Upload
lekhanh
View
219
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
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