Публикации 2014-2023 гг.
Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН
Aкадемгородок, 50/28, Красноярск, 660036 Российская Федерация
E-mail: lsr@ksc.krasn.ru, petrunina@ksc.krasn.ru, aniskina_a@ksc.krasn.ru
Реферат
УДК 630.812.14/812.211
Лоскутов С. Р., Петрунина Е. А., Анискина А. А. Гигроскопические свойства коры хвойных пород Сибири: термический анализ и сорбция // Сибирский лесной журнал. 2021. № 2. С. 64–71.
DOI: 10.15372/SJFS20210206
© Лоскутов С. Р., Петрунина Е. А., Анискина А. А., 2021
В статье рассмотрены гигроскопические свойства коры хвойных древесных пород Сибири. Изотермы сорбции паров воды коры лиственницы сибирской Larix sibirica Ledeb., сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. и пихты сибирской Abies sibirica Ledeb. при изменении относительного давления пара от 0.10 до 0.80 при температуре 20.0 ± 1.5 °С практически совпадали. Поэтому для анализа сорбционных свойств системы (кора)-(водяной пар) в рамках моделей сорбции Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ), Гугенгейма-Андерсена-де Бура (ГАБ), Френкеля-Холси-Хилла (ФХХ), Цимма-Лундберга (ЦЛ), Флори-Хаггинса (ФХ), теории объемного заполнения микропор (ТОЗМ) использовалась «обобщенная изотерма», аппроксимирующая экспериментальные данные. Рассчитаны наиболее важные характеристики гигроскопических свойств исследованных образцов: емкость монослоя сорбированной воды и удельная внутренняя поверхность (um, и Sуд – по БЭТ и ГАБ); водосодержание и относительное давление паров воды, при которых в образцах коры начинается образование водных кластеров (по уравнению ЦЛ); фрактальная размерность «сорбционной поверхности» (по модели ФХХ); параметр взаимодействия сорбент-сорбат (ФХ); характеристическая энергия сорбции (Ес) – по ТОЗМ. Из результатов применения прецизионных методов термического анализа – термогравиметрии (ТГ), дифференциальной термогравиметрии (ДТГ) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) установлена фракционная картина термодесорбции связанной влаги и затраты энергии на ее удаление при нагреве с постоянной скоростью. Установленные величины um, Sуд свидетельствуют о различиях этих величин, получаемых в результате использования моделей БЭТ и ГАБ. Величина характеристической энергии сорбции Ес (ТОЗМ) указывает на отсутствие или очень малые внутренние механические напряжения в коре. Из анализа скорости неизотермической сушки по четвертой производной контура ДТГ по температуре установлены различия в температурных диапазонах и интенсивности термодесорбции связанной влаги образцами коры лиственницы сибирской, сосны обыкновенной и пихты сибирской; теплота термодесорбции связанной влаги составила 38.1, 38.0 и 45.6 кДж/моль Н2О соответственно.
Текст статьи
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)
Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир, 1979. 568 с. [Adamson A. Fizicheskaya khimiya poverkhnostey (Physical chemistry of surfaces). Moscow: Mir, 1979. 568 p. (in Russian)].
ГОСТ 28268-89. Почвы. Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений. М.: Стандартинформ, 2006. 8 с. [GOST 28268-89. Pochvy. Metody opredeleniya vlazhnosti, maksimal’noy gigroskopicheskoy vlazhnosti i vlazhnosti ustoychivogo zavyadaniya rasteniy (Soils. Methods for determination of moisture content, maximum hygroscopic moisture content and moisture content of sustainable plant wilting.). Moscow: Standartinform, 2006. 8 p. (in Russian)].
Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984. 310 с. [Greg S., Sing K. Adsorbtsiya, udel’naya poverkhnost’, poristost’ (Adsorption, specific surface area, porosity). Moscow: Mir, 1984. 310 p. (in Russian)].
Колосовская Е. А., Лоскутов С. Р., Чудинов Б. С. Физические основы взаимодействия древесины с водой. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. 216 с. [Kolosovskaya E. A., Loskutov S. R., Chudinov B. S. Fizicheskie osnovy vzaimodeystviya drevesiny s vodoy (Physical bases of wood interaction with water). Novosibirsk: Nauka. Sib. Br., 1989. 216 p. (in Russian)].
Лоскутов С. Р. Взаимодействие древесины с физически активными низкомолекулярными веществами. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. 171 с. [Loskutov S. R. Vzaimodeystvie drevesiny s fizicheski aktivnymi nizkomolekulyarnymi veshchestvami (Interaction of wood with physically active low molecular weight substances). Novosibirsk: Izd-vo SO RAN (Sib. Br. Rus. Acad. Sci. Publ.), 2004. 171 p. (in Russian)].
Лоскутов С. Р. Анискина А. А., Шапченкова О. А., Тютькова Е. А. Cвязанная вода в древесине лесообразующих пород Сибири: термический анализ и сорбция // Сиб. лесн. журн. 2019. № 3. С. 26–32 [Loskutov S. R. Aniskina A. A., Shapchenkova O. A., Tyutkova E. A. Svyazannaya voda v drevesine lesoobrazuyushchikh porod Sibiri: termicheskiy analiz i sorbtsiya (Bound water in wood of the main tree species of Siberia: thermal analysis and sorption) // Sib. lesn. zhurn. (Sib. J. For. Sci.). 2019. N. 3. P. 26–32 (in Russian with English abstract)].
Лоскутов С. Р., Шапченкова О. А., Ведрова Э. Ф., Анискина А. А., Мухортова Л. В. Гигроскопические свойства подстилки хвойных и лиственных насаждений Средней Сибири // Сиб. экол. журн. 2013. № 5. С. 695–702 [Loskutov S. R., Shapchenkova O. A., Vedrova E. F., Aniskina A. A., Mukhortova L. V. Gigroskopicheskie svoystva podstilki khvoynykh i listvennykh nasazhdeniy Sredney Sibiri (Hygroscopic properties of the litter of coniferous and deciduous stands in Central Siberia) // Sib. ekol. zhurn. (Sib. Ecol. J.). 2013. N. 5. P. 695–702 (in Russian with English abstract)].
Оболенская А. В., Ельницкая З. П., Леонович А. А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. М.: Экология, 1991. 320 с. [Obolenskaya A. V., Elnitskaya Z. P., Leonovich A. A. Laboratornye raboty po khimii drevesiny i tsellyulozy (Laboratory work on the wood chemistry and cellulose). Moscow: Ekologiya, 1991. 320 p. (in Russian)].
Эзау К. Анатомия семенных растений. М.: Мир, 1980. 400 с. [Ezau K. Anatomiya semennykh rasteniy (Anatomy of seed plants). Moscow: Mir, 1980. 400 p. (in Russian)].
Berg C. van den, Bruin S. Water activity and its estimation in food systems: theoretical aspects In: Water activity: Influences on food quality / L. B. Rockland, G. F. Stewart (Eds.). New York: Acad. Press. 1981. P. 2-61.
Broido A. A simple, sensitive graphical method of treating thermogravimetric analysis data // J. Polym. Sci. Part A-2: Polym. Phys. 1969. V. 7. Iss. 10. P. 1761–1773.
Davis E. M., Elabd Y. A. Water clustering in glassy polymers // J. Phys. Chem. B. 2013. V. 117. N. 36. P. 10629–10640.
Goudjinou C., Ahouannou C., Chaffa G., Soumanou M. M. Optimization of the drying of Moringa oleifera leaves by determination of thermophysical parameters // Int. J. Biol. Chem. Sci. 2017. V. 11. N. 4. P. 1627–1645.
Ilek A., Kucza J., Morkisz K. Hygroscopicity of the bark of selected forest tree species // iForest. 2016. V. 10. Iss. 1. P. 220–226.
Jiang W., Adamopoulos S., Hosseinpourpia R., Žigon J., Petrič M., Šernek M., Medved S. Utilization of partially liquefied bark for production of particleboards // Appl. Sci. 2020. V. 10. Iss. 15. Article number: 5253. 14 p.
Loskutov S. R. Analysis of the wood sorption isotherm using the theory of micropore volume filling // Holzforschung. 2000. V. 54. N. 3. Р. 301–304.
Loskutov S. R., Shapchenkova O. A., Vedrova E. F., Aniskina A. A., Mukhortova L. V. Hygroscopic properties of the litter of coniferous and deciduous stands in Central Siberia // Contemp. Probl. Ecol. 2013. V. 6. N. 5. P. 525–531 (Original Rus. Text © S. R. Loskutov, O. A. Shapchenkova, E. F. Vedrova, A. A. Aniskina, L. V. Mukhortova, 2013, publ. in Sibirskii Ekologicheskii Zhurnal. 2013. N. 5. P. 695–702).
Pásztory Z., Mohácsiné I. R., Gorbacheva G., Börcsök Z. The utilization of tree bark // BioRes. 2016. V. 11. N. 3. P. 7859–7888.
Pérez-Alonso C., Fabela-Morón M. F., Guadarrama-Lezama A. Y., Barrera-Pichardo J. F., Alamilla-Beltrán L., Rodríguez-Huezo M. E. Interrelationship between the structural features and rehydration properties of spray dried manzano chilli sauce microcapsules // Rev. Mex. Ing. Quím. 2009. V. 8. N. 2. P. 187–196.
Rawat S. P. R., Khali D. P. Clustering of water molecules during adsorption of water in wood // J. Polym. Sci. Part B. Polym. Phys. 1998. V. 36. Iss. 4. P. 665–671.
Tsalagkas D., Börcsök Z., Pásztory Z. Thermal, physical and mechanical properties of surface overlaid bark-based insulation panels // Europ. J. Wood and Wood Products. 2019. V. 77. Iss. 5. P. 721–730.
