본 연구는 자기가수분해전처리를 통하여 반응성이 높은 고순도 셀룰로오스기질을 제조하기 위하여 수행되었다. 공시재의 일반 화학조성은 일본잎갈나무와 신갈나무간에 큰 차이가 있음을 알 수 있었다. 추출물함량은 일본잎갈나무가 신갈나무보다 상당량 많았다. 특히 냉·온수 추출물함량은 2.5~3.5배 많았다. 이러한 추출물함량의 큰 차이는 일본잎갈나무에는 arabinogalactan이 많이 함유되어 있기 때문인 것으로 사료된다. 리그닌함량은 신갈나무가 잎갈나무바다 5% 정도 낮았으며, 그 대신 홀로셀룰로오스 및 펜토산함량이 각각3% 정도 높은 값으로 나타났다. 22 kg/cm2 수증기압력에서 5~60분간의 자기가수분해 전처리과정에서 glucose 함량에는 변화가 없었으나, hemicellulose 및 lignin 함량은 급력한 변화를 보였다. 전처리과정에서 가수분해물의 pH는 3까지 저하되었으며, 이러한 경향은 신갈나무 및 일본잎갈나무에서 동일하게 나타났다. Sodium chlorite 및 sulfite 혹은 bisulfite 전처리 후 자기가수분해가 리그닌함량이 낮은 고순도셀룰로오스기질의 제조에 효과적이었다. 특히 자기가수분해처리재를 알칼리 및 산소-알칼리 2단처리함으로서 0~0.2%의 리그닌함량을 가지는 고순도기질을 제조할 수 있었다.
Pine bark waste was delignified with various sulfite liquors in order to use its spent liquor as concrete additives. The bark was easily deliginfied in alkaline sulfite-anthraquinone(ASAQ) cooking, resulting in more than 90% delignification. The dispersing ability of the ASAQ spent liquor was almost equivalent to or better than that of the commercial wood lignosufonate(CSL), Sanflo R.
The delignification, and optical and strength properties were determined to compare the ozone treatment effect in hardwood and softwood CTMPs. During ozone treatment, the delignificantion was much higher in hardwood pulp than in softwood pulp . The optical and strength properties which were very dependent upon the lignin content in pulp were significantly improved in the case of hardwood pulp . The ozone treatment of high yield pulp was more effective in hardwood pulp than that of softwood pulp.
The use of N-hydroxyphthalimide (NHPI) as a mediator for laccase has proven to be comparable to N-hydroxybenzotriazole (HBT) for the delignification of kraft pulp, and the transformation of a number of industrial dyes. The advantages of NHPI derivatives are the biodegradation of these compounds compared to HBT, which has been shown to be recalcitrant in the environment, and the more reasonable cost of synthetic process.
본 연구에서는 국내산 리그노셀룰로오스 자원을 이용하여 기계적 처리를 통해 나노섬유를 제조 후, 형태학적 특성 및 고강도 시트로의 응용 가능성을 평가하였다. 그 결과, 연속식 분쇄 처리는 세포벽의 구조를 느슨하게하고 분쇄 소요 시간이 증가함에 따라 나노스케일에 가까운 섬유가 관찰되었다. 재료의 미립화 정도를 증명하는 여수시간은 모든 공시재료에서 분쇄 소요시간이 증가함에 따라 직선적인 증가 경향을 나타내었다. 셀룰로오스의 상대결정화는 기계적인 해섬처리 정도에 따른 차이를 보이지 않았으나 탈리그닌 처리에 의해 크게 증가하였다. 셀룰로오스 나노섬유 시트는 기계적인 분쇄 소요시간이 증가함에 따라 인장강도가 증가하였고 옥수수줄기를 이용한 시트에서 특히 높은 인장강도가 측정되었다. 상기와 같은 결과는 국내 자생 식물자원을 활용한 셀룰로오스 나노섬유 제조 기술의 유용한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
In chlorine dioxide delignigication or bleaching, chlorate is mainly formed by the reaction between chlorite and hypochlorous acid, thus scavengers of chlorine or hypochlorous acid can be used to reduce the formation of chlorate which is unfavorable to environment. In this study, additives such as sulfamic acid, DMSO, hydrogen peroxide, or sodium chlorite was added to chlorine solution or pure $ClO_2$ solution to check their reactivity with $Cl_2$ and $ClO_2$. These additives were also added directly into general $ClO_2$ solution which contained certain amount of chlorine, then the additive-treated $ClO_2$ solution were used in bleaching stages. The aim of this procedure was to remove the original amount of chlorine that was thought to be possibly the main reason for the formation of chlorate and AOX. The additives were found to be able to eliminate chlorine very fast and selectively, but $H_2$$O_2$ should be used under pH4, otherwise it also reacts with $ClO_2$. After the additives reacted With $Cl_2$, DMSO turned into an inactive product $(CH_3)_2SO_2$, While Sulfamic acid turned into $HClSO_3H$ that still remained active in oxidation, and $NaClO_2$ produced $ClO_2$. The addition of $HNaClO_2$ showed significant improvement in delignification but the deeper delignification led to higher formation of chlorate. When the additive-treated chlorine dioxide solutions were used in bleaching, both sulfamic acid, DMSO, and hydrogen peroxide showed no significant changes of DE brightness and Kappa number. The formation of chlorate was reduced by addition of sulfamic acid, DMSO and hydrogen peroxide.
참나무의 전처리에 과산화수소가 미치는 영향을 조사하였다. 반응온도는 $170^{\circ}C$이고 전처리에 사용된 반응용액은 암모니아, 황산 그리고 순수 물이었다.10% 암모니아용액을 사용한 경우 산을 사용하는 경우에 비해 리그닌 제거율은 55%로 상당히 높았지만 헤미셀룰로오스 회수율은 26%로 상당히 낮았다. 그래서 헤미셀룰로오스 회수율을 높이기 위해 암모니아 용액에 산화제인 과산화수소를 첨가하여 반응시켰는데 과산화수소 첨가량의 증가에 따라 리그닌 제거율과 헤미셀룰로오스 회수율의 증가는 크지 않았다. 그리고 과산화수소 첨가량의 증가에 따라 액상으로 용해된 당의 분해가 증가하여 전체 헤미셀룰로오스와 셀룰로오스의 물질수지에 문제가 있었다. 반응기에 주입된 과산화수소는 주로 반응기의 전반부에 충진된 기질과 반응하는 것으로 나타났다. 헤미셀룰로오스 회수율을 높이기 위해서는 알카리용액보다 산성용액에서 기질을 전처리하는 것이 필요하였고 산보다는 물을 사용하였을 때 과산화수소의 효과가 더 컸다.
성(省) 에너지적 관점에서 목질자원의 식량자원화의 가능성을 검토하기 위하여 속성수종인 현사시나무를 공시수종으로 하여 alkaline peroxide를 사용하여 탈리그닌화의 적정조건을 규명하였던 바, 25$^{\circ}C$에서 100시간 동안 1% $H_2O_2$(pH 11.5)로 반응시킨 것이 당화율과 분해율이 가장 높았다. 이 조건하에서 생산된 당은 주로 glucose and xylose로 구성돼 있으며, 당화효율과 분해율 무처리재에 비해 각각 260%와 350%의 증가를 나타냈으며, 이같은 조건은 1% NaOH와 20% Peracetic acid로 전처리한 목분의 그것과 대비될만한 것이다.
Wood chips of oak (Quercus mongolica) and larch (Larix leptolepis) were treated with a relatively low pressure steam(10~20 kg/$cm^2$) for 10~20 min (first-stage),and then increased pressure up to 30kg/$cm^2$ for 30 second (second-stage), and steam pressure was released intentionally to air. Main components of exploded wood were separated with 1% NaOH and hot water-methanol. In this work, the more effective low pressure explosion condition and separation method of wood main component were investigated. The results can be summarized as follows; 1. The yields of exploded wood were generally decreased with increasing steam pressure and reaction time. 2. The proper condition of steam explosion in low pressure for the separation of wood main components was 15kg/$cm^2$-10 min, in oak wood and 20kg/$cm^2$-10 min., then 30kg/$cm^2$-0.5 min, in larch wood. 3. The 23% of elude hemicellulose was obtained from the exploded oak wood which was treated with optimal condition. 4. In the case of hot water-methanol extraction, the ratio of delignification was 14~23% in the exploded larch wood and 42~55% in the exploded oak wood. 5. The methanol was more effective than 1% sodium hydroxide solution for extraction of lignin from exploded wood.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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