효소(酵素)·알칼리 증해(蒸解)의 탈(脱)리그닌에 관(関)한 동역학적(動力學的) 분석(分析)

The Kinetics of Delignification in Oxygen·Alkali pulping

본(本) 연구(硏究)에서는 효소(酵素) 알칼리 증해(蒸解)의 리그닌 용출거동(溶出挙動) 파악하기 위(爲)해 잣나무(Pinus koraiensis S. et Z.) 목분(木粉)을 공시(供試)하여 $110^{\circ}C$, $120^{\circ}C$, $130^{\circ}C$, $140^{\circ}C$, 및 $150^{\circ}C$의 5 수준(水準) 온도(溫度)로 60분간(分間) 1단(段) 등온(等溫) 효소(酵素) 알칼리 탈(脱)리그닌 처리(処理)를 행(行)한 후(後), 그 탈(脱)리그닌 반응속도(反応速度), 활성화(活性化)에너지 및 반응시간별(反応時間別) 알칼리와 효소(酵素)의 소비동향(消費動向)을 동역학적(動力學的) 방법(方法)으로 구명(究明)하였다. 그 결과(結果)를 보면 탈(脱)리그닌은 반응초기(反応初期)에 전(全)리그닌 함량(含量)의 2/5가량이 급속(急速)히 용출(溶出)되는 초기(初期) 산화반응(酸化反応)을 나타냈다. 탈(脱)리그닌 반응(反応)의 속도상교(速度常敎)(K)는 반응온도(反応溫度) $150^{\circ}C$의 경우, 소오다법(法)에 비(比)해 3배정도(倍程度) 더 컸다. 본 법(法)의 활성화(活性化)에너지 값은 크라프트나 소오다 펄프법화(法化)보다 1/3정도(程度) 낮은 수준(水準)이었다. 알칼리소비량은 효소(酵素)의 경우와 마찬가지로 반응초기(反応初期)에 총투입량(總投入量)의 1/2가량이 급속히 소모된 후, 완만한 소비협추세(消費趨勢)를 보였다. 탈(脱)리그닌 반응속도(反応速度)는 증해과정중 생성되는 유기산(有機酸) 때문에 pH가 감소됨에 따라 크게 영향을 받았다. 또한 증해용출(蒸解溶出)된 리그닌은 잘 침전(沈澱)되지 않을 만큼 저분자화(低分子化) 됨을 알수 있었다. 리그닌의 메톡실기(基)는 급속히 감소(減少)되는데 반(反)해, 페놀성(性) 하이드록실기(基), 카보닐기(基) 및 카복실기(基)는 증가(增加)추세를 보였다.

In order to obtain more detailed information concerning the degradation of lignin in the oxygen alkali pulping single stage isothermal delignification of pine wood meal (Pinus koraiensis S. et Z.) was studied in the oxygen alkali system at five temperature level ($110^{\circ}C$, $120^{\circ}C$, $130^{\circ}C$, $140^{\circ}C$, $150^{\circ}C$) for 60 min.. The rate constant, activation energy, oxygen and alkali consumption during the oxygen alkali delignification were determined by the kinetic method. The 2/5 of total lignin was eliminated at the start of the reaction. The delignification rate constant was about 3 times that of caustic soda pulping. The activation energy was about 1/3 lower than in caustic soda pulping. Like oxygen consumption, alkali consumption was also rapid early at the reaction and almost ceased after about 10 min.. The degradation reaction of lignin was strongly dependent upon the pH decrease of the cooking liquor by organic acid generated in pulping. The lignin in the oxygen alkali pulping degraded into lover molecular weight and had more hydrophillic properties. The methoxyl group decreased considerably at the first of oxygen alkali delignification, while the carbonyl, carboxyl and phenolic hydroxyl group increased rapidly.