Исследование морфологической структуры, физико-химических и химических характеристик беленой, сульфатной целлюлозы из древесины хвойной

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный

технологический университет растительных полимеров

Кафедра комплексной химической переработки древесины

Курсовая работа

Исследование морфологической структуры, физико-химических и химических характеристик беленой, сульфатной целлюлозы из древесины хвойной породы.

Выполнил:

Студент группы 144                                                                 Иванова В.Н

Проверил

доцент                                                                                          

Санкт-Петербург

2011г.

Содержание

1.      Введение………………………………………………………….….………4

2.      Литературный обзор…………………………………………….…….….…6

3.      Лигнин. Общие понятия о лигнине, строение, свойства; химические реакции лигнина при натронной варке…………………………………..

4.      Методическая часть………………………………………………………..

Оптическая микроскопия…………………………………….………..….

Идентификация целлюлозных волокон из различных растительных тканей……………………………………………………………….…..

Определение породного состава волокон………………………….....

Определение равномерности отбелки целлюлозы………………..….

Определение способа варки…………………………………………...

3.2. Химический и физико-химический анализы…………………………...

3.2.1. Определение степени набухания целлюлозы…………………….…..

3.2.2. Определение влажности высушивания…………………………….....

3.2.3. Определение содержания альфа-целлюлозы……………………..….

3.2.4. Определение средней степени полимеризации целлюлозы……..….

3.2.5. Определение медного числа……………………………………..……

3.2.6. Определение карбоксильных групп ……………………………….…

4. Экспериментальная часть………………………………………….………

4.1. Оптическая микроскопия………………………………………..………

4.1.1.Идентификация волокон из различного растительного сырья……....

4.1.2. Определение породного состава………………………………..……..

4.1.3. Определение равномерности отбелки целлюлозы….……………….

4.1.4. Определение способа варки…………………………………………...

4.2. Химический и физико-химический анализы…………………………...

4.2.1. Определение степени набухания целлюлозы………………………...

4.2.2. Определение влажности древесины…………………………………..

4.2.3. Определение содержания альфа-целлюлозы…………………………

4.2.4. Определение средней степени полимеризации целлюлозы…………

4.2.5. Определение медного числа…………………………………………...

4.2.6. Определение карбоксильных групп…………………………………...

4.2.7. Сводная таблица образца целлюлозы…………………………………

5. Выводы……………………………………………………………………...

5.1. По оптической микроскопии…………………………………………….

5.2. По химическому и физико-химическому анализу……………………..

6. Литература………………………………………………………………….

1. Введение

Древесина представляет собой уникальный, постоянно возобновляемый полимерный композиционный материал, компоненты которого являются высокомолекулярными соединениями. Как сырье, древесина чаще всего используется в качестве топлива, однако существует ещё множество отраслей промышленности, где она находит своё применение. Наиболее крупными являются  производство мебели, картонно-бумажное производство, производство синтетических волокон, получаемых при химической обработке древесниы, фармацевтика, парфюмерное производство, производство пластмасс и лаков, эмульгаторов и загустителей для нефтяной, текстильной пищевой и других отраслей промышленности.

Химической переработкой древесины получают более 20 тысяч наименований различных материалов, продуктов и изделий.

Одной из важнейших отраслей химической переработки древесины является производство технической целлюлозы и других волокнистых полуфабрикатов.

Технической целлюлозой называют целлюлозу, выделенную из природного растительного сырья, древесного и не древесного, удалением нецеллюлозных компонентов. Таким образом, свойства технической целлюлозы изменяются в широких пределах в зависимости от того, насколько полно в процессе химической обработки были отделены сопутствующие вещества. С помощью химических реакций из технической целлюлозы получают различные производные целлюлозы- искусственные полимеры, главным образом, различные сложные и простые эфиры целлюлозы.1

Технические целлюлозы можно подразделить по методам варки. К группе кислотных способов получения целлюлозы из числа применяемых в промышленности относится сульфитная целлюлоза. К группе щелочных способов получения целлюлозы относится сульфатный способ варки. Основные объемы целлюлозы получают сульфатным методом. По всем показателям механической прочности сульфатная целлюлоза превосходит сульфитную при одинаковой степени провара, но в то же время выход сульфатной целлюлозы на  3-4% ниже, чем сульфитной. Хотя первая обладает гораздо лучшими бумагообразующими  свойствами. 

Ниже представлены графики, характеризующие Российский рынок целлюлозной промышленности.

Цель данной работы - исследование морфологической структуры, физико-химических и химических характеристик беленой сульфатной целлюлозы из древесины хвойной породы.

2. Литературный обзор.

Лигнин. Общие понятия о лигнине, строение, свойства; химические реакции лигнина при натронной варке.

2.1Лигнин.Общие понятия о лигнине,строение,свойства

Лигнин представляет собой ароматический полимер сетчатого строения. Лигнин как полимер состоит из фенилпропановых структурных единиц (мономерных составляющих звеньев) - ФПЕ. Лигнин хвойных пород, появившихся в эволюции раньше лиственных, имеет более простое строение и состоит в основном из ФПЕ одного типа - гваяцилпропановых структурных единиц (1). В состав лигнина лиственных пород, кроме гваяцилпропановых единиц, в значительных количествах входят сирингилпропановые единицы (2). В соответствии с основным типом структурных единиц лигнины хвойных пород относятся к гваяцильным лигнинам, а лигнины лиственных пород - к гваяцил - сирингильным лигнинам. Кроме гваяцилпропановых единиц в состав хвойных лигнинов входят в небольшом количестве, а в состав лиственных пород в еще меньшем - n - гидроксифенилпропановые единицы (3). По сравнению с лигнинами древесных пород гидроксифенилпропановые единицы (H-единицы) значительно большую долю составляют в лигнинах однодольных растений (трав, злаков).

Различают природный лигнин (протолигнин) - лигнин, находящийся в древесине, и препараты лигнина - лигнины, выделенные из древесины. Природный лигнин в древесине неоднороден. Основная его масса имеет трехмерную сетчатую структуру и вследствие этого не растворяется в растворителях. Для перевода природного лигнина в растворимое состояние с целью удаления (делигнификации) или выделения из древесины (получения растворимого препарата) требуется разрушение сетки с помощью довольно жесткого химического воздействия («химическое растворение»). Как у всех сетчатых полимеров, понятие макромолекулы для природного лигнина теряет смысл.

Среди выделенных лигнинов различают препараты нерастворимых и растворимых лигнинов. Нерастворимые лигнины сохраняют сетчатую структуру. Растворимые лигнины, представляющие собой фрагменты сетки, имеют разветвленную структуру с высокой степенью разветвленности и неоднородных по молекулярной массе.

Любой лигнин, как лиственный, так и хвойных древесных пород, представляет собой гетерополимер. Лигнин имеет высокую степень химической неоднородности. Разветвленные макромолекулы растворимых лигнинов и протяженные участки цепей в сетчатой структуре, в отличие от таких важнейших биополимеров растительных и животных тканей, как целлюлоза и белки, имеют нерегулярное строение.

Лигнин - это органический гетероцепной кислородосодержащий полимер, но в отличие от полисахаридов, относящихся к полиацеталям, у лигнина отсутствует единый тип связи между мономерными звеньями. В структурных единицах лигнина содержатся различные полярные группы и в том числе способные к ионизации (кислые) фенольные гидроксилы и в небольшом числе карбоксильные группы, вследствие чего лигнин является полярным полимером, проявляющим свойства полиэлектролита. Лигнин - аморфный полимер, как природный, так и выделенный. Из - за высокой степени разветвленности макромолекулы выделенных растворимых лигнинов имеют глобулярную форму и такие препараты представляют собой порошки. В лигнине, благодаря наличию большого числа гидроксильных и других полярных групп, значительно развиты водородные связи (внури- и межмолекулярные).

Лигнин очень рано образуется в растительных клетках. В первые дни после отделения новой клетки ксилемы от камбиальной , клеточная стенка ещё не содержит лигнина. Через сравнительно небольшой период времени клеточные стенки начинают давать качественные реакции на лигнин. Процесс лигнификации имеет большое значение для жизни дерева и сыграл важную роль в эволюции растений. Лигнин придает механическим волокнам и проводящим элементам растений, живущих на суше, необходимые жесткость и гидрофобность клеточных стенок. Благодаря лигнину и возникли на Земле древесные формы растений. В процессе образования лигнина одновременно возникают химические ковалентные и межмолекулярные, в том числе водородные, связи лигнина с углеводами - гемицеллюлозами, и таким образом строится лигнин - гемицеллюлозная матрица, в которой заключены микрофибриллы целлюлозы.

Лигнин чувствителен даже к сравнительно мягким обработкам. Поэтому он претерпевает значительные изменения при выделении.

При выделении лигнина из древесины с целью получения препаратов лигнина для исследования его строения, свойств и механизмов его реакций древесину предварительно измельчают до опилок или муки. Измельченную древесину освобождают от экстрактивных веществ экстрагированием органическими растворителями, обычно спирто - толуольной смесью.

Щелочные лигнины, получаемые при сульфатной и натронной варках, можно выделить из отработанных варочных растворов, обрабатывая их углекислотой или другими более сильными кислотами. Однако основная масса щелочных лигнинов на производстве не выделяется, а идет на сжигание при регенерации химикатов.К техническим щелочным лигнинам следует также отнести талловый лигнин и шлам - лигнин. Талловый лигнин образуется как отход производства таллового масла из сульфатного мыла. Шлам - лигнин выделяется при очистке сточных вод сульфатцеллюлозного производства.

В ходе сульфитных варок лигнин сульфируется и переходит в варочный раствор в виде солей лигносульфоновых кислот - лигносульфонатов. Лигносульфонаты могут быть выделены из раствора обработкой солями, кислотами, органическими растворителями и различными ароматическими азотосодержащими соединениями.

Гидролизный лигнин получают в качестве остатка от гидролиза растительного сырья. Поэтому он неоднороден по размеру частиц и химическому составу.

Все связи в лигнине подразделяют на две группы: кислород - углеродные (простые эфирные) связи С-О-С ; углерод - углеродные связи С-С. В лигнине возможны три типа соединения: «голова к хвосту» связь пропановой цепи с бензельным кольцом другой структурной единицы), “хвост к хвосту» (связь между бензельными кольцами), «голова к голове» (связь между пропановыми цепями).

1) Простые эфирные связи.

У лигнина возможны три типа простых эфирных связей: алкил-О-арил (связи алкиларилового простого эфира); арил-О-арил (связи диарилового эфира); алкил-О-алкил (связи диалкилового эфира)

1. связи алкил-О-арил (схема 4).

Основным видом связи в лигнине является связь алкил-О-арил-О-4 в димерных структурах типа- арилового эфира гваяцилглицерина(4.1). Небольшая доля связей-О-4 присутствует в структурах с вытесненными пропановыми цепями(4.2), содержащими несопряженные карбонильные группы.

Связь алкил-О-арил-О-4 присутствует в структурах нециклического бензилового эфира (4. 3), а также в структурах циклического бензилового эфира совместно с углерод - углеродной связью-5. В лигнинах лиственных пород доля структур нециклического бензилового эфира выше, чем в лигнинах хвойных. В-положении простыми эфирными или сложноэфирными связями могут быть присоединены полиозы ( гемицеллюлозы и пектины) в виде структур V (4.4) В качестве второстепенных допускают связи-О-4.

2. Связи арил-О-арил (схема 5)

Структуры диариловых простых эфиров составляют сравнительно небольшую долю (около 0,04 на ФПЕ) в лигнинах хвойных, главным образом со связями 4-О-5 (5.1) и малым числе со связями 4-О-1 (5.2). В отношении лиственных лигнинов результаты более противоречивы - доля структур от 0,01 до 0,06 на ФПЕ.

3. Связи алкил-О-алкил

Структуры со связями диалкиловых эфиров-О-и-О-присутствуют в лигнине совместно с углерод - углеродной связью-(схема 6.1). Кроме того допускают существование связей-О-в комбинациях с другими связями.

Простые эфирные связи в лигнине, а также связи лигнина с гемицеллюлозами способны к сольвалитической деструкции, в часности к гидролитической. В лигнинах в небольшом числе присутствуют сложноэфирные связи в-положении (схема 6.2)

2) Углерод - углеродные связи.

Как и для простых эфирных эфирных связей в лигнине возможны три типа углерод - углеродных связей: алкил-арил (алкиларильные); арил-арил (диарильные); алкил-алкил (диалкильные). Углерод - углеродные связи устойчивы к сольволитической деструкции.

1. Связь алкил-арил (схема 7).

Основным видом такой связи является связь-5, которая может существовать в виде открытой структуры и закрытой (циклической), содержащей одновременную простую эфирную связь алкил-О-арил-О-4, Преобладает структура циклического бензилового эфира - фенилкумарановая структурам(7.1). Доля ФПЕ, содержащих одновременно связи-5 и-О-4, составляет примерно 0,08...0,10.

Среди связей алки-арил встречаются также и связи-1(структура 7.2) в довольно ощутимом числе - до 0,07 на ФПЕ, в лигнинах хвойных и до 0,15 на ФПЕ в лигнинах лиственных.

2. Связи арил-арил (схема 8).

Эти связи представлены главным образом бифенильными структурами со связью 5-5 (8.1). Гваяцилпропановые единицы лигнина, имеющие в 5-м положении углерод - углеродную связь (структуры 8.2-8.4), называют конденсированными единицами, а единицы со свободным 5-м положением - неконденсированными. В силингилпропановых единицах в 5-м положении находится вторая метоксильная группа. Кроме того, в 5-м положении гваяцилпропановой единицы может присутствовать связь диарилового простого эфира 5-О-4. Такие единицы называют замещёнными единицами.

3. связи алкил-алкил (схема 9)

К ним относятся связи-, присутствующие одновременно со связями С-О-С в виде следующих структур (типа лигнинов):

а)структуры тетрагидрофурана со связями (-)+(-О-)(9.1); доля таких структур выше в лигнинах хвойных пород по сравнению с лигнинами лиственных;

б)структуры лигнинов со связями (-)+2(-О-)- структуры пинорезинола (9.2) в лигнинах хвойных пород и сирингарезинола (10.3) в лигнинах лиственных пород.

в)структуры изолигнанов (9.4) со связями (-)+(-О-)+(-6), т.е. эти структуры содержат дополнительную алкиларильную С-С связь.

2.2 Химические реакции лигнина при натронной варке.

Лигнин,перешедший в раствор после натронной  варки,называют щелочным лигнином. Он является смесью органических веществ ароматической природы. Средняя ММ щелочного лигнина 1000-3000.Для перевода в раствор лигнина древесины необходимо разрушить его связи с гемицеллюлозами и другими компонентами древесины,осуществить глубокий щелочной гидролиз трехмерных молекул самого лигнина,ввести в его состав гидрофильные группы,облегчающие растворение фрагментов лигнина.

Наряду с деструкцией,протекает конкурирующая реакция конденсации лигнина,которая затрудняет его растворение. Режим варки должен обеспечить необходимую степень деструкции лигнина и защиту от конденсации.

Основные реакции лигнина при щелочной варке являются гетеролитическими(ионными) и идут по механизму нуклеофильного замещения S N 1. При натронной варке единственным нуклеофильным реагентом является гидроксид анион (ОН-). Под действием гидроксида натрия происходит отщепление метоксильных групп. В природном лигнине хвойных пород содержится 16-17% метоксилов,в щелочном 13,5-14%.

Rлиг-ОСН3+NаОН→СН3ОН + Rлиг- ОNa (фенолят).

В результате реакции образуются свободные фенольные гидроксилы,с которыми NaОН образует феноляты. Лигнин в виде фенолятов растворяется в черном щелоке.

Основной реакцией лигнине в условиях натронной варки является расщепление простых эфирных связей.

Деструкция связей α-О-4 в фенольных структурах происходит следующим образом:

Связь β-О-4 расщепляется по этому механизму не полностью,приём фрагментации лигнина не происходит,а образующийся формальдегид может принимать участие в процессах конденсации лигнина.

Другая часть связей  β-О-4 расщепляется по ионному механизму через промежуточный эпоксид.

Связь β-О-4 в нефенольных структурах расщепляется только при  наличии α-спиртового гидроксила в боковой цепи.

Фенилкумарановые структуры в условиях натронной варки разрушаются не полностью. Положительным эффектом реакции со щелочью является образование новой фенольной единицы.

Таким образом,при натронной варке связи β-О-4 в фенольных единицах расщепляются не полностью,а активные α-положения пропановых цепей остаются не защищенными от конденсации,которая может происходить по следующим направлениям:

3. Методическая часть

3.1. Оптическая микроскопия

Приготовление препаратов окрашенных волокон.

Небольшое количество волокон помещают на предметное стекло, и увлажнив тщательно раздергивают препаровальными иглами. Избыток воды осторожно удаляют фильтровальной бумагой. Затем волокна окрашивают 1-2 каплями раствора хлор-цинк-иод. Волокна хорошо перемешивают (и еще раз раздергивают на отдельные волокна – для приготовления препаратов).

Сразу же окрашенные волокна накрывают покровным стеклом избегая образования пузырьков воздуха между стеклами. Избыток красителя удаляют слегка смоченной фильтровальной бумагой, осторожно подводя ее к краю покровного стекла.

3.1.1. Идентификация целлюлозных волокон из различных растительных тканей.

Целлюлозные волокна из различных растительных тканей окрашиваются по -разному. При окраске раствором хлор-цинк-иода волокна хлопка окрашиваются в коричнево-розовый оттенок. Волокна древесной массы окрашиваются в желто-зеленый цвет. Волокна технической целлюлозы окрашиваются в синий цвет.

3.1.2.Определение породного состава.

Определение породного состава волокна осуществляется с помощью диагностических признаков, характерных для каждой породы. Готовится преперат целлюлозы – данный процесс описан в пункте 3.1.

3.1.3.Определение равномерности отбелки целлюлозы

Образец целлюлозы помещают на предметное стекло, с помощью препаровальных игл расщепляют на отдельные волокна в нескольких каплях дистиллированной воды. Волокна осушают фильтровальной бумагой и наносят на них несколько капель раствора малахитового зеленого.

Для закрепления красителя препарат осторожно подсушивают над электрической плиткой. Затем волокна переносят на ситечко и промывают водой до бесцветных промывных вод, отжимают иглами, помещают на предметное стекло и осушают фильтровальной бумагой. Затем на образец наносят несколько капель раствора основного фуксина. Окраску проводят в течение одной минуты. Волокна переносят на ситечко и промывают слабым раствором HCl до бесцветных промывных вод и отжимают. Из волокон готовят препараты.

3.1.4. Определение способа варки целлюлозы

Раствор I - 0,4% соляная кислота 30-35мл

Раствор II - основной фуксин 0,7гр. в 100мл дистиллированной воды

Раствор III - 0,02 н соляная кислота

Раствор IV - хлор-цинк-иод

Раствор V – цинк хлористый, кальций хлористый, соляная кислота

Навеску образца (около 0,05гр.) опускают в нагретый до кипения раствор I и кипятят в течение 15 минут. Затем кислоту сливают, образец промывают холодной водой, затем погружают в кипящую дистиллированную воду и кипятят в течение 1 минуты. Небольшую часть образца переносят на предметное стекло, расщепляют на отдельные волокна и осушают фильтровальной бумагой. На волокна нанося 2-3 капли раствора II и хорошо перемешивают. Через одну минуту волокна осушают фильтровальной бумагой и промывают в течение 15 секунд раствором III, который так же удаляют фильтровальной бумагой. Наносят 2-3 капли раствора IV, перемешивают и высушивают фильтровальной бумагой. В заключении наносят на волокна 2-3 капли раствора V и тщательно перемешивают. По истечении одной минуты волокна накрывают покровным стеклом. Излишек раствора удаляют фильтровальной бумагой. Волокна сульфитной целлюлозы окрашиваются в светло-красный цвет, сульфатной- в синий или сиреневый2.

3.2.          Химические и физико-химические анализы

3.2.1.          Определение степени набухания целлюлозы

  Из исследуемой воздушно - сухой целлюлозы нарезают два куска размером 11,5 см. взвешивают и помещают в кристаллизаторы, наполненные: один дистиллированной водой в количестве 25 см3, другой 25 см3 раствора едкого натра концентрацией 17,5 %. Продолжительность набухания в воде один час, а в щелочи 10 минут. По истечению указанного времени целлюлозы осторожно вынимают пинцетом и держат в наклонном  положении для стекания жидкости, оставшуюся на весу каплю осторожно снимают фильтровалной бумагой, затем набухшую целлюлозу взвешивают на часовом стекле (предварительно взвешенном). Отношение массы набухшей целлюлозы к ее первоначальной массе дает массовую степень набухания, выраженную обычно в %.

СНщелочи=(m’щелочи-mстекла / m1 )*100,

СНводы=(m’воды-mстекла / m2 )*100.

3.2.2.          Определение влажности высушивания

В чистый пустой бокс,(вместе с крышкой в открытом виде) предварительно высушенный до постоянной массы, помещают навеску целлюлозы массой около 3 г. и сушат с навеской в течение 3 часов в сушильном шкафу при t=103±2оC . Перед извлечением из сушильного шкафа бокс закрывают крышкой, а затем помещают в эксикатор и после охлаждения до комнатной температуры взвешивают. Перед взвешиванием крышку бюкса на короткое время приоткрывают, чтобы уравнять давление воздуха. После 1го взвешивания бюкс с навеской снова помещают в сушильный шкаф для повторной сушки до получения постоянной массы.

W=, [%]

М1- масса бюкса с навеской до высушивания, г

М2-масса бюкса с навеской после высушивания, г

М-масса пустого бюкса, г

Коэффициент сухости

Ксух==

3.2.3.          Определение содержания альфа-целлюлозы

Около 3 грамм воздушно-сухой целлюлозы, разорванной на куски размером 1010 мм, помещают в фарфоровый стакан вместимостью 150-200 см3 и заливают 17,5% раствором гидроксида натрия в два приема: сначала 15 см3 (осторожно в течение 2-3 минут размешивая целлюлозу стеклянной палочкой), затем добавляют 30см3 17,5% щелочи, равномерно и осторожно размешивают в течение 1 минуты. Стакан со смесью покрывают часовым стеклом и оставляют при комнатной температуре на 45 минут, считая с начала обработки целлюлозы щелочью. По истечению этого времени к массе приливают 45 см3 дистиллированной воды, осторожно перемешивают в течение 1,5 минуты и переносят массу на фарфоровую воронку Бюхнера (без бумажного фильтра).

Целлюлозную массу равномерно распределяют на дырчатой перегородке воронки и отсасывают фильтрат в отсосную колбу. Во избежании потерь волокна фильтрат пропускают дважды через слой волокна. Остаток на фильтре промывают при слабом вакууме в 3 приема по 25 см3 9,5% раствора гидроксида натрия. Каждую новую порцию промывной щелочи прибавляют лишь после полного отсоса предыдущей щелочи. Общая продолжительность промывки должна быть 2-3 минуты. После отсоса щелочи волокна промывают отдельными порциями воды с промежуточным отсосом. Промывку ведут до нейтральной реакции по фенолфталеину. Промытый осадок (альфа-целлюлозу) высушивают сначала при комнатной температуре, а затем в сушильном шкафу при температуре 1032 С.

Массовую долю  альфа- целлюлозы в процентах вычисляют:

, [%]

3.2.4.          Определение средней степени полимеризации целлюлозы

Навеску целлюлозы, рассчитанную по формуле и взвешенную с точностью до 0,0002г и 1,5 г металлической кусковой меди помещают в толстостенную банку и приливают требуемое количество медно-аммиачного раствора (V см3). Банку закрывают пробкой, встряхивают и помещают в термостат при температуре 200,2С. Расчет абсолютно сухой целлюлозы (G) в граммах, необходимой для приготовления медно-аммиачного раствора целлюлозы, производится по формуле:

G=

V- рабочий объем банки в см3 (30см3)

C- концентрация целлюлозы в растворе в г/см3

W- влажность целлюлозы в % (6-7%)

Банку помещают на мешалку. Обычно для полного растворения целлюлозы со степенью полимеризации до 1000 требуется 20-30 минут. Полноту растворения проверяют просматриванием банки с раствором в проходящем свете. Банку снимают с мешалки, еще раз встряхивают и определяют с помощью вискозиметра время истечения в секундах 20 см3 раствора (t1). Таким же образом определяют время истечения растворителя (t0). Из полученных данных рассчитываю величину (y), характеризующую повышение вязкости раствора по отношению к вязкости растворителя, по формуле: у= t1/t0-1

Среднюю степень полимеризации целлюлозы рассчитывают по формуле:

СП=2000*y/ С*(1+0,29*y),

С- концентрация целлюлозы в растворе.

3.2.5.          Определение медного числа целлюлозы

Навеску около 1 грамма целлюлозы, взятую с точностью до 0,002 помещают в коническую колбу и заливают 20 см3дистиллированной воды, после чего содержимое колбы нагревают до кипения. В две сухие колбы емкостью 50 см3 заливают по 20 см3 растворов сернокислой меди и калий натрий виннокислый. Образовавшийся темно-синий раствор вливают в колбу с навеской целлюлозы, колбу на время прикрывают часовым стеклом (время кипячения 2-3 минуты). Затем содержимое колбы быстро охлаждают в проточной воде и пропускают через фарфоровую воронку с полотняным фильтром, промывают горячей водой до нейтральной реакции по фенолфталеину. Промывные воды из отсосной колбы выливают, колбу тщательно моют. Закись меди растворяют 30 см3 раствора сернокислого железа при отключенном вакууме и перемешивании стеклянной палочкой содержимого воронки. Осадок на фильтре промывают 4 моль/дм3 раствором серной кислоты в два приема по 30 см3 и затем дистиллированной водой 150 см3. собранный фильтрат титруют 0,04 моль/дм3 раствором марганцовокислого калия до достижения первой устойчивой окраски раствора в розовый цвет.

V – объем 0,04 KMnO4,

m – масса воздушно-сухой навески целлюлозы

3.2.6. Определение карбоксильных групп

1 грамм абсолютно сухой целлюлозы помещают в колбу на 30 минут в 50 см3 0,1 моль/дм3 раствор соляной кислоты. Затем её вновь промывают для удаления кислоты дистиллированной водой, отжимают и взвешивают. В полученной целлюлозе определяют содержание карбоксильных групп. Эту операцию проводят для обеззоливания целлюлозы. Для определения карбоксильных групп целлюлозу 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).