[go: up one dir, main page]

RU2059648C1 - Method of oxidized polysaccharide preparing - Google Patents

Method of oxidized polysaccharide preparing Download PDF

Info

Publication number
RU2059648C1
RU2059648C1 SU5025783A RU2059648C1 RU 2059648 C1 RU2059648 C1 RU 2059648C1 SU 5025783 A SU5025783 A SU 5025783A RU 2059648 C1 RU2059648 C1 RU 2059648C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concentration
cellulose
pectin
anode
space
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Нинель Петровна Шелухина
Петр Дмитриевич Демьянович
Джумагуль Норусбаевна Дуйшеева
Original Assignee
Нинель Петровна Шелухина
Петр Дмитриевич Демьянович
Джумагуль Норусбаевна Дуйшеева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нинель Петровна Шелухина, Петр Дмитриевич Демьянович, Джумагуль Норусбаевна Дуйшеева filed Critical Нинель Петровна Шелухина
Priority to SU5025783 priority Critical patent/RU2059648C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2059648C1 publication Critical patent/RU2059648C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: plant raw is placed into anode space of electrochemical cell separated from cathode space by semipermeable diaphragm and subjected for treatment with sodium chloride at concentration 1.0-1.5 wt. -% at 67-72 C at constant current density 0.03-0.045 A/A/cm2. Then aqueous solution is removed from the cell and the raw remained into anode space is subjected for the treatment with potassium iodide aqueous solution at concentration 1.0-1.5 wt.-% at 67-72 C at constant current density 0.03-0.045 A/A/cm2. EFFECT: improved method of product preparing. 1 tbl

Description

Изобретение относится к химии и технологии природных полисахаридов и может быть использовано при получении полисахаридных сорбентов для связывания и выведения из организма тяжелых металлов. The invention relates to the chemistry and technology of natural polysaccharides and can be used to obtain polysaccharide sorbents for binding and excretion of heavy metals from the body.

Известен способ получения окисленных целлюлоз [1] под действием иодной кислоты и ее солей [JO4] с последующим доокислением полупродуктов хлоритами [ClO2] Нативная целлюлоза, не обладающая сорбирующими (ионнообменными) свойствами, превращается в соединение, которое используется в качестве ионнообменного материала.A known method of producing oxidized cellulose [1] under the action of iodic acid and its salts [JO 4 ] followed by oxidation of intermediates with chlorites [ClO 2 ] Native cellulose that does not have sorbing (ion-exchange) properties is converted into a compound that is used as an ion-exchange material.

Наиболее близким техническим решением является способ получения пектиновых веществ и целлюлозы, который заключается в обработке растительного сырья кипящим метанолом для инактивации ферментных систем и исчерпывающего экстрагирования пектиновых веществ 2%-ной соляной кислоты при 70оС. Остаток от экстрагирования представляет собой практически чистую целлюлозу [2] не обладающую сорбирующими свойствами.The closest technical solution is a method for producing pectin and cellulose derivatives, which consists in treating plant feedstock boiling methanol to inactivate the enzyme systems and exhaustive extraction of pectic substances 2% hydrochloric acid at 70 C. The residue from extraction represents almost pure cellulose [2 ] not having sorbing properties.

Недостатком данного способа является необходимость использования чрезвычайно токсичного метанола, создающего неблагоприятную экологическую обстановку, а также при получении целевого продукта, пектиновая кислота, имеет незначительное содержание свободных карбоксильных групп (20%) и обладает, следовательно, невысокой сорбционной способностью. Оставшаяся после экстрагирования пектина целлюлоза совсем не содержит свободных карбоксильных групп и поэтому не способна сорбировать ионы металлов. The disadvantage of this method is the need to use extremely toxic methanol, which creates an unfavorable environmental situation, and also, upon receipt of the target product, pectic acid has a low content of free carboxyl groups (20%) and, therefore, has a low sorption ability. Cellulose remaining after pectin extraction does not contain free carboxyl groups at all and therefore is not able to absorb metal ions.

Целью изобретения является улучшение экологии производства окисленных полисахаридов и увеличение сорбционных свойств целевых продуктов, а также повышение эффективности технологического процесса. The aim of the invention is to improve the ecology of the production of oxidized polysaccharides and increase the sorption properties of the target products, as well as increase the efficiency of the process.

Поставленная цель достигается тем, что обработку растительного сырья производят в водном растворе 1,0-1,5 мас. NaCl и NaJ в постоянном электрическом поле, создаваемом между анодом и катодом, разделенными полупроницаемой мембраной, при плотности тока 3,0-4,5 А/дм2 и 67-70оС, причем обработку сырья производят в анодном пространстве.This goal is achieved in that the processing of plant materials is carried out in an aqueous solution of 1.0-1.5 wt. And NaJ NaCl in a dc electric field generated between the anode and cathode separated by a semipermeable membrane, at a current density of 3.0-4.5 A / dm 2 and 67-70 ° C, the raw material processing is carried out in the anode space.

Сущность изобретения заключается в следующем. Любое растительное сырье (овощи, фрукты, стебли, листья, древесина деревьев, злаки и т.д.) содержат значительные количества целлюлозы (клетчатки) и пектиновых веществ. Последние представляют собой своеобразный растительный клей, скрепляющий отдельные клетки растений. Под действием химических реагентов пектиновые вещества относительно легко экстрагируются из растительного сырья, остается относительно устойчивая (не растворимая в воде, в растворах кислот и щелочей) целлюлоза. The invention consists in the following. Any plant raw materials (vegetables, fruits, stems, leaves, tree wood, cereals, etc.) contain significant amounts of cellulose (fiber) and pectin. The latter are a kind of plant glue, fastening individual plant cells. Under the influence of chemical reagents, pectin substances are relatively easily extracted from plant materials, cellulose remains relatively stable (insoluble in water, in solutions of acids and alkalis).

Исходным сырьем для осуществления изобретения являются растительные отходы (например, свекловичный жом), которые обрабатывают в постоянном электрическом поле растворами солей NaCl и NaJ, не обладающими в обычных условиях окисляющими свойствами. Однако под действием электрического поля они образуют в анодном пространстве смесь сильных и средней силы кислот и окислителей: HCl, HJ, HClO, HJO, HJO3 и HClO3. В катодном пространстве получается щелочь. При помещении растительного сырья (жома) в анодное пространство под действием в основном НСl происходит процесс гидролиза-экстрагирования пектиновых веществ из растительного сырья. Одновременно окислители НСlO, HJO, HJO3, HClO3 окисляют и пектиновые вещества и целлюлозу. Постоянное электрическое поле создается системой из нерастворяющихся электродов (нержавеющая сталь, титан, графит). При этом анод отделен от катода полупроницаемой мембраной (например целлофановой), не пропускающей полимерные ионы пектиновых веществ и целлюлозы, но дающей возможность двигаться в любом направлении ионам низкомолекулярных соединений.The feedstock for the implementation of the invention is plant waste (for example, beet pulp), which is treated in a constant electric field with solutions of NaCl and NaJ salts that do not have oxidizing properties under ordinary conditions. However, under the influence of an electric field, they form in the anode space a mixture of strong and medium strength acids and oxidizing agents: HCl, HJ, HClO, HJO, HJO 3 and HClO 3 . In the cathode space, alkali is obtained. When plant raw materials (pulp) are placed in the anode space under the influence of mainly HCl, the process of hydrolysis-extraction of pectin substances from plant materials takes place. At the same time, the HClO, HJO, HJO 3 , HClO 3 oxidizing agents oxidize both pectin and cellulose. A constant electric field is created by a system of insoluble electrodes (stainless steel, titanium, graphite). In this case, the anode is separated from the cathode by a semipermeable membrane (for example, cellophane), which does not pass the polymer ions of pectin substances and cellulose, but makes it possible for ions of low molecular weight compounds to move in any direction.

При электролизе NaCl на аноде выделяется хлор 2Cl=Cl

Figure 00000001
+2e. В катодном пространстве выделяется водород и образуется щелочь. При взаимодействии Сl2с водой происходит реакция Cl2 + H2O HCl + HClO, где НСl сильная кислота, НСlO, (HOCl) сильный окислитель (хлорноватистая кислота). Свободная хлорноватистая кислота испытывает в растворе три различных типа превращений, которые протекают независимо друг от друга и поэтому являются параллельными реакциями.During the electrolysis of NaCl, chlorine 2Cl = Cl is released at the anode
Figure 00000001
+ 2e. Hydrogen is released in the cathode space and an alkali is formed. When Cl 2 reacts with water, the reaction Cl 2 + H 2 O HCl + HClO occurs, where Hcl is a strong acid, HCl, (HOCl) is a strong oxidizing agent (hypochlorous acid). Free hypochlorous acid undergoes three different types of transformations in solution, which occur independently of each other and therefore are parallel reactions.

1) НОСl HCl + "O" (атомарный кислород сильный окислитель)
2) 2НОСl Cl2O + H2O
3) 3HOCl 2HCl + HClO3 Аналогично при электролизе NaJ образуется НJ и HOJ иодноватистая кислота неустойчивый сильный окислитель. Помимо окислительного распада: HOJ HJ + "O" для HOJ характерна реакция: 3HOJ 2HJ + +HJO3 с получением иодноватой кислоты, являющейся слабым окислителем.
1) HOCl HCl + "O" (atomic oxygen is a strong oxidizing agent)
2) 2NOCl Cl 2 O + H 2 O
3) 3HOCl 2HCl + HClO 3 Similarly, during the electrolysis of NaJ, НJ and HOJ are formed. Uniform acid is an unstable strong oxidizing agent. In addition to oxidative decomposition: HOJ HJ + “O”, HOJ is characterized by the reaction: 3HOJ 2HJ + + HJO 3 to give iodic acid, which is a weak oxidizing agent.

В процессе обработки растительного сырья в постоянном электрическом поле происходит гидролиз протопектина под действием (в основном) соляной кислоты. Экстрагированный пектин и остаток (инертной) целлюлозы подвергаются окислению под действием OCl-,

Figure 00000002

Figure 00000003
O
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
O
Figure 00000007

Возникают окисленные пектиновые кислоты и целлюлоза, содержащие значительные количества карбоксильных (-СООН) групп, способных связывать токсичные металлы и затем выводить их из организма.In the process of processing plant materials in a constant electric field, hydrolysis of protopectin occurs under the influence of (mainly) hydrochloric acid. The extracted pectin and the remainder of the (inert) cellulose are oxidized by OCl - ,
Figure 00000002

Figure 00000003
O
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
O
Figure 00000007

Oxidized pectic acids and cellulose appear, containing significant amounts of carboxylic (-COOH) groups that can bind toxic metals and then remove them from the body.

Figure 00000008
O
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
O
Figure 00000012

Новизна заявляемого технического решения состоит в экстрагировании растительного сырья водой в присутствии NaCl и NaJ в электрическом поле вблизи анода (отделенного от катода полупроницаемой мембраной), где за счет процессов электролиза возникают кислоты и окислители, производящие гидролиз протопектина до пектиновых веществ и целлюлозы и окисление последних до соединений с дополнительным содержанием карбоксильных групп.
Figure 00000008
O
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
O
Figure 00000012

The novelty of the claimed technical solution consists in the extraction of plant materials with water in the presence of NaCl and NaJ in an electric field near the anode (separated from the cathode by a semipermeable membrane), where due to electrolysis processes acids and oxidizing agents arise, which hydrolyze protopectin to pectin and cellulose and oxidize the latter to compounds with an additional content of carboxyl groups.

П р и м е р 1. В анодное пространство электролизной ячейки, в которую помещены два электрода из нержавеющей стали размерами 60х60 мм, разделенные полупроницаемой мембраной, вносят 6 г сухого свекловичного жома и вливают 300 мл воды. В катодную ячейку также вливают 300 мл воды и вносят 4,5 г NaCl. Затем проводят электролиз при плотности тока 4,5 А/дм2 при +72оС, рН 2 1,5 ч. После этого из ячейки удаляют жидкость с экстрагированным (и окисленным) пектином.Example 1. In the anode space of the electrolysis cell, in which two stainless steel electrodes 60x60 mm in size, separated by a semipermeable membrane, are placed, 6 g of dry beet pulp are added and 300 ml of water are poured. 300 ml of water are also poured into the cathode cell and 4.5 g of NaCl are added. Then, electrolysis is conducted at current densities of 4.5 A / dm 2 at 72 ° C, pH 1.5 2 hours. Thereafter, cells were removed from the fluid extracted from (and oxidized) pectin.

Исчерпывающее экстрагирование пектина достигается при 5-кратном повторении указанных операций. Exhaustive extraction of pectin is achieved with a 5-fold repetition of these operations.

После упаривания под вакуумом (30 мм рт.ст.) при 40-50оС, в 5 раз, пектин осаждают ацетоном 1:1, промывают ацетоном и сушат на воздухе. Выход 20% от массы сырья. Содержание карбоксильных групп 40%
Остаток жома в анодном пространстве представляет собой, в основном, целлюлозу. Остаток заливают 300 мл воды и прибавляют 4,5 г NaJ. Электролиз проводят в указанном ранее режиме (однократно). Далее содержимое анодной и катодной ячеек сливают вместе (до достижения рН 9) и оставляют для дальнейшего окисления на 12 часов. Затем целлюлозный остаток жома отфильтровывают, промывают водой и сушат. Выход 10% от веса сырья, количество карбоксильных групп 35%
Результаты примеров 1-5 представлены в таблице.
After evaporation under vacuum (30 mm Hg) at 40-50 ° C, 5 times, pectin is precipitated with acetone 1: 1, washed with acetone and dried in air. Yield 20% of the mass of raw materials. The content of carboxyl groups 40%
The remainder of the pulp in the anode space is mainly cellulose. The residue is poured into 300 ml of water and 4.5 g of NaJ are added. Electrolysis is carried out in the previously indicated mode (once). Next, the contents of the anode and cathode cells are poured together (until pH 9 is reached) and left for further oxidation for 12 hours. Then the pulp residue of the pulp is filtered off, washed with water and dried. Yield 10% of the weight of the raw material, the amount of carboxyl groups 35%
The results of examples 1-5 are presented in the table.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить одновременно пектиновые вещества и целлюлозу с повышенными сорбирующими свойствами за счет введения дополнительного количества карбоксильных групп путем окисления полисахаридов в электрическом поле. The proposed technical solution allows to simultaneously obtain pectin and cellulose with enhanced sorbing properties due to the introduction of an additional amount of carboxyl groups by oxidation of polysaccharides in an electric field.

Claims (1)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКИСЛЕННЫХ ПОЛИСАХАРИДОВ, включающий обработку растительного сырья в электрическом поле в водной среде при плотности постоянного тока 0,03 0,045 А/см2, отличающийся тем, что обработку сырья проводят при 67 72oС в анодном пространстве, отделенном от катодного пространства полупроницаемой мембраной, сначала в присутствии в катодном пространстве хлорида натрия в концентрации 1,0 1,5 мас. а затем иодида натрия в концентрации 1,0 1,5 мас.METHOD FOR PRODUCING OXIDIZED POLYSACCHARIDES, including processing plant materials in an electric field in an aqueous medium at a constant current density of 0.03 0.045 A / cm 2 , characterized in that the processing of raw materials is carried out at 67 72 o C in the anode space separated from the cathode space by a semipermeable membrane , first in the presence in the cathode space of sodium chloride at a concentration of 1.0 to 1.5 wt. and then sodium iodide in a concentration of 1.0 to 1.5 wt.
SU5025783 1991-12-17 1991-12-17 Method of oxidized polysaccharide preparing RU2059648C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5025783 RU2059648C1 (en) 1991-12-17 1991-12-17 Method of oxidized polysaccharide preparing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5025783 RU2059648C1 (en) 1991-12-17 1991-12-17 Method of oxidized polysaccharide preparing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2059648C1 true RU2059648C1 (en) 1996-05-10

Family

ID=21596141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5025783 RU2059648C1 (en) 1991-12-17 1991-12-17 Method of oxidized polysaccharide preparing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2059648C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2221640C1 (en) * 2003-02-10 2004-01-20 ГУ Волгоградский научно-исследовательский технологический институт мясомолочного скотоводства и переработки продукции животноводства РАСХН Method of production of sorbents on vegetable base

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Иванов В.И. и др. Отделение некоторых катионов от трехвалентного железа на оксицеллюлозах Изв. АН СССР Отделение химическая наука, 1957г, N 4, с.518-519. Авторское свидетельство СССР N 757541, кл. C 08B 37/06, 1980. Авторское свидетельство СССР N 1666458, кл. C 08B 37/06, 1991. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2221640C1 (en) * 2003-02-10 2004-01-20 ГУ Волгоградский научно-исследовательский технологический институт мясомолочного скотоводства и переработки продукции животноводства РАСХН Method of production of sorbents on vegetable base

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5747658A (en) Method for the oxidation of carbohydrates
EP0612685B1 (en) Process for producing chlorine dioxide
US5116595A (en) Metathesis of acidic by-product of chlorine dioxide generating process
NO167747B (en) PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF TETRA-N-ACETYL-KITOTETRAOSE, PENTA-N-ACETYL-KITOPENTAOSE AND HEXA-N-ACETYL-KITOHEXSAOSE BY PARTIAL HYDROLYSE OF CHITIN.
EP0636106A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING CHLORINE DIOXIDE.
US4100341A (en) Uronic oxidation of cellulose
US20020098553A1 (en) Process for producing carrageenan with reduced amount of insoluble material
US5032239A (en) Conversion of cellulosic agricultural wastes
EP0091221A2 (en) Solubilisation and hydrolysis of carbohydrates
RU2059648C1 (en) Method of oxidized polysaccharide preparing
US4124459A (en) Process for removing mercury from brine sludges
JPS591089B2 (en) Method for manufacturing ion exchange materials
US3785942A (en) Process for the recovery of mercury from waste solids
US5593653A (en) Metathesis of acidic by-product of chlorine dioxide generating process
NL1004793C2 (en) Method for the oxidation of starch with periodate.
US5628874A (en) Reduction of chloride in pulping chemical recovery systems
Kooiman The chemical structure of the extracellular “starch” produced by Cryptococcus albidus and C. laurentii var. flavescens
Besemer et al. The relation between calcium sequestering capacity and oxidation degree of dicarboxy‐starch and dicarboxy‐inulin
US3639118A (en) Process for purifying mercury
AU5431600A (en) Process for regenerating periodic acid
JP2006320261A (en) Cellulose depolymerization method and sugar production method using the same
US5411655A (en) Electrolytic cell and electrodes therefor
Lee et al. Electrochemical decomposition of chlorinated benzenes in dimethylformamide solvent
JPS63118086A (en) Method for producing hexavalent chromium for use in chlorate electrolyzers
US4341609A (en) Electrochemical conversion of biomass