigi sicaklik, mevcut enerji yogun kraft prosesinden büyük ölçüde daha düsüktür. Ek olarak kraft prosesi, baslangiçta sermaye yogun, tehlikeli, sürdürülmesi pahali olan odunun deliginifikasyonunu gerçeklestirmek üzere yüksek basinç kullanir ve iliskili tersine çevirme maliyetlerine sahiptir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, atmosferik basinçta gerçeklestirilebilir. Bu dolayisiyla basinç kaplari / sindiriciler gibi oldukça özel ve pahali endüstriyel ekipmana yönelik ihtiyaci ortadan kaldirir. Ayrica odunun birçok parçasinda delignifikasyon birimlerinin uygulanmasina olanak tanir burada bir kraft tesisinin uygulanmasi çesitli nedenlerden dolayi daha önceden uygulanamaz olacaktir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir prosesin geleneksel kraft prosesine göre avantajlarindan bazilari, ikinci bahsedilen için isi / enerji gereksinimi sadece büyük bir kirlilik kaynagi degil ayni zamanda büyük ölçüde ortaya çikan ürünün pahali olmasi ve yüksek baslangiç sermaye gereksinimlerine sahip olmasinin nedeni oldugundan önemlidir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir prosesin uygulanmasindaki enerji tasarruflari, daha düsük fiyatli bir hamurda ve tümü için hem ani bir etkiye hem de uzun süreli çok jenerasyonlu faydaya sahip olan çevresel faydalarda yansitilacaktir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir prosesin tam veya kismi uygulamasinda ilave maliyet tasarruflari, yüksek sicaklikli ve yüksek basinçli hamur sindiricilerin çalismasi için kisitlayici düzenlemelerin yoklugunda veya minimizasyonunda bulunabilir. Mevcut bulusa göre bilesimin tercih edilen bir düzenlemesi, bir odun yongasini delignifiye etme gücünü belirlemek üzere test edilmistir. Deneyler, yaklasik olarak 0.2 g odun ve yaklasik olarak 20 g solüsyon kullanilarak tamamlanmistir. Karisim, 30 °C"lik bir sicaklikta 200 rpm'de karistirilmistir. Sekiller 1 ve 2, mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir bilesimin varliginda iki odun yongasinin çözünmesini gösterir. Söz konusu tercih edilen düzenlemeye göre bilesim, 6:1:1 oraninda sülfürik asit ve monoetanolamin ve metansülfonik asit içerir. Solüsyonun 1 dakika sonra hala berrak oldugunun belirtilmesi önemlidir (bakiniz Sekil 1). Bir sülfürik asit bilesimi zaten selülozun karbon siyahina parçalanmasinin göstergesi olan renk degistirme belirtilerine sahiptir. Aslinda solüsyon, 24 saat süren bütün deney boyunca berrak kalir (bakiniz Sekil 2). 24 saat sonra solüsyon, kristalin selüloz paketleri intakt (veya büyük ölçüde intakt) muhafaza edilirken odun yongasinda bulunan ligninin tümünü çözmeyi basarmistir. Bu, selüloz korunurken lignini spesifik olarak hedef olan orta oksidize edici bir bilesimin kanitidir. Yukaridaki deney, mevcut bulusa göre tercih edilen bilesimin bitki materyalini delignifiye etmek üzere sadece yeterli bir çözünen asit saglamaz ayni zamanda operatörler için potansiyel olarak daha yüksek verim ile sonuçlanarak böylece çalisanlara, yüklenicilere ve kamuya yönelik emisyonlari ve riskleri azaltirken kararliligi artirarak en sonunda selülozik materyalin karbon siyahi kalintisina parçalanmasin kontrol edilmesinde degerli olduguna dair belirgin bir göstergedir. Ek delignifikasyon deneyleri Sülfürik asit, metansülfonik asit (MSA), trietanolamin (TEOA) ve hidrojen peroksit, artan MSA ve TEOA konsantrasyonlari ile karistirilmistir ve reaksiyon ölçüsü üzerindeki molar oranlardaki varyasyon etkinligini degerlendirmek üzere ortam kosullarinda bir gece biyokütle (odun yongalari) ile reakte edilmistir. Kontrol testleri, biyokütle yerine eklenen sadece selüloz veya sadece kraft lignin ile ilgili karisimlar için yapilmistir. Ticari olarak temin edilebilir lignin (Sigma-Aldrich; Lignin, kraft; Prod# 471003), testte bir kontrol olarak kullanilmistir. Ticari olarak selüloz (Sigma-Aldrich; Selüloz, lifler (orta); Prod# C6288) ayrica testte bir kontrol olarak kullanilmistir. Her bir harmanin kati fazi, 20 saatlik reaksiyon süresinden sonra filtrelenmistir, su ile durulanmistir ve sabit agirliga kadar 45°C"de bir firinda kurutulmustur. Etkili bir harman, tüm lignini çözmelidir ve selülozu mümkün oldugunca intakt birakmalidir. Deneylerin sonuçlari asagida Tablo 1'de belirtilir. Tablo1-20 saatlik reaksiyon süresinden sonra katilarin geri kazanimi (baslangiçtaki kütle %'si) Harman Odun Lignin kontrolü Selüloz kontrolü (reaksiyondan (reaksiyondan (reaksiyondan agirlikça %) agirlikça %) %) Sülfürik asit (kullanilan %96 konsantrasyon) ila MSA ila TEOA'nin hidrojen perokside (%30 solüsyon olarak) 28:1:1:28 oranina sahip bir harman, odun ve selülozdan agresif oldugunu ve selülozu çok fazla depolimerize ettigini gösterir. Herhangi bir lignin geri kazanilmamistir, bu, istenen sonuçtur. MSA/TEOA geciktirici karisiminin konsantrasyonu, asit ve peroksit konsantrasyonunun onda birine artirildiginda yine de selüloz, artik çok fazla saldiriya ugramaz. Selülozun %89"u bu harman ile geri kazanilabilir. Geciktirici konsantrasyonun asit/peroksit konsantrasyonunun yarisina artirilmasi, biyokütlenin parçalanmasini çok daha az istenen dereceye yavaslatir. Odun kütlesinin %55"i ve selülozun %92"si geri kazanilabilir ancak Iigninin %22"si solüsyon içine alinmaz. :1:1:1O olan molar bir oranda bir HZSO4 : TEOA: MSA: H202 harmani kullanilan Kesikli Proses Kesikli bir proses, daha önce açiklanan bilesim ve prosesi ölçeklendirmek amaciyla gerçeklestirilmistir. Kesikli bir prosesin hazirlanmasi için 3,409g sülfürik asit (%93), trietanolalin eklenmistir. Karisim 100 RPM"de karistirilmistir. Modifiye aside 3,665g hidrojen peroksit solüsyonu (%29) yavas bir sekilde eklenmistir (1 ila 1.5 saat boyunca). Reaktör, üretilen isiyi dagitmak üzere dondurulmustur böylece harmanin sicakligi, 40°C'yi asmaz. Hidrojen peroksidin eklenmesinden sonra reaktör sistemi, ortam sicakliginda (yaklasik 30 dakika) dengelenmeye birakilmistir. Molar harman orani (ekleme sirasiyla) 10:1:1:10 seklindedir. Reaktöre 400 g boyutlarina göre siralanmamis odun yongalari (talas) yavas sekilde eklenmistir. Sicaklik yükselisi gözlenmistir. Reaktör sicakligi, 55°C"ye ulastiginda reaktör, 26°C"lik bir sicakliga kadar sogutulmustur. Bundan sonra sogutma artik gerekli degildir. Reaksiyon, 20 saatte gerçeklestirilmistir, daha sonra reaksiyon karisimi, 20um"lik bir Teflon filtre yapragi olan bir filtre sistemine transfer edilmistir. Filtrat atilmistir ve geri kalan filtre keki, çözünmüs kimyasallar, yaklasik 6 olan bir pH degerine ulasana kadar 121 su ile yikanmistir. Filtre keki, bir gece firinda kurutulmustur (45°C). Eklenen biyokütle ile karsilastirilan selüloz verimi %43.2'dir. Ortaya çikan selülozun hidrokarbon içerigi, %94.4 olacak sekilde belirlenmistir, bu da bir karsilastirma olarak kullanilan Sigma-Aldrich selüloz lot# WXBC9745V - %95.? standardina yakindir. Su içerigi, %1.70 olacak sekilde belirlenmistir, bu da bir karsilastirma olarak kullanilan Sigma-Aldrich selüloz lot# WXBC9745V - %3 standardina yakindir. Kappa# = 0, bu da, numunede kalan herhangi bir lignin olmadigi anlamina gelir. X-isini kirinimi, numune üzerinde gerçeklestirilmistir ve görünür kristalligin %582 oldugunu gösterir, bu da, daha önce test edilen sayilar ile ayni hizadir ve Aldrich'ten elde edilen ticari selüloz, %629 oldugu ölçülmüstür. Gerçeklestirilen taramali elektron mikroskopisi oldukça yüksek bir lif içerigine sahip bir materyali gösterir. Odun hamurundan glikozu saglamak üzere bir yöntem, mevcut proses için önemli bir gelisme sunar, burada bunun dönüsümü kimyasal ve enerji bakimindan yogundur; maliyetlidir, emisyon bakimindan yogundur ve özellikle genis ölçekli islemlerde yüksek derecede etkili sonuçlar ile sonuçlanmazken tehlikelidir. Odunu delignifiye edebilen ancak ayrica operatörün artmis güvenlik ve azalmis toplam maliyet ile birlikte daha yüksek etkinlikler ve verimler ile sonuçlanarak bunu karbon siyahina parçalamak yerine selülozu korumak amaciyla bazi kontrolleri yapmasina olanak taniyabilen bir bilesimin kullanilmasi istenebilir. Mevcut bulusa ait yöntemin tercih edilen bir düzenlemesine göre ligninin ayrilmasi gerçeklestirilebilir ve ortaya çikan selüloz lifler, glikoz monomerleri saglamak üzere ayrica islenebilir. Glikoz kimyasi, bunlarla sinirli olmamak üzere birkaç isim vermek gerekirse diasetonid, ditiyoasetal, glukosid, glukal ve hidroksiglukal dahil yaygin sekilde kullanilan kimyasallarin hazirlanmasinda bir baslangiç blogu olarak dahil birçok kullanima sahiptir. Mevcut bulusun tercih edilen bir baska düzenlemesine göre bilesim, su islemi, su saflastirma ve/veya su desalinasyonunda kullanilanlar gibi oksidasyon araciligiyla organik materyali dekompoze etmek üzere kullanilabilir. Bunun bir örnegi, filtrasyon membranlari üzerindeki alglerin uzaklastirilmasidir (diger bir ifadeyle yikim). Bu tür membranlar oldukça pahali olabildiginden bunlarin mümkün oldugunca uzun süre kullanilmasi gereklidir. Ancak zamanla üzerinde biriken organik maddeyi uzaklastirma zorlugu göz önüne alindiginda bunu etkili sekilde ve membrana mümkün oldugunca az zarar ile yapmak için yeni yaklasimlar gereklidir. Mineral asitler çok güçlüdür ve organik maddeyi uzaklastirirlarken filtrasyon membranlarina zarar verecektir. Mevcut bulusun tercih edilen bir bilesimi, mineral asitlerden daha az agresif oldugundan ve dolayisiyla organik kirletici maddeleri daha ilimli bir yaklasim ile uzaklastiracagindan, bu nedenle membrani korudugundan bu sorunu çözmektedir. Daha önce belirtilen açiklama, belirginlik ve anlasilma amaçlarina yönelik olarak detayli sekilde açiklanirken ilgili teknikte uzman kisiler tarafindan, bu tarifnameye asina olduklarinda ekli istemlerde bulusun gerçek kapsamindan ayrilmaksizin form ve detay bakimindan çesitli degisikliklerin yapilabildigi kabul edilecektir. TR TR TR