КИНЕТИКА НА ДЪРВООТРАЗЯВАНЕ НА ДЪРВО
Чрез имитационно компютърно моделиране, комбиниращо методи на ⌠класическа ■ химическа кинетика и статистически изпитания (MONTE-CARLO), е показано, че експериментално установеният характер на кинетичната делигнификация на дървесината не е следствие от хетерогенността на топологичната структура макромолекула на лигнин ... Оправдано е твърдението, че основната причина политемпора - хетерогенност на химична структура лигнин, състояща се в налични връзки от различен тип и трайност между фенилпропановите единици.
Когато анализираме влиянието на топологичната структура на лигниновите макромолекули върху естеството на разрушаване [1], не обърнахме внимание на естеството на връзките между фенилпропановите мономерни звена (FPU). Типът облигации определя само скоростта на разрушаване, но не и формата на кривите на MWD. Ако макромолекулите съдържат връзки с различна сила, разпределени на случаен принцип (необходимо условие!), Тогава при една и съща степен на разрушаване (т.е. при една и съща част от скъсаните връзки), кривите на MWD също са еднакви, независимо от вида на връзките между FPE. Скоростта на процесите на разрушаване и делигнификация зависи от естеството на връзките.
По-рано предположихме, че основната причина за полихронизма на кинетичното описание на процесите на делигнификация не е структурната хетерогенност на лигно-въглехидратната матрица, а химическата хетерогенност на дървесните компоненти [2]. Симулационното моделиране дава възможност за по-подробно обсъждане на този проблем.
експериментална част
Описаното по-долу моделиране се основава на следните първоначални предположения:
- макромолекулите се състоят от елементарни единици - фенилпропанови единици (FPU), свързани чрез връзки от различно химично естество;
- разпределението на връзките от различен тип в макромолекулата е произволно;
- най-вероятната топологична структура на лигниновите макромолекули е мрежа с относително редки точки на разклоняване и редки вътремолекулни „омрежвания“ (вж. [1]);
- отстраняването на лигнин от дървото се предшества от статистическото унищожаване на лигнин макромолекули, придружено от образуването х-мерки;
- х-мерки, чиято степен на полимеризация се оказва по-малка от определена критична стойност хcr, преминете към решение (процес на делигнификация).
Освен това се разглеждат характеристиките на кинетичното поведение за два варианта на химическата структура на лигниновите макромолекули:
- лигнинът е химически хомогенен в смисъл, че всички връзки между FPE имат еднаква сила;
- лигнинът е химически хетерогенен (т.е. връзките между FPE се различават по сила).
Също толкова силни връзки. Ако разкъсването на връзките между FPE има първия кинетичен ред, тогава
Където к'Constant константа на скоростта на разрушаване; t √ продължителността на процеса; g √ степен на разрушаване,
√ брой скъсани облигации; 0 √ общият брой облигации преди началото на унищожаването.
Уравнение (1) се решава лесно за t:
Тук t придобива значението на характерното време, т.е. продължителност на достигане на определена степен на разрушение.
На фиг. 1 (крива 1) показва динамиката на разрушаване, изчислена съгласно уравнение (3) при предположението, че 0 = 260 и к ' = 0,001 мин -един. Стойността на константата на скоростта на унищожаване к ' е избран така, че кинетичната крива да попада във времевия диапазон, приблизително съответстващ на продължителността на реалния процес на алкална делигнификация на дървесината. Начална степен на полимеризация н0 не оказва значително влияние върху резултатите от симулацията и е избран, като се вземат предвид компютърните ресурси и разумното време за изчисление.