Рассылка

Для того, чтобы получать уведомления о новых номерах журнала, оставьте свой E-mail адрес.



ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕЦИФИКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НАТИВНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ С ВОДОЙ С ПОМОЩЬЮ ЯМР

Авторы: Л.Ю. Грунин, М.С. Иванова, В.Ю. Щирая, Т.Ю. Грунина

Многие отрасли промышленного и сельскохозяйственного производства интенсивно используют материалы, в состав которых входит целлюлоза. Повсеместное применение этого биополимера связано с его уникальными свойствами. В процессе формирования структуры целлюлозы важную роль играет вода. Однако многие аспекты взаимодействия целлюлозы с водой до сих пор не нашли своего разрешения. В настоящей исследовательской работе предпринята попытка, ориентированная на расширение знаний о системе целлюлоза-вода. В работе показана модель надмолекулярной структуры целлюлозы, элементарная фибрилла которой состоит из 36 цепочек. Микрофибрилла целлюлозы образована 4 сокристаллизующимися элементарными фибриллами. При этом микрофибриллы формируют макрофибриллу, которая характеризуется наличием пор с щелевидной формой. Эта модель позволяет более наглядно представить механизм адсорбционного процесса. Предложена схема локализации молекул адсорбата в монослое с образованием специфических донорно-акцепторных водородных связей. В рамках теории Бломбергена-Парселла-Паунда показана возможность определения емкости монослоя воды в целлюлозе. Учитывая Аррениусовский характер времен корреляции тепловых движений молекул адсорбата и их взаимосвязь с временами спин-спиновой релаксации, вычислена энергия активации молекулярного обмена, эквивалентная чистой теплоте адсорбции, в рамках водного бислоя. Разработанная методика позволяет рассчитать поперечные размеры пор в межкристаллитном пространстве, заполняемого водой на разных этапах увлажнения. В частности, показано, что вогнутый изгиб изотермы сорбции соответствует заполнению микропор с размерами не более 18 Å. А дальнейший адсорбционный процесс приводит к началу капиллярной конденсации в более крупных порах.

Ключевые слова: целлюлоза, адсорбция воды, чистая теплота адсорбции, ядерный магнитный резонанс, время спин-спиновой релаксации.