Structure and sorption activity of larch bark treated with green reagents

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The paper describes the structure and sorption activity of larch bark following treatment with green reagents. The aim was to obtain sorbents from larch bark by means of chemical treatment. The study compared the effect of non-toxic and low-toxic extraction agents and reagents, such as water, hexane, ethanol and hydrogen peroxide, on the structure, sorption properties of the treated bark, as well as on the composition of the extracted substances. It was established that the process of bark extraction involves the transformation of its main components, leading to the formation of long-range ordered structures. The greatest structural changes were observed for the bark treated consecutively with ethanol and hydrogen peroxide, mainly due to the decomposition of hemicelluloses. Such treatment of the bark was revealed to contribute to the formation of a mesoporous structure. The methylene blue sorption of the treated bark is 6.5 times higher than that of the original bark. Studies of extracted substances using IR spectroscopy and GC-MS showed a similar composition of larch bark extracts obtained by aqueous and ethanol treatment, which contain mainly phenolic and alcohol compounds. In addition, the ethanol-peroxide solution contains esters and carboxylic acid derivatives. The hexane extract of larch bark was found to contain mainly terpenes and their derivatives, which are widely used as valuable components in medicine and have great potential as a source of biomaterials for green polymers.

Sobre autores

S. Tsyganova

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, FRC KSC SB RAS

Email: light@icct.ru

A. Levdansky

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, FRC KSC SB RAS

Email: alexsander.l@mail.ru

A. Skripnikov

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, FRC KSC SB RAS

Email: skripnikov@yandex.ru

O. Taran

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, FRC KSC SB RAS

Email: taran.op@icct.krasn.ru

Bibliografia

  1. Pasztory Z., Mohacsine I.R., Gorbacheva G., Borcsok Z. The utilization of tree bark // Bioresources. 2016. Vol. 11, no. 3. P. 7859-7888. https://doi.org/10.15376/biores.11.3.Pasztory.
  2. Svoykin F., Birman A., Bacherikov I., Mater O., Bozhbov V. Perspectives of bark dump recycling at wood processing enterprises // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 817. P. 012033. https://doi.org/10.1088/1757-899X/817/1/012033.
  3. Rhazi N., Hannache H., Sesbou A., Charrier B., Pizzi A., Charrier F., et al. Green extraction process of tannins obtained from Moroccan Acacia mollissima barks by microwave: modeling and optimization of the process using the response surface methodology RSM // Arabian Journal of Chemistry. 2019. Vol. 12, no. 8. P. 26682684. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2015.04.032.
  4. Veprikova E.V., Kuznetsova S.A., Chesnokov N.V., Kuznetsov B.N. Obtaining of organomineral fertilizers on the basis of wood bark (review) // Journal of Siberian Federal University. Chemistry. 2016. Vol. 4, no. 9. P. 414-429. https://doi.org/10.17516/1998-2836-2016-9-4-414-429.
  5. Kain G., Lienbacher B., Barbu M.-C., Richter K., Petutschnigg A. Larch (Larix decidua) bark insulation board: interactions of particle orientation, physical-mechanical and thermal properties // European Journal of Wood and Wood Products. 2018. Vol. 76. P. 489-498. https://doi.org/10.1007/s00107-017-1271-y.
  6. Tudor E.M., Barbu M.C., Petutschnigg A., Reh R., Krist'ak L. Analysis of larch-bark capacity for formaldehyde removal in wood adhesives // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020. Vol. 17, no. 3. P. 764. https://doi.org/10.3390/ijerph17030764.
  7. Ravber M., Knez Z., Skerget M. Isolation of phenolic compounds from larch wood waste using pressurized hot water: extraction, analysis and economic evaluation // Cellulose. 2015. Vol. 22, no. 5. P. 3359-3375. https://doi.org/10.1007/s10570-015-0719-7.
  8. Faggian M., Bernabe G., Ferrari S., Frances-cato S., Baratto G., Castagliuolo I., et al. Polyphenol-rich Larix decidua bark extract with antimicrobial activity against respiratory-tract pathogens: a novel bioactive ingredient with potential pharmaceutical and nutraceutical applications // Antibiotics. 2021. Vol. 10, no. 7. P. 789. https://doi.org/10.3390/antibiotics10070789.
  9. Bianchi S., Kroslakova I., Janzon R., Mayer I., Saake B., Pichelin F. Characterization of condensed tannins and carbohydrates in hot water bark extracts of European softwood species // Phytochemistry. 2015. Vol. 120. P. 53-61. https://doi.org/10.1016/j.phyto-chem.2015.10.006.
  10. Matsumae T., Horito M., Kurushima N., Yazaki Y. Development of bark-based adhesives for plywood: utilization of flavonoid compounds from bark and wood // Journal of Wood Science. 2019. Vol. 65. Article number: 9. https://doi.org/10.1186/s10086-019-1780-x.
  11. Ighalo J.O., Adeniyi A.G. Adsorption of pollutants by plant bark derived adsorbents: an empirical review // Journal of Water Process Engineering. 2020. Vol. 35, no. 3. P. 101228. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101228.
  12. Цыганова С.И., Веприкова Е.В., Левданский А.В., Мазурова Е.В., Таран О.П. Влияние экстракции на структуру и сорбционную активность коры лиственницы // Вестник Томского государственного университета. Химия. 2021. N 23. С. 6-18. https://doi.org/10.17223/24135542/23/1.
  13. Сафина А.В., Тимербаев Н.Ф., Зиатдинова Д.Ф., Арсланова Г.Р. Экстракция ценных компонентов из лесосечных отходов // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2018. N 1. С. 109-119. https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2018.1.109.
  14. Акопян В.Б., Давидов Е.Р., Овешников И.Н., Пашинин А.Е., Рухман А.А., Ступин А.Ю. Экстракция смолы из сосновых опилок // Биотехнология. 2010. N 2. С. 65-69.
  15. Schwanninger M., Hinterstoisser B. Comparison of the classical wood extraction method using a Soxhlet apparatus with an advanced extraction method // European Journal of Wood and Wood Products. 2002. Vol. 60, no. 5. P. 343-346. https://doi.org/10.1007/s00107-002-0312-2.
  16. Sluiter A., Hames B., Ruiz R., Scarlata C., Sluiter J., Templeton D., Crocker D. Determination of structural carbohydrates and lignin in biomass. Laboratory Analytical Procedure (LAP), 2012. 15 р.
  17. Ahvenainen P., Kontro I., Svedstrom K. Comparison of sample crystallinity determination methods by X-ray diffraction for challenging cellulose I materials // Cellulose. 2016. Vol. 23, no. 2. P. 1073-1086. https://doi.org/10.1007/s10570-016-0881-6.
  18. Алешина Л.А., Власова Е.Н., Грунин Л.Ю., Грунин Ю.Б., Гуртов В.А., Коновалова К.А.. Структура и физико-химические свойства целлюлоз и нанокомпозитов на их основе: монография. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2014. 240 с.
  19. Wu Y., Wu J., Yang F., Tang C., Huang Q. Effect of H2O2 bleaching treatment on the properties of finished transparent wood // Polymers. 2019. Vol. 11, no. 5. P. 776. https://doi.org/10.3390/polym11050776.
  20. Wang L., Ouyang T., Dai X., Lu X., Liang H., Deng R., et al. Preparation of transparent cellulose membrane by hydrogen peroxide bleaching of cellulose-rich materials // Forest Engineering. 2018. Vol. 34, no. 1. P. 41-45.
  21. Hubbe M.A., Rojas O.J., Lucia L.A., Sain M. Cellulosic nanocomposites: a review // BioResources. 2008. Vol. 3, no. 3. P. 929-980.
  22. Das A.K., Islam Md.N., Faruk Md.O., Ashaduzzaman Md., Dungani R. Review on tannins: extraction processes, applications and possibilities // South African Journal of Botany. 2020. Vol. 135. P. 58-70. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2020.08.008.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».