2016 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of a novel bleaching method consisting of manganese-added alkaline oxygen treatment successively followed by acidic manganese treatment
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25450237
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
横山 朝哉 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (10359573)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | リグニン / マンガン / 酸化 / 酸素 / 漂白 / パルプ / 多糖類 / 木材化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
製紙用化学パルプ製造工程は、木材チップからリグニンを除去することが目的であるが、この工程の主要を成す酸素漂白過程では多糖類が激しく分解されることが大きな問題点であり、これを抑制して選択的にリグニンを除去することが必要である。本研究では、選択的なリグニン除去を可能とする新技術として、アルカリ性マンガン添加酸素および酸性マンガン逐次処理による漂白法を構築することを目的としており、モデル化合物を用いて本逐次漂白技術の基礎的知見の蓄積と最適反応条件の確立を行った。
最終(平成28)年度は、二酸化マンガンによるリグニンモデル化合物の酸化反応において、二酸化マンガンの調製法が影響を及ぼすことを明らかにした。すなわち、リグニンモデル化合物の酸化反応において、二価のマンガンイオンを含む硫酸マンガン溶液をアルカリ性化した後酸素酸化によって調製した二酸化マンガンを使用した場合、購入した二酸化マンガンをそのまま使用した場合と比較して、リグニンモデル化合物の分解がかなり速く、また、リグニンモデル化合物の立体構造の相違の影響が大きかった。そして、前者の二酸化マンガンの単位量当たりの酸化可能量を比較すると、驚くべきことに前者の方が小さかった。これらの結果は、二酸化マンガンの調製方法によってその表面構造および表面積が異なること、あるいは、前者の調製で酸素酸化が完全には進行せず前者には酸化活性の高い三価マンガンが含まれること、等を示唆する。さらに、リグニンモデルおよび糖モデル化合物共存下でアルカリ性マンガン添加酸素処理を行い、前者が選択的に分解されることを確認した。
本研究期間全体を通して、アルカリ性マンガン添加酸素および酸性マンガン逐次処理による漂白法構築の基盤となる基礎的知見が、特に二酸化マンガンによるリグニンの酸化に関して多く得られ、木材およびリグニン化学研究分野の進展に大きく貢献できた。
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