Los lignosulfonatos , o lignina sulfonada, son polímeros polielectrolíticos aniónicos solubles en agua : son subproductos de la producción de pulpa de madera utilizando pulpa de sulfito . [1]
La mayor parte de la deslignificación en la pulpa con sulfito implica la escisión ácida de los enlaces éter , que conectan muchos de los componentes de la lignina . [2] Los carbocationes electrofílicos producidos durante la escisión del éter reaccionan con iones bisulfito (HSO 3 - ) para dar sulfonatos.
- ROR '+ H + → R + + R'OH
- R + + HSO 3 - → R-SO 3 H
El sitio principal para la escisión del éter es el carbono α (átomo de carbono unido al anillo aromático) de la cadena lateral de propilo (tres carbonos lineales). Las siguientes estructuras no especifican la estructura ya que la lignina y sus derivados son mezclas complejas: el propósito es dar una idea general de la estructura de los lignosulfonatos. Los grupos R 1 y R 2 pueden ser una amplia variedad de grupos que se encuentran en la estructura de la lignina. La sulfonación ocurre en las cadenas laterales, no en el anillo aromático como en el ácido p-toluenosulfónico .
El lignosulfonato tiene rangos muy amplios de masa molecular (son muy polidispersos ). Se ha informado de un rango de 1000 a 140 000 da para los lignosulfonatos de madera blanda, con valores más bajos para las maderas duras. [1]
Preparación
Los lignosulfonatos se recuperan de los líquidos de despulpado gastados (licor rojo o marrón) del despulpado al sulfito. La ultrafiltración también se puede utilizar para separar los lignosulfonatos del líquido de despulpado gastado. [1] Se dispone de una lista de números CAS para las diversas sales metálicas de lignosulfonato. [3]
Usos
Los lignosulfonatos tienen una amplia variedad de aplicaciones.
El uso más grande de los lignosulfonatos es como plastificantes en la fabricación de concreto , [1] donde permiten que el concreto se fabrique con menos agua (dando un concreto más fuerte) mientras mantienen la capacidad de fluir del concreto. Los lignosulfonatos también se utilizan durante la producción de cemento , donde actúan como coadyuvantes de molienda en el molino de cemento y como mezcla en crudo suspensión desfloculante (que reduce la viscosidad de la suspensión).
Los lignosulfonatos también se utilizan para la producción de placas de yeso para reducir la cantidad de agua necesaria para hacer fluir el estuco y formar la capa entre dos hojas de papel. La reducción del contenido de agua permite que las temperaturas del horno más bajas sequen la placa de yeso, ahorrando energía.
La capacidad de los lignosulfonatos para reducir la viscosidad de los lodos minerales se utiliza con ventaja en el lodo de perforación petrolífera , donde reemplazó a los ácidos tánicos del quebracho (un árbol tropical).
Los lignosulfonatos se utilizan para dispersar pesticidas , tintes , negro de humo y otros sólidos y líquidos insolubles en el agua. Se utilizan en el curtido de cueros . También se utilizan para eliminar el polvo en carreteras sin pavimentar.
La oxidación de los lignosulfonatos de los árboles de madera blanda produjo vainillina (sabor a vainilla artificial).
El dimetilsulfuro y el dimetilsulfóxido (un importante disolvente orgánico ) se producen a partir de lignosulfonatos. El primer paso consiste en calentar lignosulfonatos con sulfuros o azufre elemental para producir sulfuro de dimetilo. Los grupos metilo provienen de los éteres metílicos presentes en la lignina. La oxidación de dimetilsulfuro con dióxido de nitrógeno produce dimetilsulfóxido (DMSO). [1]
También uno de los usos más amplios de los lignosulfonatos es la desfloculación de arcillas utilizadas en fluidos de perforación en la industria del petróleo y el gas. Además, se están investigando los lignosulfatos para su uso en la recuperación mejorada de petróleo (EOR) debido a su capacidad para reducir el IFT en las espumas, lo que permite una mayor eficiencia de barrido y, por lo tanto, un mayor factor de recuperación.
Las soluciones acuosas de lignosulfonato también se utilizan ampliamente como un agente de supresión de polvo no tóxico para superficies de carreteras sin pavimentar, donde popularmente, aunque erróneamente, se llama "savia de árbol". Las carreteras tratadas con lignosulfonatos se pueden distinguir de las tratadas con cloruro de calcio por el color: los lignosulfonatos dan a la superficie de la carretera un color gris oscuro, mientras que el cloruro de calcio le da a la superficie de la carretera un distintivo color tostado o marrón. Como los lignosulfonatos no dependen del agua para proporcionar sus propiedades aglutinantes, tienden a ser más útiles en lugares áridos.
También forman un componente de la pasta utilizada para recubrir las rejillas de plomo-antimonio-calcio o plomo-antimonio-selenio en una batería de plomo-ácido .
Además de su uso como dispersantes, los lignosulfonatos también son buenos aglutinantes. Se utilizan como aglutinantes en papel de pozo, tableros de partículas, pisos de linóleo, briquetas de carbón y carreteras.
El efecto antioxidante de los lignosulfonatos se utiliza en piensos, ensilajes y retardadores de llama.
La absorbancia UV de los lignosulfonatos se utiliza en pantallas solares y bioplaguicidas.
Referencias
- ↑ a b c d e Lebo, Stuart E. Jr .; Gargulak, Jerry D .; McNally, Timothy J. (2001). "Lignina" . Enciclopedia Kirk-Othmer de tecnología química . Enciclopedia Kirk ‑ Othmer de tecnología química . John Wiley & Sons, Inc. doi : 10.1002 / 0471238961.12090714120914.a01.pub2 . ISBN 0-471-23896-1. Consultado el 14 de octubre de 2007 .
- ^ E. Sjöström (1993). Química de la madera: fundamentos y aplicaciones . Prensa académica .
- ^ "Lista de números CAS de lignosulfonato" . Consultado el 15 de octubre de 2007 .
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