Thành phần nhóm chức của lignin được xác định bằng phương pháp đo phổ FT – IR. Phổ FT – IR của lignin tách từ rơm rạ theo phương pháp kiềm không có sự hỗ trợ của sóng siêu âm được thể hiện ở hình 3.12
Hình 3.12: Phổ FT – IR của lignin tách từ rơm rạ theo phương pháp kiềm không có sự hỗ trợ của sóng siêu âm
Phổ FT-IR của lignin tách từ rơm rạ theo phương pháp kiềm không có sự hỗ trợ của sóng siêu âm thể hiện đầy đủ pic đặc trưng của lignin ở 1158, 1126 và 845 cm-1. Dao động ở khoảng 1640 cm-1 đặc trung cho dao động cộng hóa trị của nhóm cacbonyl trong lignin. Dao động của nhóm skeleton thơm trong lignin được đặc trưng ở 1600, 1510 và 1420 cm-1. Pic ở khoảng 1460 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng của nhóm C – H trong các nhóm metyl, metylen và metoxy, chứng tỏ rằng cấu trúc vòng thơm của lignin không bị thay đổi trong quá trình tách. Dao động cộng hóa trị của liên kết C – H trong nhóm CH3 thể hiện ở pic có cường độ nhỏ ở 1360 cm-1. Pic ở 1332, 1266 và 1231 cm-1 thể hiện dao động cộng hóa trị của liên kết C – O với vòng thơm. Pic ở 1128 và 1034 cm-1 thể hiện sự biến dạng
51
trong mặt phẳng C – H của vòng thơm lần lượt đối với dạng xi lanh và guaiacyl.
Độ uốn cong ra ngoài của C – H thơm xuất hiện ở 860 cm-1.
Phổ FT – IR của lignin tách từ rơm rạ theo phương pháp kiềm có sự hỗ trợ của sóng siêu âm được thể hiện ở hình 3.13
Hình 3.13: Phổ FT – IR của lignin tách từ rơm rạ theo phương pháp kiềm có sự hỗ trợ của sóng siêu âm
Giống như lignin tách từ rơm rạ bằng phương pháp kiềm không rung siêu âm, loại lignin này thể hiện đầy đủ pic đặc trưng của lignin ở 1158, 1126 và 845 cm-
1. Dao động ở khoảng 1637 cm-1 đặc trưng cho dao động cộng hóa trị của nhóm cacbonyl trong lignin. Dao động của nhóm skeleton thơm trong lignin được đặc trưng ở 1513 và 1423 cm-1. Pic ở khoảng 1460 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng của nhóm C – H trong các nhóm metyl, metylen và metoxy, chứng tỏ rằng cấu trúc vòng thơm của lignin không bị thay đổi trong quá trình tách. Dao động cộng hóa trị của liên kết C – H trong nhóm CH3 thể hiện ở pic có cường độ nhỏ ở 1360 cm-1. Pic ở 1332, 1266 và 1228 cm-1 thể hiện dao động cộng hóa trị của liên kết C – O với vòng thơm. Pic ở 1126 và 1034 cm-1 thể hiện sự biến dạng trong mặt phẳng C – H của vòng thơm lần lượt đối với dạng xi lanh và guaiacyl. Độ uốn cong ra ngoài của C – H thơm xuất hiện ở 860 cm-1.
52
3.5.2. Tính chất nhiệt của lignin
Lignin tách từ rơm rạ theo phương pháp kiềm không có rung siêu âm và có rung siêu âm được khảo sát tính chất nhiệt bằng phương pháp phân tích TGA từ nhiệt độ phòng đến 800oC với tốc độ gia nhiệt là 5oC/phút trong môi trường khí nitơ với lưu lượng khoảng 200 ml/phút. Kết quả được thể hiện ở hình 3.14 và 3.15
Hình 3.14: Giản đồ TG – DTA của lignin tách từ rơm rạ không có rung siêu âm
Kết quả cho thấy lignin giảm 4,147% khối lượng khi gia nhiệt đến 135oC. Đây là hàm lượng ẩm trong lignin. Nhiệt độ bắt đầu phân hủy lignin là 260oC và phân hủy 5% khối lượng là 273oC Tuy nhiên, nhiệt độ phân hủy 50% khối lượng của lignin là khoảng 337. Trên hình 3.12 xuất hiện các pic tỏa nhiệt ở 331,18 và 469,75oC, biểu thị phản ứng tỏa nhiệt của lignin. Nhiệt độ phân hủy đến khối lượng không đổi (không phân hủy tiếp) của lignin là 450oC. Lignin không phân hủy hoàn toàn có thể là do đốt trong môi trường khí nitơ và còn lại một lượng nhỏ cacbon.
53
Hình 3.15: Giản đồ TG – DTA của lignin tách từ rơm rạ có rung siêu âm Kết quả cho thấy lignin giảm 5,0% khối lượng khi gia nhiệt đến 130oC, đây là hàm lượng ẩm của lignin. Nhiệt độ bắt đầu phân hủy lignin là 219oC và phân hủy 5% khối lượng là 245oC, nhiệt độ phân hủy 50% khối lượng của lignin là khoảng 326oC.. Trên đồ thị DTA của lignin xuất hiện các pic tỏa nhiệt ở 305 và 440oC, biểu thị phản ứng tỏa nhiệt của lignin. Nhiệt độ phân hủy đến khối lượng không đổi (không phân hủy tiếp) của lignin là 495oC. Lignin không phân hủy hoàn toàn có thể là do đốt trong môi trường khí nitơ và còn lại một lượng nhỏ cacbon.
3.5.3. Sức căng bề mặt của lignin
Lignin tách từ rơm rạ theo phương pháp kiềm không có sự hỗ trợ của siêu âm và có sự hỗ trợ của siêu âm được đo theo tiêu chuẩn ASTM D 971-91. Kết quả thu được với lignin tách từ rơm rạ theo phương pháp kiềm không có sự hỗ trợ của siêu âm là 43,47 mN/m; với lignin tách từ rơm rạ theo phương pháp kiềm có sự hỗ trợ của siêu âm là 47,38 mN/m [13]. Trong khi giá trị sức căng bề mặt của nước ở 25oC là 72 mN/m, vì vậy lignin có thể ứng dụng làm chất hoạt động bề mặt.
54
3.5.4. Phân tử khối của lignin
Phân tử lượng của lignin được phân tích bằng GPC trong dung môi THF với chất chuẩn là polyeste. Lignin thu được bằng phương pháp kiềm không có sự hỗ trợ của rung siêu âm trong nghiên cứu này có Mw là 3890 Da, Mn là 1710 Da, độ phân tán phân tử lượng là 2,27. Đối với phương pháp kiềm có sự hỗ trợ của rung siêu âm, lignin thu được có Mn là 1690 Da, Mw là 3720 Da, độ phân tán khối lượng là 2,20 [13]. Ta thấy rằng sau khi rung siêu âm, lignin thu được có khối lượng phân tử nhỏ hơn và đồng đều với nhau hơn. Điều này có thể được giải thích do sóng siêu âm làm đứt gãy một số liên kết trong phân tử lignin thành các mảnh làm cho phân tử khối của lignin giảm xuống.