Хумин - Humin

Для использования в других целях см. Хумин (значения).

Гумины представляют собой макромолекулярные вещества на основе углерода, которые можно найти в химия почвы или как побочный продукт от сахарид процессы биопереработки.

Гумины в химии почв

Почва состоит как из минеральных (неорганических), так и из органических компонентов. Органические компоненты можно разделить на растворимые фракции, в основном гуминовые кислоты и нерастворимые гумины. Гумины составляют около 50% органического вещества почвы.[1]

Критика

Гуминовые вещества, в том числе гумин, современными аналитическими методами в почвах не обнаружены.[2]

Гумины из источников биомассы

Гумины также производились в обезвоживание сахаров, как это происходит во время преобразования лигноцеллюлозной биомассы в более мелкие и более ценные органические соединения, такие как 5-гидроксиметилфурфурол (HMF). Эти гумины могут быть в форме вязких жидкостей или твердых веществ в зависимости от используемых условий процесса.

Строение гумина и механизм образования

Как структура гуминов, так и механизм их синтеза в настоящее время не определены, поскольку образование и химические свойства гуминов будут меняться в зависимости от используемых условий процесса. Как правило, гумины имеют полимерную структуру фуранового типа с гидроксил, альдегид и кетон функциональные возможности.[3] Однако структура зависит от типа сырья (например, ксилоза или глюкоза ) или концентрация, время реакции, температура, катализаторы и многие другие параметры, участвующие в процессе.[4] Эти параметры также влияют на механизм образования, который до сих пор остается предметом дискуссий. Были рассмотрены различные пути, включая раскрытие кольца. гидролиз HMF (считается ключевым промежуточным звеном для образования гуминов),[5] нуклеофильные добавки,[6] или через образование ароматического промежуточного соединения.[7] Хотя нет четких доказательств, подтверждающих или исключающих механизмы, общий консенсус по серии реакций конденсации, которые снижают эффективность биомасса конверсионные стратегии.

Аспекты безопасности

Гумины не считаются опасным веществом согласно официально признанным Опасный материал системы классификации, основанные на физико-химических свойствах, таких как воспламеняемость,[8] взрывоопасность, подверженность окислению, коррозионная активность или экотоксичность.[9] При нагревании гуминов образуется макропористый материал, известный как гуминовая пена[10] а также эти материалы не проявляли критических характеристик огня, несмотря на их очень пористую структуру.[8]

Возможные применения гуминов

В прошлом гумины из источников биомассы в основном рассматривались как горючие материалы для обеспечения тепла для процессов биопереработки. Однако более дорогостоящим приложениям стало уделяться больше внимания, особенно использованию гуминов при приготовлении каталитический материалы[11] и в области применения материалов (например, пластиковая арматура и строительные материалы).[12][13][14] Гумины также могут подвергаться термообработке для образования интересных твердых материалов, таких как легкие и пористые гуминовые пены.[15][16] В целом кажется, что гумины улучшают конечные свойства материалов, хотя исследования в основном проводятся в Доказательство принципа этап (ранний).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Райс, Джеймс А. "Хьюмин" Почвоведение 2001, т. 166 (11), с. 848-857. Дои:10.1097/00010694-200111000-00002
  2. ^ Lehmann, J .; Клебер, М. (2015-12-03), "Спорный характер органического вещества почвы", Природа, 528 (7580): 60–68, Дои:10.1038 / природа16069, PMID  26595271
  3. ^ ван Зандвоорт, И., "На пути к повышению ценности побочных продуктов гумина: характеристика, солюбилизация и катализ", 2015 г.
  4. ^ Гельцель, Иаков; Патил, Сушил К. Р .; Лунд, Карл Р. Ф. (2016), Шлаф, Марсель; Чжан, З. Конрад (ред.), "Пути образования гумина", Пути и механизмы реакций термокаталитического преобразования биомассы II: гомогенно-катализированные превращения, акрилы из биомассы, теоретические аспекты, валоризация лигнина и пути пиролиза, Зеленая химия и устойчивые технологии, Springer Singapore, стр. 105–118, Дои:10.1007/978-981-287-769-7_5, ISBN  9789812877697
  5. ^ Хорват, Ярослав; Клаич, Бранимир; Метелко, Бисерка; Шунич, Витомир (1 января 1985 г.). «Механизм образования левулиновой кислоты». Буквы Тетраэдра. 26 (17): 2111–2114. Дои:10.1016 / S0040-4039 (00) 94793-2. ISSN  0040-4039.
  6. ^ Сумерский, И. В .; Крутов, С. М .; Зарубин, М.Я. (01.02.2010). «Гуминоподобные вещества, образующиеся в условиях промышленного гидролиза древесины». Российский журнал прикладной химии. 83 (2): 320–327. Дои:10.1134 / S1070427210020266. ISSN  1608-3296.
  7. ^ Luijkx, Gerard C.A .; ван Рантвейк, Фред; ван Беккум, Герман (7 апреля 1993 г.). «Гидротермальное образование 1,2,4-бензолтриола из 5-гидроксиметил-2-фуральдегида и d-фруктозы». Исследование углеводов. 242: 131–139. Дои:10.1016 / 0008-6215 (93) 80027-C. ISSN  0008-6215.
  8. ^ а б Муралидхара А., Този П., Миджа А., Сбирраццуоли Н., Лен К., Энгелен В., де Йонг Е., Марлер Г., ACS Sustainable Chem. Eng., 2018, 6, 16692-16701
  9. ^ Муралидхара, А., Бадо-Нилл, А., Марлер, Г., Энгелен, В., Лен, К., Пандард, П., Биотопливо, биопродукты и биопереработка, 2018, 1-7
  10. ^ Този, Пьерлуиджи; ван Клинк, Джерард П. М .; Селзард, Ален; Фиерро, Ванесса; Винсент, Люк; де Йонг, Эд; Миджа, Алиса (2018). «Самосшитые жесткие пены, полученные из побочных продуктов биопереработки». ChemSusChem. 11 (16): 2797–2809. Дои:10.1002 / cssc.201800778. ISSN  1864–564X. ЧВК  6392144. PMID  29956889.
  11. ^ Филичиотто, Л., Балу, А.М., Ромеро, А.А., Родригес-Кастельон, Э., ван дер Ваал, Дж. К., Луке, Р., Green Chemistry, 2017, 19, 4423-4434
  12. ^ Мия, А., ван дер Ваал, Дж. К., Пин, Дж. М., Гиго, Н., де Йонг, Э., «Гумины как многообещающий материал для производства экологически чистых строительных материалов на основе углеводов», Construction and Building Materials, 2017, 139 , 594 Дои:10.1016 / j.conbuildmat.2016.11.019
  13. ^ Сангрегорио А., Гиго Н., Ван дер Ваал Дж. К., Сбирраццуоли Н., «Все« зеленые »композиты, содержащие льняные волокна и гуминовые смолы», Наука и технологии композитов, 2019, 171, 70. Дои:10.1016 / j.compscitech.2018.12.008
  14. ^ Пин, Дж. М., Гиго, Н., Миджа, А., Винсент, Л., Сбирраццуоли, Н., Ван дер Ваал, Дж. К., де Йонг, Э., ACS Sustain. Chem. Eng., 2014, 2, 2182-2190
  15. ^ Мия, А., ван дер Ваал, Дж. К., ван Клинк, Г., де Йонг, Э., Гуминосодержащая пена, 2016, WO2017074183A8
  16. ^ Този, П., ван Клинк, Г.П., Селзард, А., Фиерро В., Винсент, Л., де Йонг, Э., Мия, А., ChemSusChem, 2018, 11, 2797-2809

Смотрите также

Певец, Майкл Дж. И Дональд Н. Маннс. Почвы Введение (6-е издание). Верхняя река Сэдл: Prentice Hall, 2005. ISBN  978-0-13-119019-1