اللجنوسولفونات

الليجنوسلفونات (LS) هي بوليمرات بولي إلكتروليت أنيونية قابلة للذوبان في الماء : وهي منتجات ثانوية من إنتاج لب الخشب باستخدام لب الكبريتيت . ^[1] تتضمن معظم عمليات إزالة اللجنين في لب الكبريتيت انقسامًا حمضيًا للروابط الأثيرية ، والتي تربط العديد من مكونات اللجنين . ^{[2] يشير}اللجنين المسلفن (SL) إلى أشكال أخرى من منتجات اللجنين الثانوية، مثل تلك المشتقة من عملية كرافت الأكثر شيوعًا ، والتي تمت معالجتها لإضافة مجموعات حمض السلفونيك. الاثنان لهما استخدامات مماثلة ويتم الخلط بينهما بشكل شائع، حيث يكون SL أرخص بكثير. ^[3] يظهر كل من LS وSL كمساحيق تتدفق بحرية؛ الأول بني فاتح بينما الأخير بني غامق. ^[1]

تتمتع الليجنوسلفونات بنطاقات واسعة جدًا من الكتلة الجزيئية (فهي متعددة التشتت للغاية). وقد تم الإبلاغ عن نطاق من 1000 إلى 140000 دالتون لليجنوسلفونات الخشبية اللينة مع قيم أقل تم الإبلاغ عنها للأخشاب الصلبة. يميل ليجنين كرافت المسلفن إلى أن يكون له جزيئات أصغر عند 2000-3000 دالتون. ^[1] SL و LS غير سامين وغير تآكليين وقابلين للتحلل البيولوجي . يمكن تطبيق مجموعة من التعديلات الإضافية على LS و SL، بما في ذلك الأكسدة والهيدروكسي ميثيل والسلفوميثيل ومزيج منها. ^[3]

تحضير

اللجنوسولفونات

يتم استرداد الليجنوسلفونات من سوائل اللب المستهلكة (سائل أحمر أو بني) من لب الكبريتيت. يمكن أيضًا استخدام الترشيح الفائق لفصل الليجنوسلفونات عن سائل اللب المستهلك. ^[1] تتوفر قائمة بأرقام CAS لأملاح المعادن المختلفة لليجنوسلفونات. ^[4]

تتفاعل الكاتيونات الكربونية المحبة للإلكترونات الناتجة أثناء انقسام الأثير مع أيونات البيسلفيت (HSO3 ₋⁾ لإعطاء السلفونات.

ROR' + H ⁺ → R ⁺ + R'OH

R ⁺ + HSO ₃⁻ → R-SO ₃ H

الموقع الأساسي لانقسام الأثير هو ذرة الكربون ألفا (ذرة الكربون المرتبطة بالحلقة العطرية) للسلسلة الجانبية البروبيلية (ثلاثية الكربون الخطية). لا تحدد الهياكل التالية البنية لأن اللجنين ومشتقاته عبارة عن مخاليط معقدة: الغرض هو إعطاء فكرة عامة عن بنية اللجنين سلفونات. يمكن أن تكون المجموعتان R ¹ و R ² مجموعة متنوعة من المجموعات الموجودة في بنية اللجنين. تحدث السلفنة على السلاسل الجانبية، وليس على الحلقة العطرية كما هو الحال في حمض البارا تولوين سلفونيك .

ليجنين كرافت المسلفن

يمكن معالجة الليجنين المصنوع من مادة كرافت من السائل الأسود، والذي يتم إنتاجه بكميات أكبر بكثير، وتحويله إلى ليجنين مسلفن. يتم ترسيب الليجنين أولاً عن طريق تحميض السائل باستخدام _ثاني أكسيد الكربون ثم غسله (توجد طرق أخرى للعزل). يكتمل عملية السلفنة بالتفاعل مع كبريتيت الصوديوم أو بيسلفيت الصوديوم وألدهيد تحت بيئة قاعدية. وهنا تنتهي مجموعات حمض السلفونيك على الحلقة العطرية بدلاً من السلسلة الجانبية الأليفاتية . ^[3]

الاستخدامات

تستخدم كل من LS وSL في مجموعة واسعة من التطبيقات. حيث يتم استخدامهما لتوزيع المبيدات الحشرية والأصباغ والكربون الأسود وغيرها من المواد الصلبة والسائلة غير القابلة للذوبان بشكل مستقر في الماء. كمادة رابطة تعمل على قمع الغبار على الطرق غير المعبدة. كما أنها مادة مرطبة ومعالجة للمياه . ^[5] كيميائيًا، يمكن استخدامها كتانين لدباغة الجلود وكمواد خام لمجموعة متنوعة من المنتجات.

المشتت

الاستخدام الأكبر لليجنوسلفونات هو كملينات في صناعة الخرسانة ، ^[1] حيث تسمح بتصنيع الخرسانة بكمية أقل من الماء (مما يعطي خرسانة أقوى) مع الحفاظ على قدرة الخرسانة على التدفق. تُستخدم الليجنوسلفونات أيضًا أثناء إنتاج الأسمنت ، حيث تعمل كمساعدات طحن في مطحنة الأسمنت وكمذيب للطين الخام (يقلّل من لزوجة الطين).

تُستخدم أيضًا مادة الليجنوسلفونات في إنتاج ألواح الجبس لتقليل كمية المياه المطلوبة لجعل الجص يتدفق ويشكل الطبقة بين ورقتين. يسمح تقليل محتوى الماء بدرجات حرارة أقل في الفرن لتجفيف ألواح الجبس، مما يوفر الطاقة.

تُستخدم قدرة الليجنوسلفونات على تقليل لزوجة الملاط المعدني ( إزالة التكتل ) بشكل مفيد في طين حفر النفط ، حيث حلت محل الأحماض العفصية من الكيبراتشو (شجرة استوائية). علاوة على ذلك، يتم البحث عن الليجنوسلفات لاستخدامها في تحسين عملية استخراج النفط (EOR) نظرًا لقدرتها على تقليل التوتر السطحي في الرغوة، مما يسمح بتحسين كفاءة الكنس، وبالتالي زيادة عامل الاسترداد.

المجلد

بالإضافة إلى استخدامها كمشتتات، فإن الليجنوسلفونات تعتبر أيضًا مواد رابطة جيدة. فهي تستخدم كمواد رابطة في ورق الآبار، والألواح الخشبية، وأرضيات مشمع الأرضيات، وكتل الفحم، والطرق.

كما أنها تشكل جزءًا من المعجون المستخدم في طلاء شبكات الرصاص والأنتيمون والكالسيوم أو الرصاص والأنتيمون والسيلينيوم في بطارية الرصاص الحمضية .

تُستخدم محاليل الليجنوسلفونات المائية أيضًا على نطاق واسع كعامل غير سام لقمع الغبار على أسطح الطرق غير المعبدة، حيث يُطلق عليها بشكل شائع، وإن كان خطأً، "نسغ الأشجار". يمكن التمييز بين الطرق المعالجة بالليجنوسلفونات وتلك المعالجة بكلوريد الكالسيوم من خلال اللون: يمنح الليجنوسلفونات سطح الطريق لونًا رماديًا غامقًا، بينما يمنح كلوريد الكالسيوم سطح الطريق لونًا بنيًا أو أسمرًا مميزًا. نظرًا لأن الليجنوسلفونات لا تعتمد على الماء لتوفير خصائصها الرابطة، فإنها تميل إلى أن تكون أكثر فائدة في المواقع القاحلة.

يتم استخدامه كمثبت للتربة . ^[6]

المواد الخام الكيميائية

أكسدة اللجنوسولفونات من أشجار الأخشاب اللينة تنتج الفانيلين (نكهة الفانيليا الاصطناعية).

يتم إنتاج ثنائي ميثيل كبريتيد وثنائي ميثيل سلفوكسيد ( مذيب عضوي مهم ) من اللجنين سلفونات. تتضمن الخطوة الأولى تسخين اللجنين سلفونات مع الكبريتيدات أو الكبريت العنصري لإنتاج ثنائي ميثيل كبريتيد. تأتي مجموعات الميثيل من إيثرات الميثيل الموجودة في اللجنين. ينتج عن أكسدة ثنائي ميثيل كبريتيد مع ثاني أكسيد النيتروجين ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO). ^[1]

استخدامات أخرى

يتم استغلال التأثير المضاد للأكسدة لليجنوسلفونات في الأعلاف والسيلاج ومثبطات اللهب.

يتم استغلال امتصاص الأشعة فوق البنفسجية لليجنوسلفونات في واقيات الشمس والمبيدات الحيوية.

يستخدم الليجنوسلفونات في الزراعة كنظير للمواد الدبالية . كمحسن للتربة ، يتم استخدامه بشكل أساسي لتعزيز امتصاص واحتباس الأسمدة والعناصر الغذائية الأخرى. ^[7] إنه قادر على تخليب المعادن مع الحفاظ على قابليته للتحلل البيولوجي، وهو تحسن مقارنة بـ EDTA . ^[8] ينتج المزيد من التحلل المائي والأكسدة منتجًا أكثر تشابهًا مع الدبال ، يتم تسويقه باسم "اللجنوسلفونات". ^[9]

مراجع

^ abcdef Lebo, Stuart E. Jr.; Gargulak, Jerry D.; McNally, Timothy J. (2015). "Lignin". موسوعة كيرك أوثم للتقنية الكيميائية . موسوعة كيرك أوثم للتقنية الكيميائية . John Wiley & Sons, Inc. ص. 1-26. doi :10.1002/0471238961.12090714120914.a01.pub3. ISBN 978-0-471-23896-6.
^ E. Sjöström (1993). كيمياء الخشب: الأساسيات والتطبيقات . أكاديميك بريس .
^ abc Aro, Thomas; Fatehi, Pedram (9 مايو 2017). "إنتاج وتطبيق الليجنوسلفونات واللجنين المسلفن". ChemSusChem . 10 (9): 1861–1877. Bibcode :2017ChSCh..10.1861A. doi : 10.1002/cssc.201700082 . PMID 28253428.
^ "قائمة أرقام CAS الخاصة بليجنوسلفونات" . تم الاسترجاع في 15 أكتوبر 2007 .
^ باربرا أ. توكاي (2000). "مواد كيميائية للكتلة الحيوية". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . doi :10.1002/14356007.a04_099. ISBN 978-3527306732.
^ تا'نيغونبادي، بهرام؛ نورزاد، رضا (سبتمبر 2017). "تثبيت التربة الطينية باستخدام الليجنوسلفونات". مجلة جيوتكنيك النقل . 12 : 45-55. رمز Bibcode :2017TranG..12...45T. doi :10.1016/j.trgeo.2017.08.004.
^ وورزر، جيرهيلد ك. هيتيجر، هوبرت. بيشوف، روبرت هـ. فاكلر، كارين. بوتهاست، أنتجي؛ روزيناو ، توماس (23 فبراير 2022). “الاستخدام الزراعي لليجنوسلفونات”. هولزفورشونج . 76 (2): 155-168. دوى :10.1515/hf-2021-0114. S2CID 245021537.
^ Cieschi, María T.; Benedicto, Ana; Hernández-Apaolaza, Lourdes; Lucena, Juan J. (28 November 2016). "تأثير مكوك EDTA مقابل التأثير المباشر لليجنوسولفونات في توفير الزنك لنباتات الفاصوليا البحرية (Phaseolus vulgaris L 'Negro Polo') في التربة الجيرية". Frontiers in Plant Science . 7 : 1767. doi : 10.3389/fpls.2016.01767 . PMC 5147430. PMID 28018367 .
^ ياكيمينكو، أولغا؛ ستيبانوف، أندري؛ باتساييفا، سفيتلانا؛ خوندزوا، داريا؛ أوسيبوفا، أوليسيا؛ جلادكوف، أوليج (3 يوليو 2021). "تكوين مواد شبيهة بالهيوميك أثناء العملية التكنولوجية لتخليق الليجنوهوميت® كدالة للوقت". فصل . 8 (7): 96. doi : 10.3390/separations8070096 .

انظر أيضا

ليجنوسلفونات الصوديوم

Original text

Rate this translation

Your feedback will be used to help improve Google Translate

[kirk-1] Lebo, Stuart E. Jr.; Gargulak, Jerry D.; McNally, Timothy J. (2015). "Lignin". موسوعة كيرك أوثم للتقنية الكيميائية . موسوعة كيرك أوثم للتقنية الكيميائية . John Wiley & Sons, Inc. ص. 1-26. doi :10.1002/0471238961.12090714120914.a01.pub3. ISBN 978-0-471-23896-6.

[eero-2] E. Sjöström (1993). كيمياء الخشب: الأساسيات والتطبيقات . أكاديميك بريس .

[Aro-3] Aro, Thomas; Fatehi, Pedram (9 مايو 2017). "إنتاج وتطبيق الليجنوسلفونات واللجنين المسلفن". ChemSusChem . 10 (9): 1861–1877. Bibcode :2017ChSCh..10.1861A. doi : 10.1002/cssc.201700082 . PMID 28253428.

[4] "قائمة أرقام CAS الخاصة بليجنوسلفونات" . تم الاسترجاع في 15 أكتوبر 2007 .

[5] باربرا أ. توكاي (2000). "مواد كيميائية للكتلة الحيوية". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . doi :10.1002/14356007.a04_099. ISBN 978-3527306732.

[6] تا'نيغونبادي، بهرام؛ نورزاد، رضا (سبتمبر 2017). "تثبيت التربة الطينية باستخدام الليجنوسلفونات". مجلة جيوتكنيك النقل . 12 : 45-55. رمز Bibcode :2017TranG..12...45T. doi :10.1016/j.trgeo.2017.08.004.

[7] وورزر، جيرهيلد ك. هيتيجر، هوبرت. بيشوف، روبرت هـ. فاكلر، كارين. بوتهاست، أنتجي؛ روزيناو ، توماس (23 فبراير 2022). “الاستخدام الزراعي لليجنوسلفونات”. هولزفورشونج . 76 (2): 155-168. دوى :10.1515/hf-2021-0114. S2CID 245021537.

[8] Cieschi, María T.; Benedicto, Ana; Hernández-Apaolaza, Lourdes; Lucena, Juan J. (28 November 2016). "تأثير مكوك EDTA مقابل التأثير المباشر لليجنوسولفونات في توفير الزنك لنباتات الفاصوليا البحرية (Phaseolus vulgaris L 'Negro Polo') في التربة الجيرية". Frontiers in Plant Science . 7 : 1767. doi : 10.3389/fpls.2016.01767 . PMC 5147430. PMID 28018367 .

[9] ياكيمينكو، أولغا؛ ستيبانوف، أندري؛ باتساييفا، سفيتلانا؛ خوندزوا، داريا؛ أوسيبوفا، أوليسيا؛ جلادكوف، أوليج (3 يوليو 2021). "تكوين مواد شبيهة بالهيوميك أثناء العملية التكنولوجية لتخليق الليجنوهوميت® كدالة للوقت". فصل . 8 (7): 96. doi : 10.3390/separations8070096 .