Литература -->  Доменное производство металла 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [ 26 ] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155

Как видно из таблицы 1, абсолютно сухая Д. в среднем содержит: 49,5% С, 6,3% Ы, 44,2% О. Азота в Д. содерясится до 0,3%; большая часть азота приходится иа долю протеинов, находившихся в протоплазме ясивых клеток и остающихся в Д. при высыхании, а в Д., содержащих алкалоиды,-на долю этих последних. Кроме органических веществ, Д. содерясит минеральные вещества в количестве от 0,3 до 1,5%. Содержание золы в срубленном дереве всегда больше весгюй, потому что в этот период усвоение солей происходит особенно энергично. Важнейшей составной частью золы являются: кальций (40-60% всех оста.пьных катионов), калий, магний, натрий, яселезо, марганец, иногда алюминий. Они находятся в Д. в виде солей органич. к-т (гл. обр. щавелевой к-ты)и в виде углехшслых, фосфорнокислых, кремнекислых и в незиачит. количестве-солянокисл. и серпокисл. солей.

Характерной качественной реакцией на Д. шляется ее окраска действием фенолов и ароматич. аминов. Эта способность припи-сьшается присутствию в Д. вещества со свободной альдегидной группой. В 1899 г. Чапек выделил из Д., посте обработки ее хлоридом олова и встряхивания с бензолом, небольшое количество вещества альдегидного характера. Это вещество, названное им I а д р о м а л е м, дает все цветные реакции на Д. В 1928 г. Гофмейстер повторил работу Чапека и пашел, что получающееся при этом вещество представляет собою к о н и ф ер и л о в ы й альдегид. Существует более 70 реактивов па Д., из которых наибслее употребительны : 1) фтороглюцин, растворенный в соляной к-те-дает пурпурно-красное окрашивание; 2) сернокислый анилин в водном растворе - желтое окрашивание; 3) и. - н и т р о а н и л и н в сернокислом растворе-оранжевое окраривание; 4) индол в виде концентрированного раствора сернокислой соли-кирпично-красное окрашивание; 5) обработка препарата хлором, а затем с у л ь ф а т о м натрия или а м м и а-к о м-красное окрашивание (очень хорошая реакция на одревеснение), Мбйле (Мап-1е) обрабатывает материал сначала раствором перманганата, затем соляной к-той и, наконец, аммиаком; так как при действии соляной кислоты на перманганат выделяется хлор, то принцип реакции-тот же; 6) и о д в серной кислот е-коричневое окрашивание; 7) х л о р ц и и к и о д окрашивает Д. в желтый цвет.

При нагревании древесина разлагается, давая ряд продуктов (см. Дерево, сухая перегонка).

При обработке Д. водой при об?лкновениой температуре в раствор переходят дуби.т1ь-пые, красящие и нек-ртле другие экстрактивные вещества (а также сахара, поскольку они находятся в молодых клетках). При нагревании при атмосферном давлении, кроме экстрактивных веществ, в растворе обна-руясиваются следы гемице.плюлоз, следы уксусной и муравьиной кислот, а также метилового спирта, из чего можно заключить о начинающемся гидролитическом действии воды. Кроме того, в растворе обнаруживается небольшое количество так наз. раство-

Т. Э. т. VII.

рнмого лигнина, очень легко переходящего далге при слабом нагревании в смо-тистое вещество. При нагревании древесины с водой иод давлением гемицеллюлозы переходят в раствор уясе в значительном количестве.

При обработке древесины водяным наром под давлением в конденсате получаются те же продукты, что при обработке водой; древесина же.при этом размягчается и сильно буреет. Последнее происходит, вероятно, вследствие окисления, т. к. при прибавлении восстанавливающих веществ, а также при удалении кислорода, Д. получается значительно светлее. Продукт, получающийся после пропаривания и дефибрирования, в технике называется бурой древесной м а с с о й. Так как целость волокна прп этом процессе мало нарушается, то бурая древесная масса применяется при изготовлении прочных упаковочных бумаг.

Разбавленные минеральные к-ты действуют на Д. гидролизующим образом. В растворе получаются: как результат распада ге-мицеллюлоз сахара (ксилоза, маиноза и га-.тактоза), муравьиная и уксусная к-ты, метиловый спирт, ацетон и ацетальдегид. При гидролизе иод давлением с 0,5-1%-ной НС1 и H2SO4 нентозы и маннозы разрушаются, II наступает осахаривапие целлю.тозы. Прп нагревании Д. с 12%-ной соляной к-той прп температуре кипения в дистиллате получается фурфурол и метилфурфурол, как результат распада пентоз, образовавшихся гидролизом из гемице.тлюлоз. При обработке Д. крепкими к-тами (70%-ной HoSOj, 40%-ной НС1) вся целлюлоза переходит в раствор, и при кипячении раствора, разбавленного водой до слабой концентрации кислоты, дает d-глюкозу; гемицеллюлозы дают при этом ряд Сахаров и фурфурол. В остатке после 1 идролиза получается лигнин. При гидролизе древесины хвойных деревьев получается значительно больше гексоз (сбраживающихся Сахаров), чем пентоз (песбраживающих-ся Сахаров), а при гидролизе .тиственных- больше пентоз, чем гексоз. Обработка Д. разбавленными к-тами под давлением применяется за границей для но л учения питательных кормов для скота. (См. Древесные опилкгС). Были попытки получать сахар и затем этиловый спирт гидролизом Д. слабой к-той при высокой 1° или крепкой к-той при низкой t° (см. Винокурение, выход спирта). При обработке Д. раствором сернистой к-ты при нагревании под давлением лигнин и часть гемицеллюлоз уда.71яются, и остается целлюлоза с большим или меньшим содержанием пентозанов. На этом иринциие основана сульфитная варка Д. с целью получения целлю.тозы, но т. к. при работе с большими кстичествами материала часто наблюдается обуг.71Ивание остатка (как предполагается, образующейся при этом серной кислотой), то обычно для варки употребляют растворы сернистокислых солей Са и Mg с избытком SO 2 (обычно в 4%). Здесь также наблюдается образование серной к-ты, но она выделяется в виде сульфата кальция. Образование серной к-ты представляет очень интересное явление. Исследования нроф. .Л. П. Жеребова дают определенное указание па то, что в этом процессе участвуют



гемицеллюлозы и в частности-нентозаны. Они дают соединения с сернистой к-той (или ее солями), которые при 1° 138° разрушаются, при чем пентозы обугливаются, а серная к-та выделяется в виде кальциевой соли. Не исключается вероятность того, что для образования группы SO3 отщепляется кислород от пентоз. Если продолжать нагревание оставшейся целлюлозы с сернистой к-тон (с ней одной или в присутствии ее солей), наступает осахаривание целлюлозы, и практически, следовательно, всю Д. можно перевести в раствор. Исследование сернисто-кислого раствора, полученного после нагревания до стадии получения целлюлозы, обнаружило: 1) присутствие Сахаров, образовавшихся от гидролиза гемицеллюлоз; 2) присутствие фурфурола, образовавшегося вследствие дальнейшего распада гемицеллюлоз; 3) присутствие метилового и этилового спирта; 4) присутствие органических к-т жирного ряда и 5) присутствие лигно-сульфоиовых к-т. Лигносульфоновые к-ты были тщательно изучены Класоном и получены им синтетически. Целлюлоза, полученная после варки, находит значительное применение в промышленности для изготовления бумаги и картона. Полученный после варки раствор (назьшаемый в технике сульфитным щелоком) находит применение при выделке кож (обработка щелоком облегчает дубление). Сбраживанием щелока после нейтрализации углекислым кальцием получается этиловый спирт (см. Винокурение).

При обработке Д. разбавленными щелочами часть ее переходит в раствор. При прибавлении спирта из щелочного раствора выпадает осадок, к-рый при гидролизе дает пентозы в значительном количестве. По ана-.тизу Толленса, вещество, выделенное щелочами из еловой Д., при перегонке с 12% НС1 дает фурфурол, количество к-рого соответствует 63-92% ксилозы. Из бука и осины гидролизом вытяжки получено также большое количество ксилозы. При обработке Д. щелочами при нагревании, кроме пентозанов (или гемицеллюлоз), в раствор переходит и лигнин. При повышении концентрации щелочи наступает распад целлюлозы. В растворе щелока присутствуют: муравьинокислый, уксуснокислый и щавелевокислый натрий, метиловый спирт, экстрактивные вещества, частью распавшиеся гемицеллюлозы, лигнин и некоторые вещества ароматического ряда, образовавшиеся вследствие распада лигиина, нанр. производные ванилина. Результаты влияния концентрации щелочей и давления на растворимость (или распад) Д. (по Тауссу) приведены в табл. 3.

Нагревание Д. со щелочами под давлением применяется в промышленности для получения целлюлозы. Для варки употребляют или раствор каустики и соды (натронная варка) или раствор каустики в смеси с сульфидом натрия (сульфатная варка). Щелочной способ дает хорошие результаты при варке Д. с высоким содержанием смолистых веществ. Смоляные к-ты при этом омыляют-ся и не препятствуют варке. Щелоки, полученные после варки, упаривают и регенерируют. Сплавлением со щелочами Д. дает

Табл. 3.-Распад древесины под влиянием щелочей и давления.

се в

03 А Е-

[J. . и

s а д а н я

43

в< 2 0 0 Р W

А к Н о

к d 3 ее н

И о о а;

4< 1 о о

и н о ctfsa й Н

о то н R ftS

28,37

1,31

красная

50,96

15,94

70,31

следы

17,00

49,19

следы

75,85

16,00

8 14

81,80

25,40

нет окраски

35,45

2,00

91,48

26,8

24,80

красная

соли щавелевой, уксусной и муравьиной к-т, а также протокатеховую к-ту и пирокатехин. Сплавление со щелочью в присутствии воздуха дает (по Гейзеру-Спрусу): щавелевой к-ты 65,60%, протокатеховой к-ты 6,10%, пирокатехина 0,64%, уксусной к-ты 18,03%, муравьиной к-ты 2,32%.

Д. очень легко поддается действию окислителей. Уже при действии кислорода воздуха меняется цвет Д., что приписывается образованию в ней продуктов окисления; по всей вероятности при этом изменяется та часть Д., которая в первую очередь реагирует с окислителями вообще, т. е. лигнин. В частности нужно заметить следующее.

1) При действии азотной к-ты на Д. сначала растворяется межклеточное вещество, и Д. распадается на отдельные волокна (мацерация), при чем происходит удаление лигнина; при длительном воздействии изменяется и остающаяся целлюлоза, давая оксицел-люлозу. При нагревании с крепкой к-той происходит полный распад с образованием кислот жирного ряда, углекислоты и воды.

2) Сильным окислителем Д. является также перманганат в кислом растворе и хромовая к-та. 3) Действие галоидов (С1, Вг) на влажную Д. приводит к удалению лигниновых веществ и большей части гемицеллюлоз. Остается целлюлоза, к-рая также м. б. дальше окислена при длительном воздействии хлора. Обработанная хлором Д. окрашивается в оранжевый цвет-признак образования хлорированных производных лигнина; они легко растворяются в щелочах, труднее-в воде. В промышленности действие хлора на лигнин с образованием растворимых продуктов исиользовано для удаления остатков лигнина из целлюлозы, полученной варкой по щелочному или сульфитному способу. При этом целлюлоза белеет; этот процесс называется в технике отбелкой.

Д. обладает способностью адсорбировать фенолы и амины с образованием окрашенных продуктов. При этом она поглощает определенное количество реагента, и на этом свойстве основано определение количества древесной массы в бумаге (см. Бумаги испытаниё). Д. поглощает растворы солей в значительных количествах; этим пользуются на практике для предохранения Д. от атмосферного влияния, а также для получения огнестойкой Д. При помощи свинцовых и оловянных солей из Д. выделяют конифериловый альдегид. При дейст-



ВИИ нейтральных сернистокислых солей при нагревании под давлением из Д. могут быть удалены лигнин и часть гемицеллюлоз.

Главным составным вегцеством Д. является целлюлоза (см.).

Одной из составных частей Д. является лигнин. Под лигнином обычно разумеют продукт, не поддаюндийся гидролизу при обработке Д. крепкими к-тами. Лигнин при этом пстучается, конечно, не в том виде, в каком он находится в Д. Менее разрушенным считается лигнин, выделенный Поуелом (Powell) из Д. при нагревании с 8%-ной щелочью и осаждением фильтрата кислотой. Лигнин, по определению Вислиценуса (Wislicenus), представляет собой смесь гидрозолей высокомолекулярного веса, к-рые в виде коллоидального раствора находятся в соке камбиальных клеток; при выкристаллизовании целлюлозы лигнин адсорбируется стенками целлюлозных волокон. Анализ выделенных из Д. лигнипов и сравнительные анализы Д. позволяют сделать следующие выводы: 1) лигнин содержит ацетильные и метоксильные группы; 2) при ацетилировании лигнина или метиллигнина общее число этих групп всегда равно 9;

3) лигнин содержит альдегидную группу и

4) при сплавлении со щелочами дает пирокатехин, т. е. ароматическое соединение, не получающееся при сплавлении полисахарида со щелочью.

Для анализа Д. ее натирают рашпилем и просеивают (сначала через сито 75, затем через сито 110). Пробу на влажность и навеску для экстракции берут одновременно. Для определения влажности 1 г Д. суша,т при 1° 105° до постоянного веса в сушильном стаканчике и охлаждают в эксикаторе. Для определения содержания смол и жиров 20 г Д. обрабатывают в аппарате Сок-слета смесью из равных частей бензола и спирта; опилки заливают небольшим количеством растворителя и оставляют на ночь, а затем извлекают на другой день в течение 6 ч. Для всех анализов берут экстрагированную Д.; поэтому подсушенные на воздухе опилки после экстракции помещают в баночку с притертой пробкой. Влажность их определяется в отдельной пробе. Полученный после экстракции раствор отфильтровывают, если попали опилки, избыток же растворителя отгоняют. Смолы сушат в шкафу при 107°, при чем в колбочки проводится трубочка для пропускания тока углекислоты-иначе смолы долго сохнут и сильно темнеют. Лигнин определяют, по способу Кенига-Класона, с 70%-ной H2SO4; 1,5 0 опилок заливают осторожно, чтобы опилки пропитались, 25 см к-ты и оставляют на ночь; реакция заканчивается на следующий день. Проба на лигнин: 1) при разбавлении водой не должна выпадать целлюлоза и 2) после нагревания со щелочью части продукта гидролиза и при последующем окрашивании промытого продукта хлор-цинкиодом не д. б. синего окрашивания. Если обе реакции дают отрицательный результат, содержимое разбавляют водой до 250 слг, кипятят нек-рое время (30 м.) дляосахари-вания декстринов, отфильтровьшают и промывают лигнин до исчезновения реакции на

серную к-ту и на восстановление фелинго-ва раствора, а затем сушат при 105°.

Целлюлозу определяют по способу Кросса и Бевана, удаляя хлором нецеллюлозные соединения. 1 г Д. (экстрагированной) помещают в тигель Гуча, вкладное донышко к-рого обшито тонкой материей (батистом, нансуком); материя точно обрезана по краю донышка, которое вставлено в тигель и пришито для прочности за пилснюю ткань. Опилки обрабатывают три-четыре раза горячей водой (лучше не кипящей, во избежание набухания) и закрывают тигель резиновой пробкой,вк-рую вставлена стеклянная трубка, оканчивающаяся хлоркальциевой трубочкой. Последняя вставлена в горлышко тубуса (между тиглем и горлом тубуса- резиновая прокладка), и в течение 15 мин. через тигель просасывается воздух. Опилки после остывания содержат достаточную для хлорирования в.таяспость. Хлор получается в круглодонной колбе действием технич. соляной к-ты па перекись марганца при нагревании. Хлор пропускают через две промывные СК.71ЯНКИ с раствором хамелеорха, затем-через тигель, при чем тубус попрея-нему присоединеп к пасосу (насос пущен слабо, с такою скоростью тока, чтобы моя-с-но было считать пузырьки). Первое хлорирование продолжают 20 м. Опилки промывают холодной водой, потом горячим раствором сульфита натрия до бесцветн. раствора, затем водой, опять сушат 15 м., а затем хлорирование повторяют таким же путем, д.яительностью: второе 15 м., третье 15 м. и четвертое 10 м. Полученную после последнего хлорирования целлюлозу тщательно промывают водой и сушат сначала при низкой i° для удаления главной массы воды, затем при 105-107° при пропускании СО2 до постоянного веса. При целлюлозе остаются пентозаны, которые лучше определять количественно, по Толленсу.

Из гемицеллюлоз обьгаио в Д. определяют только пентозаны, т.е.вещества, к-рые при нагревании с к-тами дают фурфурол. Для этого 2 г Д. и 100 сж 12%-ной (уд. в. 1,06) НС1 помещают в эрленмейеровскую колбу объемом 350-400 см. Отгонка фурфурола производится на масляной бане, темп-ра которой поддерживается в 160°. Обе колбы погружены на одинаковую глубину в масло. После каждых 30 см отгона в колбу доливается 30 сж 12%-ной НС1; дистиллат обычно собирают в количестве 360 см. Осаждение фурфурола ведут при помощи флоро-глюцина; его берут двойное количество против ожидаемого фурфурола -f 0,15 г. Если содержание пентозанов неизвестно, то вообще берут небольшой избыток, делая через несколько часов и на другой день пробу на газетную бумагу (красное окрашивание). Через ночь фильтруют осадок через тигель Гуча, промывают в 150 см воды, сушат в водяном шкафу 2V2 ч взвешивают, затем просушивают еще в течение часа и взвешивают для проверки веса.

Лит.: Никитин Н., Очерки по химии древесины, Л., 1926; S с h о г g е г А. W., ТЬе Chemistry of Wood а. Cellulose, N. Y., 1926; Н о w 1 e у L. F. a. W i s e L. E., The Chemistry of Wood, N. Y., 1926; S ch w a 1-beCDie Chemie d. Zellulose, B. 1,2, В., 1911; H a g g-lund E., Holzchemie, Lpz., 1928. C. Ермолаева.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [ 26 ] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155