การศึกษาสมบัติทางเคมีกายภาพของลิกนินที่ได้จากการแยกลำดับส่วนด้วยสารละลายเอทานอลผสมน้ำ
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้ศึกษาคุณสมบัติของลิกนินจากการแยกลำดับส่วนด้วยตัวทำละลายเอทานอลต่อน้ำ ที่ความเข้มข้นต่างกัน งานวิจัยส่วนที่ 1 แยกตะกอนของลิกนิน (Ln) ออกจากน้ำดำซึ่งเป็นของเสียจากโรงงานผลิตน้ำตาลด้วยแก๊ส CO2 แล้วล้างตะกอนด้วยกรดซัลฟิวริก จากนั้นวิเคราะห์ปริมาณและสมบัติของตะกอนทั้งสองแบบ ส่วนที่ 2 ศึกษาการสกัด Ln เกรดต่างๆ ออกจากตะกอนสะอาดด้วยการแยกแบบลำดับส่วนโดยใช้เอทานอล (EtOH) ผสมน้ำที่อัตราส่วนต่างๆ จากนั้นวิเคราะห์สมบัติของ Ln เกรดต่างๆ ที่แยกได้ดังนี้ โครงสร้างและสมบัติทางเคมีโดย FTIR, สมบัติทางความร้อนโดย TGA/DTG, สัดส่วนธาตุ C, H, N และ S, ปริมาณหมู่ไฮดรอกซิลและคาร์บอกซีลิกโดยการไตเตรท น้ำหนักโมเลกุล Ln โดย GPC, ปริมาณ Acid soluble lignin โดยสเปกโตรสโคปี UV-Vis และปริมาณ Na โดย AAS ผลการวิเคราะห์โลหะปนเปื้อนใน Ln ทุกเกรดด้วย AAS ไม่พบ Na ตกค้าง ผลวิเคราะห์ FTIR พบหมู่ฟังก์ชัน phenolic และ Hydroxyl, Aromatic Structure, Syringyl และ Guaiacyl Substructures ใน Ln ทุกเกรด ผลของ GPC พบว่า ตะกอนสะอาดมีขนาดโมเลกุลเฉลี่ยเชิงน้ำหนัก (Mw) ของ Ln ที่ 3,770 ดัลตัน ส่วน Mw เฉลี่ยของ Ln ที่ละลายออกครั้งแรกด้วย EtOH บริสุทธิ์ คือ 2,390 ดัลตัน แต่เมื่อผสมน้ำซึ่งทำหน้าที่ Cosolvent จำนวน 20 องศาเซลเซียส ในครั้งสองสามารถละลาย Ln เพิ่มอีกจนมี Mw เฉลี่ยสูงขึ้นถึง 3,623 ดัลตัน แต่เมื่อเพิ่มสัดส่วน Cosolvent เป็น 40 องศาเซลเซียส ในครั้งสามพบ Cosolvent Effect เพิ่มขึ้นเล็กน้อย ขณะที่การกระจายของ Mw ขยายกว้างขึ้นเมื่อสัดส่วนของน้ำใน EtOH เพิ่มขึ้น
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ลงตีพิมพ์เป็นข้อคิดเห็นของผู้เขียนเท่านั้น
ผู้เขียนจะต้องเป็นผู้รับผิดชอบต่อผลทางกฎหมายใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นจากบทความนั้น
References
M. Ayyachamy, F. E. Cliffe, J. M. Coyne, J. Collier, and M. G. Tuohy, “Lignin: untapped biopolymers in biomass conversion technologies,” Biomass Conversion and Biorefinery, vol. 3, no. 3, pp. 255–269, 2013.
W. Mu, H. Ben, A. Ragauskas, and Y. Deng, “Lignin pyrolysis components and upgrading— technology review,” BioEnergy Research, vol. 6, no. 4, pp. 1183–1204, 2013.
S. Domenek, A. Louaifi, A. Guinault and S. Baumberger, “Potential of lignins as antioxidant additive in active biodegradable packaging materials,” Journal of Polymers and the Environment, vol. 21, no. 3, pp. 692–701, 2013.
A. J. Ragauskas, G. T. Beckham, M. J. Biddy, R. Chandra, F. Chen, M. F. Davis, B. H. Davison, R. A. Dixon, P. Gilna, M. Keller, P. Langan, A. K. Naskar, J. N. Saddler, T. J. Tschaplinski, G. A. Tuskan and C. E. Wyman, Lignin valorization: improving lignin processing in the biorefinery, Newyork, America Assosiation for the Advancement of Science, 2014, pp. 1246843.
J. H. Lora and W. G. Glasser, “Recent industrial applications of lignin: A sustainable alternative to nonrenewable materials,” Journal of Polymers and the Environment, vol. 10, no. 1, pp. 39–48, 2002.
R. Vanholme, B. Demedts, K. Morreel, J. Ralph, and W. Boerjan, “Lignin biosynthesis and structure,” Plant Physiology, vol. 153, no. 3, pp. 895–905, 2010.
T. K. Kirk, W. Brown, and E. B. Cowling, “Preparative fractionation of lignin by gel-permeation chromatography,” Biopolymers, vol. 7, no. 2, pp. 135–153, 1969.
O. Wallberg, A.-S. Jönsson, and R. Wimmerstedt, “Fractionation and concentration of kraft black liquor lignin with ultrafiltration,” Desalination, vol. 154, no. 2, pp. 187–199, 2003.
C. Schuerch, “The solvent properties of liquids and their relation to the solubility, swelling, isolation and fractionation of lignin,” Journal of the American Chemical Society, vol. 74, no. 20, pp. 5061–5067, 1952.
R. Mörck, A. Reimann and K.P. Kringstad, “Fractionation of kraft lignin by successive extraction with organic solvents. III. fractionation of kraft lignin from birch,” Holzforschung, vol. 42, no. 2, pp. 111–116, 1988.
Siamrath online. (2019, September 17). The amount of bagasse waste. [Online]. Avaliable: https://www.ryt9.com/s/prg/3042685
J. X. Sun, X. F. Sun, H.Zhao, and R. C Sun, “Isolation and characterization of cellulose from sugarcane bagasse,” Polymer Degradation and Stability, vol. 84, pp. 331–339, 2004.
B. J. Collier, J. R.Collier, P. Agarwal, and Y.-W. Lo, “Extraction and evaluation of fibers from sugar cane,” Textile Research Journal, vol. 62, pp. 741–748, 1992.
E. S. Abdel-Halim, “Chemical modification of cellulose extracted from sugarcane bagasse: Preparation of hydroxyethyl cellulose,” Arabian Journal of Chemical, vol. 7, pp. 362–371, 2014.
L. Liampeecha, P. Jutakridsada, K. Kamwilaisak, “The Properties of Extracted Lignin from Black Lqour,” in Proseeding of 1st National Conference of Farm Engineering and Automation Technology, 2014, pp. 21–26
A.S. Jääskeläinen, T. Liitiä, A. Mikkelson, and T. Tamminen, “Aqueous organic solvent fractionation as means to improve lignin homogeneity and purity,” Industrial Crops and Products, vol. 103, pp. 51–58, 2017.
O. Ajao, J. Jeaidi, M. Benali, A. M. Restrepo, N. El Mehdi, and Y. Boumghar, “Quantification and variability analysis of lignin optical properties for colour-dependent industrial applications,” Molecules, vol. 23, no. 2, pp. 377–392, 2018.
E. Maekawa, T. Ichizawa, and T. Koshijima, “An evaluation of the acid-soluble lignin determination in analyses of lignin by the sulfuric acid method,” Journal of Wood Chemistry and Technology, vol. 9, no. 4, pp. 549–567, 1989.
F. G. Kong, S. J. Wang, W. J. Gao, and P. Fatehi, “Novel pathway to produce high molecular weight kraft lignin-acrylic acid polymers in acidic suspension systems,” RSC Advances, vol. 8, no. 22, pp. 12322–12336, 2018.
Q. Wang, K. Chen, S. Liu, J. Li, and J. Xu, “Kinetics of bagasse delignification by using high-boiling solvent,” BioResources, vol. 6, no. 3, pp. 2366–2374, 2011.
H. R. Ghatak, P. P. Kundu, and S. Kumar, “Thermochemical comparison of lignin separated by electrolysis and acid precipitation from soda black liquor of agricultural residues,” Thermochimica Acta, vol. 502, no. 1, pp. 85–89, 2010.
F. Yue, K.-L. Chen, F. Lu, “Low Temperature Soda-Oxygen Pulping of Bagasse,” Molecules, vol. 21, no. 1, pp. 85–97, 2016.
W. Kingkaew, P.Srinophakun, A. Thanapimmetha, and M. Saisriyoot, “Optimzation of Lignin Production from Agricultural Waste,” in Proceedings of 58th Kasetsart University Annual Conference: Science, 2015, pp. 158–165.
P. Mousavioun and W. O. S. Doherty, “Chemical and thermal properties of fractionated bagasse soda lignin,” Industrial Crops and Products, vol. 31, no. 1, pp. 52–58, 2010.
D. R. Naron, F. X. Collard, L. Tyhoda, and J. F. Görgens, “Characterisation of lignins from different sources by appropriate analytical methods: Introducing thermogravimetric analysis-thermal desorption-gas chromatography– mass spectroscopy,” Industrial Crops and Products, vol. 101, pp. 61–74, 2017.
S. Imman, P. Khongchamnan, W. Wanmolee, N. Laosiripojana, T. Kreetachat, C. Sakulthaew, C. Chokejaroenrat, and N. Suriyachai, “Fractionation and characterization of lignin from sugarcane bagasse using a sulfuric acid catalyzed solvothermal process,” RSC Advances, vol. 11, no. 43, pp. 26773–26784, 2021.
S. Pongchaiphol, C. Chotirotsukon, M. Raita, V. Champreda, and N. Laosiripojana, “Twostage fractionation of sugarcane bagasse by a flow-through hydrothermal/ethanosolv process,” Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 60, no. 34, pp. 12629–12639, 2021.
F. A. Nico and N. Divya, “The Hydropobic Effect and Role of Cososolvent,” Journal of Physical Chemistry, vol. 121, no. 43, pp. 9986–9998, 2017.
O. Faix, Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 1992, pp. 233–241.
H. Erdtman, “Lignins: Occurrence, formation, structure and reactions, K. V. Sarkanen, and C. H. Ludwig, Eds., John Wiley & Sons, Inc., New York, 1971. pp. 916,” Journal of Polymer Science Part B: Polymer Letters Edition, vol. 10, no. 3, pp. 228–230, 1972.
A. S. Jääskeläinen, Y. Sun, D. S. Argyropoulos, T. Tamminen, and B. Hortling, “The effect of isolation method on the chemical structure of residual lignin,” Wood Science and Technology, vol. 37, no. 2, pp. 91–102, 2003.
H. S. Kim, S. Kim, H. J. Kim, and H. S. Yang, “Thermal properties of bio-flour-filled polyolefin composites with different compatibilizing agent type and content,” Thermochimica Acta, vol. 451, no.1–2, pp. 181–188, 2006.
M. Brebu and C. Vasile, “Thermal degradation of lignin - a review,” Cellulose Chemistry and Technology, vol. 44, no. 9, pp. 353–363, 2010.
M. Zhang, F. L. P. Resende, A. Moutsoglou, and D.E. Raynie, “Pyrolysis of lignin extracted from prairie cordgrass, aspen, and Kraft lignin by Py-GC/MS and TGA/FTIR,” Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, vol. 98, pp. 65–71, 2012.