2.2. Химические и физико-химические анализы

2.2.1. Определение влажности целлюлозы

Влажность - одна из основных характеристик древесины. Под влажностью древесины понимают выраженное в процентах отношение массы воды к массе образца.

Абсолютной влажностью древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины.

Относительная влажность древесины - это отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины до высушивания.

Целлюлоза и выделенные из нее компоненты гигроскопочны и в воздушно-сухом состоянии содержат определенное количество гигроскопической воды в равновесии с влажностью воздуха. Метод высушивания наиболее простой, но при высушивании могут удаляться летучие вещества, что приводит к завышению значения влажности. Сушка может сопровождаться окислением компонентов древесины, в результате чего увеличивается ее масса вследствие присоединения кислорода. Этот метод основан на определении потери массы целлюлозы при сушке ее до постоянной массы в сушильном шкафу при t(103±2)°С . Навеску целлюлозы, массой около 3 г помещают в предварительно высушенный до постоянной массы бюкс. Открытый бюкс с навеской и крышку бокса помещают в сушильный шкаф и сушат при t(103±2)°С в течение 3 часов. Высушенный бокс с навеской закрывают в сушильном шкафу рядом стоящей крышкой и переносят в эксикатор,где охлаждают 10 мин до комнатной температуры, и взвешивают. После первого взвешивания бокс с навеской снова помещают в сушильный шкаф для повторной сушки до получения постоянной массы. Влажность целлюлозы, % ,вычисляют по формуле:

W=

m₁ – масса бокса с навеской до высушивания, г

m₂ – масса бокса с навеской после высушивания, г

m – масса пустого бокса, г

Коэффициент сухости целлюлозы рассчитывают по формуле:

К_сух=

Во всех последующих химических анализах для расчета массы абсолютно сухой навески целлюлозы массу взятой воздушно-сухой навески умножают на K_сух.

2.2.2. Определение карбоксильных групп целлюлозы

(по методу Вильсон)

При получении технической целлюлозы из растительного сырья в процессах варки и отбелки увеличивается число концевых карбонильных и карбоксильных групп. Это обусловлено гидролитической и окислительной деструкцией макромолекул целлюлозы и окислением спиртовых групп.

Метод основан на обратном титровании карбоксильных групп гидрокарбонатом натрия

R – COOH +NaHCO₃ R – COONa +CO₂+H₂O

Избыток гидрокарбоната натрия оттитровывают соляной кислотой

NaHCO₃+ HCl NaCl +CO₂+ H₂O

1 грамм абсолютно сухой целлюлозы помещают в колбу на 30 минут в 50 см³ 0,1 моль/дм³ раствор соляной кислоты. Затем оксицеллюлозу вновь промывают для удаления кислоты дистиллированной водой, отжимают и взвешивают. В полученной оксицеллюлозе определяют содержание карбоксильных групп. Для определения карбоксильных групп оксицеллюлозу помещают в колбу и заливают 50 см³ раствора солей (0,02 моль/дм³ NaHCO₃ + 0,2 моль/дм³ NaCl ). Колбу закрывают пробкой и встряхивают до получения однородной суспензии. Через час жидкость отфильтровывают на сухом стеклянном фильтре; 25 см³ фильтрата титруют 0,1 моль/дм³ HCl с индикатором метиловым красным до достижения переходной окраски (переход из желтого в малиновый). Раствор кипятят несколько минут для удаления СО₂. быстро охлаждают и затем титруют до нового изменения окраски. Параллельно титруют таким же образом 25см³ раствора бикарбоната (смеси солей).

Содержание карбоксильных групп рассчитывают по формуле в ммоль/100 а.с.ц.

Х=(В-а- )* , моль/100 г а.с.ц.,

где а- расход 0,1 моль/дм³ HCl на титрование 25см³ фильтрата, см³;

В- тоже на титрование 25 см³ бикарбоната,см³;

У- содержание воды в навеске целлюлозы после обработки кислотой, г;

д- навеска абсолютно сухой целлюлозы, г .