Acid hydrolysis of cellulose. part i. experimental kinetic analysis

Authors

  • Zin-Eddine Dadach,

    1. CERPIC, Département de Génie Chimique, Université Laval, Ste-Foy, Québec G1K 7P4
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  • Serge Kaliaguine

    Corresponding author
    1. CERPIC, Département de Génie Chimique, Université Laval, Ste-Foy, Québec G1K 7P4
    • CERPIC, Département de Génie Chimique, Université Laval, Ste-Foy, Québec G1K 7P4
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Abstract

The main objective of this investigation is to obtain experimental data for the sulfuric acid hydrolysis of cotton and mechanically pretreated cotton fibres. These data indicate that some glycosidic bonds of cellulose have very high accessibility to catalytic ions. It was also shown that milling increases the accessibility of some glycosidic bonds of cellulose and decreases the volume of the crystalline regions of cotton. From the glucose yield versus time data, it was found that the effect of milling on the rate of cellulose depolymerization depends on the reactivity and accessibility of the glycon rings of cellulose. It was also found that at 1OO°C, the rate of cellulose depolymerization was not affected by the extraction of cotton wax and this was related to a rolling up process of cotton wax caused by melting. The kinetic constants of glucose degradation and cellobiose hydrolysis have been determined for the stochastic simulation of cellulose depolymerization which is the subject of the second part of this work.

Abstract

L'objectif principal de ce travail est l'obtention de données exp6rimentales sur l'hydrolyse acide (sulfurique) des fibres du coton naturel et du coton prétraité mécaniquement. Les résultats obtenus montrent que certaines liaisons glycosidiques de la cellulose présentent une grande accessibilité aux ions catalytiques. Nous avons aussi montré qu'un prétraitement mécanique augmente l'accessibilité de certains liens glycosidiques de la cellulose et diminue le volume des regions cristallines du coton. Les données expérimentales du glucose produit en fonction du temps, indiquent que les effets d'un prétraitement mécanique sur la vitesse de dépolymérisation de la cellulose dépendent de la réactivité et de l'accessibilité des glycones de la cellulose. Nous avons aussi constaté qu'à 100°C, la vitesse de dépolymirisation de la cellulose n'est pas affectée par l'extraction des cires du coton. Nous avons relité celà à une globulisation des cires causée par leur fusion. Les constantes cinétiques de la dégradation du glucose et de l'hydrolyse du cellobiose ont été déterminées pour la simulation stochastique de la dépolymérisation de la cellulose qui fera l'objet de la seconde partie de ce travail.

Ancillary