anni lähdetie wood biomass dd characterization by...

Post on 26-Mar-2018

220 Views

Category:

Documents

4 Downloads

Preview:

Click to see full reader

TRANSCRIPT

9HSTFMG*afegib+

ISBN 978-952-60-5468-1 ISBN 978-952-60-5469-8 (pdf) ISSN-L 1799-4934 ISSN 1799-4934 ISSN 1799-4942 (pdf) Aalto University School of Chemical Technology Department of Forest Products Technology www.aalto.fi

BUSINESS + ECONOMY ART + DESIGN + ARCHITECTURE SCIENCE + TECHNOLOGY CROSSOVER DOCTORAL DISSERTATIONS

Aalto-D

D 2

02/2

013

Anni L

ähdetie W

ood biomass characterization by R

aman spectroscopy

Aalto

Unive

rsity

Department of Forest Products Technology

Wood biomass characterization by Raman spectroscopy

Anni Lähdetie

DOCTORAL DISSERTATIONS

��������� ��������������� �������������������� �����������

������������ ��� ������������������ ������

������������

������� ������� ����������������� �������� ����������� ���������� !��������"��������������#�$��������� ��������������������� ��������������%�������!��������#�������������&����������������������� �������������� ��������'� ����( �������!��������������������� �����������)�

��������������������������������������� ���!���������"�����#���$����������� �"�����#���$������������

�$!������� !��������( ������ �!����*�� ��

�������������� )���+����,--�.��-��

#�����������%����������������( ������ �%� ����%� ��#�/ ������01(+(��� �#�' ������ ) � )��)�1���� ���/� ��� #�234�#����� ��

�!!��������������( ������ ��5 ��2� ��� �#���� �������%�������#����� .�

��������� ��������������� �������������������� �����������

6���7-������

0�21�89:+8;�+<�+;=<:+��0�21�89:+8;�+<�+;=<8+:� ���"�0��1+7��988+=8�=�0��1��988+=8�=� � ���"�0��1��988+=8=�� ���"�����>��� )���?1>0�21>89:+8;�+<�+;=<8+:�

����>����)�..)�������

�� ����3��@���.������

'����

�&���������������������'#(�()�%**+++'",+++-.�����///(�����(��

�$������������������ ���������������������������������������� ��� ������������������ ������

#$&�����������������������������������

������� ����������� ��� ��!��������������

�����������"��#� �����!���������� ����$��$�����%��&����%$'��()(*()+,�

"���������������� ��� ��!��������� ��

0��$����!��$&������+-�$����� �()+(� ����������������++�������� �()+,�

#�����������!$&���� ������1����2+.�������� �()+(� ��� $� �&������

0��� ��!� �������������������1�$�����3��� ������������2

�&�����������������! ��������������!����������� ���� �����!���/�0�1�#� 2�����

!��� ������������ �������!������� !��! �2��� �����2���� ������������������1����������� ��!�����������������/������������������������� !��! ��������������2��������������������������� ����������� ��!��������2� �� ��������������������������������/�%��� �� ��������������!����������������������������!������2����������������������3!��

��������/��������� ��������������� !���#��������3!���������������������� ��� ����1��������������!/�������4����#��������� �� ���1����!��������������� ���������1��������� �� ��2������������������������������ !��! ����� ����������������/������������� ����������!��� ��������������������������������� ������������������

�!���2�!��������������������5 ����!���1� ��������/��! ��� �� �2��������������������� ������������!���6�7 8��! �������������� �������1� �������� ��/�"9� �����������6"9��8����� ������1���1���������#�!����������3!����������������������!2������������ ��!��������1�������1���������������/�7����� ������������������7 ������1�������������������������!������������ ������� �#�������������������2������ ������������������������� ����������������#� ��� ���/������#���������3!������#���������� ��������������������� ������������� �:���

� �!������ �������2����������������0����������������1���#��������!����������������������!������1�����!��/�"9������� ������1���1���������3!���������������������1���������������������������������1�����#� ����1���������������/��������� ���������������;������������������� ��!����� ����!�����!� �������

1������#� ���1�����������/������!� �������� ��� �����������������������������!���1� ���!����/�������������������!������������������������ !��! ���:��������� ������ ����!�����!� �������1����#�������:������������������� �����/��������������������� ����!�����!� ������2��!��1�������1������������ �����!��� ��5��������������2������� ������!�������!� �������1������������������������� !�/����������������:��������1#����������������������� ����1���;���������1�

��#�������/���#� ���� �1� ��!�������������:�������� ������� ���!�� #����������� ���� ��� ���������������1���������� ������ �� �3!�������������������������� ����1�������������/������������������������ ��� �����#�� ����������������� ����� !��! �����! ����������������� ����1���;���������1� ����1��������������������:��������1#�������/��

4��/���� ������2��!��2�1��������2��������� ������

�) 1!������2<=.;<>(;-);>?-.;+� �) 1!��2<=.;<>(;-);>?-<;.�

�� ,�+=<<;?<,?� �� 1!������2+=<<;?<,?� �� 1!��2+=<<;?<?(�

����������!$&������&���� ����������!������ 0����5�� 5���()+,�

#� ��+?.� $������@**! �/�*"�'@%�A'@<=.;<>(;-);>?-<;.�

����������������,����!����'#�**+++'+++-.�����///(�����(��

��6�7���������������8���9�6��7������ !!������5 5�� ������� ����5� �5������

:$�6����7�B�������5���5��5� 5�5�!�!�

56��669 !!�4���!��5���5�������

���7������"��#� �����!���������� ����$��$�����%��&����%$'��()(*()+,�

�$�6��$���� !!�4���!5���5����

4���6��7���$6���!��+-/+)/()+(� 8���9�!����++/+(/()+,�

:$�6���$�$�����9������!����+./+(/()+(� 4����&�������

0��� ����� 5�������������9�6��7�1����������,���3�����������66����2

��������������������������!�����4��5��������5����������!�������C���#��������� �/�B!����5��

���������� 5������2� �5�������������4������5#���!�����#����5������������5�55�/�����������5������������������������������2����������������� ����������!!���������!�������!!��5����� 5��������/�D��������������#����������C�������� ������������!!��2�� #��������55���

��������������������!�5����5�/������5� �5���������������������2�4�5��������������!�5���#����5�������������� �������2�4���������������#������!�5���5!�� ��������� ��C����6�����!8/���������C��� 5���!5��������!�5�� ����5� �5�������C�����������!!�������!�5��!5�/�9�5���������4�#�5��!4�!�������4�����������!�� #�������; ������

����5� �5������6"9��;��5� �5�����8����!��#�5�!5������!�5����5�/�7������������������ ���������C��������5������������!�����5���������!!��5����5������6�7 8/�"9��;��5� �5������#����������#������5����������������� �������������������������2�4�������������������!!����������/����������������!!�������#���������"9��;��5� �5�����������!�!����#5����4������������������#���������������5������6� ���������7 8�#���55�� �����#�#��!������5�/�7�����������#!����!�5��������0@��#�5!�!������������������������� �5���� �������

��� ���������� ����5� �5�����/�"9��;��5� �5�������������������#����#������������������5����4��������#��������������������#���������������/������5� �5��������������� ��!! ���������55�!5������#� ����#����� ���

�5����!� ����2�4�5�#��������������������������������������!��#�� ��������������/������������!� ����� ����5� �5�����!�5�������� �������������������#!��2�4�������������������� 5����������#��������!� ���#��#���55�����5�#�����#�����#� ��������/� !!����������!� ����!�� ����5� �5�������������2��!����5��5����������!!����������!� ���#��4���!����#����4��/�9� ����#���#�����������!!����#�5!�!�� ����5� �������!�5�������

�!!��������������/�"����� ������� ����5����������#� �������������������!�� #��������!���������;��� �!�;�!�����/�& ���!!������ 5���������#�#��!������ ����5� ����#����������#�� ����!#�����#� ����#�����������!!���/��

���������� ��������2��!!����2����!2� ����5� �5����

�) 1!������$2<=.;<>(;-);>?-.;+� �) 1!��2<=.;<>(;-);>?-<;.�

�� ,�+=<<;?<,?� �� 1!������$2+=<<;?<,?� �� 1!��2+=<<;?<?(�

:$�6���$!��66�&���� #����!��66�0����5�� 8$���()+,�

���$�����+?.� $������@**! �/�*"�'@%�A'@<=.;<>(;-);>?-<;.�

Preface

I was always “Tiina’s doctoral student”, and I am grateful that I was able to have her as my instructor

Members of “Teh Band” at the Department of Forest Products T

be described using words. You’d have to listen to “Villihevosia” in order to understand.

“ ”

List of publications

Author’s contribution:

List of key abbreviations

Table of contents

1 Introduction

Lignin is nature’s second most abundant polymer after cellulose

2 Background

2.1 Wood biomass

It is nature’s most abundant polymer.

β

β

β β β β α

2.2 Wood-biomass processing

‘ ’

2.3 Traditional lignin characterization from wood-based biomass

2.4 Modern lignin characterization techniques from wood-based biomass

2.5 Raman spectroscopy in wood chemistry

1980’s

2.6 Basic theory of Raman spectroscopy

α

ω

α ω

Δ

Δ

applied much in chemical analysis before 1980’s

3 Objectives of this work

4 Materials and methods

4.1 Materials

4.2 Methods

μ

(Rwb) backings, and the infinite reflectance (R∞) was calculated from these spectra

[2]

w bw

ww b RRR

RRR

RR

0

01

[3] R

R

s

k

21 2

5 Results and discussion

5.1 Characterization of kraft pulps

(κ)

cellulose’s

β

5.2 Activation of thermomechanical pulp lignin by laccases

– –

5.3 Effect of pH on lignin analysis by Raman spectroscopy

5.4 Laser-induced fluorescence of lignin in Raman spectroscopy

only with a β

5′ linkage. Dibenzodioxocin [

5′ linkage as well as an eight

5’ linkage.

5’ linkages

5’ linkage as bierol,

5′

5′ structures are po

α β

5’ biphenyl structures.

5’ linkages as a source of

5.5 Effect of excitation wavelength on the Raman spectra of wood-based

samples

6 Concluding remarks

5’ linkage. The effect of 5 5’ linkage on

5’ linkage, but it

α

β 5’ li

7 References

β

BRUNOW, G., 2001. Methods to reveal the structure of lignin. In: M. HOFRICHTER and A. STEINBÜCHEL, eds,

––

KONTTURI, E., SUCHY, M., PENTTILÄ, P., JEAN, B., PIRKKALAINEN, K., TORKKELI,

9HSTFMG*afegib+

ISBN 978-952-60-5468-1 ISBN 978-952-60-5469-8 (pdf) ISSN-L 1799-4934 ISSN 1799-4934 ISSN 1799-4942 (pdf) Aalto University School of Chemical Technology Department of Forest Products Technology www.aalto.fi

BUSINESS + ECONOMY ART + DESIGN + ARCHITECTURE SCIENCE + TECHNOLOGY CROSSOVER DOCTORAL DISSERTATIONS

Aalto-D

D 2

02/2

013

Anni L

ähdetie W

ood biomass characterization by R

aman spectroscopy

Aalto

Unive

rsity

Department of Forest Products Technology

Wood biomass characterization by Raman spectroscopy

Anni Lähdetie

DOCTORAL DISSERTATIONS

top related