11.12.2024
Doktorsavhandling i kemiteknik
M.Sc. (Eng.) Rui Lius doktorsavhandling i kemiteknik (naturmaterialteknik) framläggs till offentlig granskning vid fakulteten för naturvetenskaper och teknik vid Åbo Akademi.
Avhandlingen heter Heterogeneity of Softwood Kraft Lignin: Effects on Fractionation and Nanoparticles Formation.
Disputationen äger rum måndagen den 16 december 2024 kl. 13 i auditorium Helikon, Arken, Fabriksgatan 2, Åbo. Disputationen kan följas via videolänk. Opponent är professor Martin Lawoko, Kungliga tekniska högskolan KTH, Sverige och kustos är professor Chunlin Xu, Åbo Akademi.
Sammanfattning
Industriella sulfatmassaprocesser tillhandahåller rikliga mängder ligninråvaror, som är förnybara och värdefulla resurser för utveckling av olika kemikalier och funktionella material. Emellertid uppvisar detta industriella lignin ofta en stark lukt, mörk färg, heterogen kemisk struktur och innehåller även komplexa kemiska komponenter, beroende pa vilket träslag som använts, vilken delignifieringsprocess som tillämpas och de efterföljande stegen i ligninåtervinningen. Den höga heterogeniteten i struktur och kemiska komponenter kan orsaka variationer i slutprodukterna kvalitet, vilket är en betydande utmaning vid utvecklingen av industriellt lignin för högvärdesprodukter.
Denna avhandling fokuserade på att klargöra heterogeniteten, både gällande kemiska komponenter och sammansättningen av underenheter, för industriellt sulfatmassalignin av barrträd (ISKL). Dessutom syftade avhandlingen till att klargöra effekterna av dessa heterogeniteter på ligninfraktionering, ligninfraktionernas fysikalisk-kemiska egenskaper samt bildandet av ligninnanopartiklar.
Resultaten visade att de kemiska komponenterna i ISKL bestod av heterogena ligninpolymerer, lignin-kolhydratkomplex, extraktiva ämnen, aromatiska monomer och andra produkter som bildas under sulfatprocessen. Sammansättningen av underenheter i ligninfraktioner, som erhållits genom en ny lösningsmedelsfraktioneringsmetod, indikerade att fraktionerna kan klassificeras enligt följande: 1) En fraktion uppvisade en högre andel underenheter med reducerade sidokedjor (stilbener och enoleter) samtidigt som den innehöll en lägre nativa ligninbindningar. Denna fraktion uppvisade också en lägre molmassa, en högre halt av fenoliska hydroxylgrupper (PhOH) än alifatiska hydroxylgrupper (AlkOH), en högre kolhalt och bättre löslighet i lösningsmedel med låg polaritet. 2) En fraction visade en relativt stabil andel nativa ligninbindningar och stilbener, medan andelen resinol och bensyleter ökade med den ökade molmassan. Denna fraktion bibehöll ett relativt konstant innehåll av PhOH och AlkOH, samt en konstant grundämnessammansättning. 3) En fraktion bestod främst av nativa ligninbindningar, en viss mängd kolhydrater och en mindre andel underenheter med färre sidokedjor. Fraktionen hade också en högre molmassa och en förhöjd halt av AlkOH jämfört med PhOH. Dessa strukturella egenskaper bidrog tillsammans till dess minskade kolhalt och gjorde denna fraktion mer benägen att lösas i lösningsmedel med en måttlig dispersion samt en starkare vätebindningsförmåga. 4) Lågutbytesfraktionen hade en måttlig molmassa och innehöll en hög halt nativa ligninbindningar, hög halt kolhydrater och färre underenheter med kortare sidokedjor. Variationer i sammansättningen hos olika fraktioner leder till att ligninfraktionerna uppvisar olika termiska nedbrytningsbeteenden och variationer i förma gan att bilda ligninnanopartiklar. Slutligen visades att de heterogena kemiska beståndsdelarna, särskilt fettsyror, spelar en större roll i bildandet av ihåliga ligninnanopartiklar än ligninet självt.
Rui Liu kan vid behov nås per telefon +358 410 53703 eller e-post rui.liu@abo.fi.
Avhandlingen kan läsas i Åbo Akademis publikationsarkiv Doria.
Ingen bild på disputanden.
Anvisningar för att följa med disputationen på distans:
För att följa med disputationen behövs programvaran Zoom eller webbläsaren Google Chrome. Du behöver inte skapa ett Zoom-konto för att kunna följa med disputationen. Om du installerar appen deltar du genom att klicka på möteslänken varefter du bör tillåta att länken öppnas i Zoom-appen.