การหาภาวะที่เหมาะสมในการสลายลิกนินเพื่อได้ฟีนอลด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบเปียกภายใต้ภาวะที่ไม่รุนแรง
คำสำคัญ:
ลิกนิน, ออกซิเดชันแบบเปียก, ฟีนอลบทคัดย่อ
การหาภาวะที่เหมาะสมในการย่อยสลายลิกนินเพื่อให้ได้ฟีนอลด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบเปียกโดยใช้พื้นที่ผิวตอบสนองร่วมกับการออกแบบการทดลองของบ็อกซ์เบห์นเก้น (Box-Behnken design) โดยมีความเข้มข้นของฟีนอลที่เกิดขึ้นเป็นค่าตอบสนอง งานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลของ 3 ตัวแปร คือ อุณหภูมิทำปฏิกิริยา (140-180๐C) ปริมาณโซเดียมไฮดรอกไซด์ (4-20 กรัมต่อลิตร) และความดันอากาศเริ่มต้น (2-8บาร์) ต่อการเกิดฟีนอล ผลการทดลองได้ถูกนำมาสร้างสมการเชิงถดถอยที่มีความถูกต้องและความแม่นยำ (R2 =97.33%) และตัวแปรทั้งสามมีผลกระทบซึ่งกันและกัน จากการทดลองพบว่าความดันที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ประเภทกรดเพิ่มขึ้นซึ่งทำให้การเกิดฟีนอลน้อยลง แต่การเพิ่มขึ้นของปริมาณโซเดียมไฮดรอกไซด์กลับทำให้ความเข้มข้นของฟีนอลในผลิตภัณฑ์มีมากขึ้นอาจเนื่องจากโซเดียมไฮดรอกไซด์ช่วยสลายพันธะอีเทอร์แต่ไม่ทำลายพันธะอะโรมาติก ในขณะที่อุณหภูมิที่ต่ำจะเกิดผลิตภัณฑ์ประเภทอะโรมาติกแอลดีไฮด์ แต่หากใช้อุณหภูมิที่สูงทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันที่มากเกินไปทำให้ฟีนอลที่เกิดขึ้นสลายตัวเป็นสารอื่น จากการทดลอง พบว่า ภาวะที่เหมาะสมที่สุดในการย่อยสลายลิกนินเป็นฟีนอลเกิดที่อุณหภูมิ 163 °C ปริมาณโซเดียมไฮดรอกไซด์ 15.47 กรัมต่อลิตร และความดันอากาศ 2 บาร์ เกิดฟีนอลที่มีความเข้มข้นเฉลี่ย 23.4 ± 1 มิลลิกรัมต่อลิตร ซึ่งภาวะที่ได้นี้เป็นภาวะที่ไม่รุนแรง สามารถนำไปพัฒนากระบวนการผลิตต่อไป
เอกสารอ้างอิง
Bhalla Y, Gupta VK, Jaitak V. Anticancer activity of essential oils: A review. Int J Sci Food Agric. 2013;93(15):3643–3653.
Bloomfield SF, Miller EA. A comparison of hypochlorite and phenolic disinfectants for disinfection of clean and soiled surfaces and blood spillages. Int J Hosp Infect. 1989;13(3):231–239.
Freeman C, Ostle NJ, Fenner N, Kang H. A regulatory role for phenol oxidase during decomposition in peatlands. Soil Biol Biochem. 2004;36(10):1663–1667.
Martillanes S, Rocha-Pimienta J, Cabrera-Bañegil M, Martín-Vertedor D, Delgado-Adámez J. Application of Phenolic Compounds for Food Preservation: Food Additive and Active Packaging. Phenolic Compd - Biol Act. 2017;
Pilato L. Phenolic resins: A century of progress. Phenolic Resins A Century Prog. 2010;1–545.
Zou C, Zhao P, Ge J, Li J, Yu L, Qiu J, et al. Recycling of valuable chemicals through the catalytic decomposition of phenol tar in cumene process. Int J Process Saf Environ Prot. 2013;91(5):391–396.
Jiang W, Lyu G, Wu S, Lucia LA. Near-critical water hydrothermal transformation of industrial lignins to high value phenolics. Int J Anal Appl Pyrolysis. 2016;120:297–303.
Yoshikawa T, Shinohara S, Yagi T, Ryumon N, Nakasaka Y, Tago T, et al. Production of phenols from lignin-derived slurry liquid using iron oxide catalyst. Appl Catal B Environ. 2014;146:289–297.
Naseem A, Tabasum S, Zia KM, Zuber M, Ali M, Noreen A. Lignin-derivatives based polymers, blends and composites: A review. Int J Biol Macromol. 2016;93:296–313.
Ksibi M, Ben Amor S, Cherif S, Elaloui E, Houas A, Elaloui M. Photodegradation of lignin from black liquor using a UV/TiO2 system. Int J Photochem Photobiol A Chem. 2003;154(2–3):211–218.
Hashmi SF, Meriö-Talvio H, Hakonen KJ, Ruuttunen K, Sixta H. Hydrothermolysis of organosolv lignin for the production of bio-oil rich in monoaromatic phenolic compounds. Int J Fuel Process Technol. 2017;168:74–83.
Fernández-Rodríguez J, Erdocia X, Sánchez C, González Alriols M, Labidi J. Lignin depolymerization for phenolic monomers production by sustainable processes. Int J Energy Chem. 2017;26(4):622–631.
Yoshikawa T, Yagi T, Shinohara S, Fukunaga T, Nakasaka Y, Tago T, et al. Production of phenols from lignin via depolymerization and catalytic cracking. Int J Fuel Process Technol. 2013;108:69–75.
OUYANG X, TAN Y, QIU X. Oxidative degradation of lignin for producing monophenolic compounds. Int J Fuel Chem Technol. 2014;42(6):677–682.
Ye Y, Zhang Y, Fan J, Chang J. Novel Method for Production of Phenolics by Combining Lignin Extraction with Lignin Depolymerization in Aqueous Ethanol. Int J Ind Eng Chem Res. 2012;51:103–110.
Degradation of Lignin to High Value-Added Compounds Using Hydrothermal Method Over Ni / Al2O 3 Catalyst. KKU Res J. 15(4):36–44.
Boupan M, Neramittagapong A, Kumsaen T, Neramittagapong S. Optimization of Dimethyl Ether Synthesis from Methanol over Co Supported on Diatomite Catalyst by Response Surface Method ( RSA ). KKU Res J. 2017;17(4).
Kang S, Li X, Fan J, Chang J. Hydrothermal conversion of lignin: A review. Renew Sustain Energy Rev. 2013;27:546–558.
Aarabi A, Mizani M, Honarvar M. The use of sugar beet pulp lignin for the production of vanillin. Int J Biol Macromol. 2017;94:345–354.
Ouyang X, Ruan T, Qiu X. Effect of solvent on hydrothermal oxidation depolymerization of lignin for the production of monophenolic compounds. Int J Fuel Process Technol. 2016;144:181–185.
Roberts VM, Stein V, Reiner T, Lemonidou A, Li X, Lercher JA. Towards quantitative catalytic lignin depolymerization. Chem - A Eur J. 2011;17(21):5939–5948.
