2.4.4. Определение веществ, растворимых в разбавленных водных растворах щелочей

Компоненты древесины, растворимые в водных растворах щелочей, в большей степени являются компонентами клеточной стенки, а не экстрактивными веществами. Обработкой щелочами обычно пользуются для специальных целей. Например, для извлечения гемицеллюлоз применяют растворы гидроксида натрия концентрацией 4. ..5% и выше. Описание методов выде- ления и очистки гемицеллюлоз можно найти в литературе [16, 24, 27, 30].

Растворимость древесины в 1%-ном растворе гидроксида натрия часто используют для характеристики степени микро- биологической деградации (гниения) древесины. При такой обработке частично удаляются экстрактивные вещества, геми-

целлюлозы и лигнин. Все вещества, растворимые в горячей воде, растворяются и в горячем 1%-ном растворе NaOH. Если на одном и том же образце опилок, обессмоленных спиртотолуольной смесью параллельно провести экстрагирова- ние горячей водой и обработку 1%-ным раствором NaOH, то вычитанием из второго результата веществ, растворимых в воде, можно установить содержание веществ, растворимых только в растворе гидроксида натрия.

Предварительную обработку 1%-ным раствором NaOH про- водят также для удаления полифенольных кислот при анализе коры, а также для удаления так называемых кино-веществ перед определением лигнина, холоцеллюлозы и целлюлозы в древесине эвкалипта и некоторых других пород (список родов деревьев, содержащих кино-вещества, можно найти в литературе [29]). Кино — это особая группа веществ, близких по строению к конденсированным таннинам, но не растворимых ни в воде, ни в органических растворителях.

Определение растворимости древесины в 1%-ном растворе NaOH, обусловленной гниением древесины при поражении ее грибами, используется при характеристике возможного выхода технической целлюлозы при варке гнилой древесины. С уве- личением растворимости древесины в 1%-ном растворе NaOH выход целлюлозы понижается.

Методика анализа (в соответствии со стандартами ANSI/ ASTM D1109 и TAPPI Т 4m). Навеску воздушно-сухих опилок, соответствующую массе (2±0,1) г абсолютно сухой древесины, помещают в коническую колбу вместимостью 250 см³ и заливают 100 см³ (1±0,1)%-ного водного раствора NaOH (отмеряя мерным цилиндром или мензуркой). После тщатель- ного перемешивания колбу устанавливают в кипящую водяную баню с крышкой из колец, чтобы отверстие крышки прилегало к стенкам колбы. Уровень воды в бане должен поддерживать- ся выше уровня жидкости в колбе. Обработку проводят в течение 1 ч, за это время содержимое колбы перемешивают 3 раза (через 10, 15 и 25 мин). Затем опилки отфильтровывают на высушенном стеклянном пористом фильтре с отсосом. Опилки смывают из колбы на фильтр горячей дистиллирован- ной водой (100 см³), промывают 10%-ным раствором уксусной кислоты (50 см³) и снова горячей водой (примерно 200 см³) до нейтральной реакции по индикатору метиловому оранже- вому.

Каплю раствора индикатора наносят на опилки в фильтре. Если инди- катор не изменяет цвета, промывку считают законченной. При покрасне- нии индикатора промывку продолжают. Индикатор затем смывают горячей водой.

Фильтр с опилками сушат до постоянной массы в сушиль- ном шкафу при температуре (103±2)°С и взвешивают. Мас- совую долю веществ, растворимых в 1%-ном растворе NaOH, % к абсолютно сухой древесине, рассчитывают по уменьше- нию массы древесины

где m₁ — масса фильтра с остатком древесины после щелочной обработки, г; m — масса пустого фильтра, г; g — масса абсо- лютно сухой навески древесины, г.

Расхождение между результатами двух параллельных опре- делений не должно превышать 0,5%.

Щелочная обработка коры. Перед определением в коре лиг- нина и целлюлозы проводят щелочную обработку коры после экстрагирования этиловым эфиром или спиртотолуольной смесью.

Массовую долю веществ, растворимых в 1%-ном растворе NaOH, находят в отдельных пробах по вышеприведенной методике после предварительного экстрагирования органическим растворителем по соответствующей методике (см. 2.4.1) с определением влажности обессмоленных опилок по обычной методике (см. 2.2.1). Массовую долю веществ, растворимых в 1%-ном растворе NaOH, % к абсолютно сухой исходной (необессмоленной) древесине, рассчитывают по уменьшению массы древесины

где m₁ — масса фильтра с остатком древесины после щелочной обработки, г; m — масса пустого фильтра, г; g — масса абсо- лютно сухой навески обессмоленной древесины, г; Кэ— коэф- фициент экстрагирования растворителем (см. 2.4.1).

По результатам экстрагирования органическим раствори- телем и щелочной обработки рассчитывают общий коэффи- циент экстрагирования

где E — массовая доля веществ, экстрагируемых органиче- ским растворителем, %; Хщ — массовая доля веществ, раство- римых в 1%-ном растворе NaOH, %.

Общий коэффициент экстрагирования используют при рас- чете массовой доли лигнина или целлюлозы в коре.

Предварительную щелочную обработку обессмоленного об- разца коры перед определением лигнина проводят по такой же методике, но с увеличением в 3 раза массы навески коры и соответственно расхода раствора гидроксида натрия, а также воды и уксусной кислоты для промывки. Промытые на во- ронке Бюхнера с бумажным (или полотняным) фильтром опилки подсушивают до воздушно-сухого состояния. Влажность опилок определяют в отдельной пробе.

Примечание. Использовать для определения лигнина абсолютно сухие опилки, полученные при определении массовой доли веществ, растворимых в щелочи, не следует.

Щелочная обработка древесины, содержащей кино. Для извлечения кино рекомендуют после экстрагирования спирто- толуольной смесью проводить обработку обессмоленных опи- лок 0,5%-ным раствором NaOH. На 2,5 г древесины исполь- зуют 500 см³ 0,5%-ного раствора NaOH при обработке на кипящей водяной бане в течение 1 ч. Вместо обработки раство- ром гидроксида натрия можно применить обработку 3%-ным водным раствором Na₂SO₃ на кипящей водяной бане в тече- ние 1 ч.

Выполнение анализа, предварительную подготовку образца древесины для определения лигнина и расчет общего коэф- фициента экстрагирования осуществляют согласно указаниям, изложенным выше.