ارزیابی غیرمخرب ترکیبات شیمیایی چوبهای مورد استفاده در بناهای تاریخی منطقه گرگان با استفاده از طیف سنجی FT-IR

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده چوب و کاغذ ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

2 دکتری سازههای چوبی، دانشیار گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی

3 استادیار گروه صنایع چوب و کاغذ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

4 دانشیار گروه آموزشی شیمی دانشکده علوم ، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

مقدمه: استفاده از طیف‌سنجی مادون قرمز برای توصیف مواد لیگنوسلولزی به طور چشمگیری افزایش یافته است. از آنجایی که در طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR) حداقل تخریب در نمونه مورد آزمایش اتفاق می‌افتد و با مقدار بسیار کمی از نمونه اطلاعات دقیقی بدست می‌آید، لذا این طیف سنجی یک تکنیک مفید برای شناسایی ترکیبات شیمیایی چوب است، در مطالعه چوب‌های تاریخی جهت توصیف میزان و نوع تخریب به منظور انتخاب روش حفاظت مناسب، غالباً تکنیک FT-IR استفاده می‌شود. دراین پژوهش تغییرات ترکیبات شیمیایی چوب‌های استفاده شده در بناهای تاریخی منطقه گرگان با گونه‌های سالم به کمک این طیف سنجی مورد مطالعه قرار گرفته است.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه نمونه چوب‌های تاریخی از دو بنا در منطقه بافت قدیم گرگان (تکیه استرآبادی و حسینیه) تهیه شد. پنج نمونه از این دو بنا انتخاب و برای تشخیص گونه به بررسی خصوصیات ماکروسکوپی این چوبها پرداخته شد. طیف سنجی نمونه‌ها با استفاه از دستگاه MB-154 Bomem مدل FT-IR بدست آمد. برای این منظور، آرد چوب از نمونه‌های تهیه شده از یک پیچ‌گوشتی برقی مجهز به مته با قطر mm 3 و به میزان عمق نفوذ mm3-2 در نمونه بدست آمد. آرد بدست آمده برای انجام آزمون FT-IR در آون با دمای °C 103 و به مدت 24 ساعت خشک شدند تا کمترین رطوبت را داشته باشند. سپس قرص KBr نمونه‌های فوق جهت آزمون طیف‌سنجی FT-IR در محدوده طیفی cm-1500-4000 و قدرت تفکیک طیفی cm-1 4 ساخته شد. برای هر آزمون 11 اسکن انجام شد و نمونه‌ها با نمونه‌های سالم مورد مقایسه قرار گرفت.
یافته‌ها: نمونه‌ها شامل چهار گونه پهن برگ (ممرز، بلوط، راش، ملچ) و یک گونه سوزنی برگ (سرخدار) بود. در تمامی گونه‌های پهن‌برگ شدت جذب در نواحی cm-1 1160 ،1118 ،1049 ،897 و مرتبط با کربوهیدرات‌ها و همچنین نوارهای cm-11243 ،1739در ارتباط با همی‌سلولز به مقدار زیادی کاهش یافته بود. در مقابل، در نوارهای مرتبط با لیگنین افزایش جذب ناچیزی در نواحی cm-11508 ،1595 ،1654 دیده می‌شد. در گونه سرخدار، نواحی cm-11273 ،1428 ،1512 ،1608 و در ارتباط با لیگنین و ناحیه cm-11736 و مرتبط با همی‌سلولز کاهش جذب زیادی را نشان دادند.
نتیجه‌گیری: نتایج حاصل ازطیف سنجی نشان داد، تخریب زیستی در تمام گونه‌های تاریخی اتفاق افتاده است. از مقایسه نسبی تغییرات شدت نوارهای مرتبط با لیگنین و کربوهیدرات‌ها در گونه‌های پهن برگ مشخص شد که تخریب کربوهیدرات‌ها بیشتر از لیگنین بوده که می‌توان قسمت عمده آن را به عامل پوسیدگی قهوه‌ای نسبت داد. در گونه سوزنی‌برگ (سرخدار)، به دلیل اینکه بیشترین تماس را با باران‌های متوالی داشته علاوه بر کربوهیدرات‌ها، لیگنین نیز تخریب شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Nondestructive evaluation of wood chemical compounds used in Gorgan historical building via FT-IR spectroscopy

نویسندگان [English]

  • Seyed mahdi Moosavi nejad 1
  • mehrab madhoushi 2
  • Davood Rasouli 3
  • Mohammad Vakili 4
چکیده [English]

Introduction: The use of infrared spectroscopy to describe the lignocellulosic materials has increased dramatically. Since the infrared Fourier transform (FT-IR) spectroscopy least destruction occurs in the test sample and with a small quantity of sample accurate information is obtained, so this spectrometer is a useful technique for identifying chemical compounds of wood. In studying the historic woods, to describe the amount and type of damage to select the appropriate protection method, often FT-IR technique is used. In this study, changes in the chemical compounds of wood used in historical building of Gorgan with healthy species are studied with the help of this spectroscopy.
Materials and Methods: In this study, historic wood samples were prepared from two buildings in the old context of Gorgan (Tekye, Estarabadi and Hosseinieh). Five samples were selected from these two buildings and to identify the species To study Macroscopic characterization to review these woods. Spectroscopy of samples was obtained with the use of MB-154 Bomem FT-IR model. For this purpose, wood flour was prepared from samples from a drill equipped with a drill bit with 3 mm diameter and a depth of 2-3 mm. Flour obtained for the FT-IR test was dried in the oven at temperature 103° C for 24 hours to have the lowest moisture content. Then KBr tablet of the above examples was prepared for the FT-IR spectroscopy test in the spectral range 4000-500 cm-1 and spectral resolution 4 cm-1. 11 scans were performed for each test and samples were compared with healthy samples.
Results: Samples include four species: hardwood (hornbeam, oak, beech, elm) and a softwood species (yew). In all hardwood species, the absorption intensity in areas 897, 1049, 1118, 1160 cm-1 and related to carbohydrates and also bands 1739, 1243 cm-1 in connection with the hemicellulose was reduced significantly. In contrast, in the case of bands related to lignin, poor absorption is seen in 1654, 1595, 1508 cm-1. In Yew species, areas 1608, 1512, 1428, 1273 cm-1 and in connection with lignin and area 1736 cm-1 related to hemicellulose showed a large decrease in absorption.
Conclusion: The results from spectroscopy showed that biodegrades has occurred in all historical species. With relative comparison of changes in intensity of the bands associated with lignin and carbohydrates in hardwood species, it has become clear that carbohydrates degradation was more than lignin, which can be primarily attributed to brown rot. In softwood species (yew), because they have the most contact with the continuous rains, in addition to carbohydrates, lignin has also been destroyed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • FT-IR spectroscopy
  • Chemical compounds of wood
  • Historical buildings
  • Softwood
  • Hardwood