Fractionation of Wood Extracts

Abstract

The aim of this thesis was to fractionate wood extracts into pure fractions using membrane technology, to observe membrane behaviour in solvents and to study the effect of conditioning on membrane performance. Four different wood extracts were used in the performed filtrations. In the literature part, the focus was on the effect of different solvent properties on polymeric membranes, especially on their retention and flux. Solute properties, such as shape, polarity and charge, were examined. Transport models, membrane stability and ways to improve the stability, when solvents were filtered, were also discussed. The experimental part consisted of a series of filtrations, where the effect of the wood extracts and solvent concentration on solute retention was observed. Polymeric and ceramic membranes were tested under different conditions and the solute analyses were performed with GC and GC-MS. It was discovered that it is possible to fractionate wood extracts using membrane technology to some extent, but more research must be done to understand the mechanisms behind the various interactions between the solvent and the membrane. Conditioning was also considered as an important part of the membrane pre-treatment.

Työn tavoitteena oli fraktioida puun uutteita puhtaiksi fraktioiksi kalvotekniikkaa apuna käyttäen, tarkkailla kalvojen käyttäytymistä liuottimissa ja tutkia esikäsittelyn vaikutusta kalvon suorituskykyyn. Suodatuksissa käytettiin neljää eri puu-uutetta. Kirjallisuusosan keskipisteenä olivat erilaisten liuottimien vaikutukset polymeerisiin kalvoihin ja niiden ominaisuuksiin, etenkin retentioon ja vuohon. Kirjallisuusosassa tutkittiin liuenneen aineen ominaisuuksia, kuten muotoa, polaarisuutta ja varausta. Tutkittiin myös kulkeutumismekanismeja, kalvojen stabiilisuutta ja tapoja parantaa stabiilisuutta liuottimien läsnä ollessa. Kokeellinen osa koostui suodatuksista, joissa tarkkailtiin uute- ja liuotinkonsentraation vaikutusta liuenneen aineen retentioon. Työssä testattiin polymeerisiä ja keraamisia kalvoja erilaisissa olosuhteissa ja suoritettiin analyysejä GC:llä ja GC-MS:llä. Puun uutteita on mahdollista fraktioida jossain määrin käyttämällä kalvotekniikkaa, mutta jotta ymmärrettäisiin paremmin liuottimen ja kalvon välillä tapahtuvia ilmiöitä, tarvitaan lisää tutkimusta. Esikäsittely on myös tärkeä osa kalvojen valmistelua liuotinfaasissa tehtäviin suodatuksiin.