Kağız İstehsalı üçün Sellüloza Nanoliflərinin Sürətlə Susuzlaşdırılması

Süd turşusu (LA) modifikasiyası ilə birlikdə sonikasiya kağız istehsalı üçün selüloz nanoliflərin (CNFs) susuzlaşdırma prosesini sürətləndirmək üçün ekoloji cəhətdən təmiz bir yanaşmadır. Selüloz nanolifləri yüksək su tutma qabiliyyəti ilə tanınır, drenaj prosesində əhəmiyyətli gecikmələrə səbəb olur, nanokağızın hazırlanmasında və digər nanoselüloz tətbiqlərində kritik bir addımdır. Metod selülozun hidroksil qruplarının sonikasiya altında laktik turşu ilə esterifikasiyası vasitəsilə drenaj müddətini 75%, 45 dəqiqədən 10 dəqiqəyə qədər azaldır. Bu modifikasiya həm də süspansiyonun özlülüyünü azaldır və selüloz nanolif əsaslı məhsulların səmərəliliyini və istehsal sürətini artırmaq üçün praktiki həll təklif edərək sənaye baxımından genişlənə bilir.

Sonikasiya altında laktik turşu ilə modifikasiya olunmuş sellüloza nanoliflərinin sürətli susuzlaşdırılması
(Tədqiqat və şəkil: ©Sethi et al., 2018)

Ultrasonik Laktik Turşu Modifikasiyası vasitəsilə Sellüloza Nanoliflərinin Susuzlaşdırma Effektivliyinin artırılması

Selüloz nanolifləri (CNFs) gücü artırmaq və reologiyanı dəyişdirmək kimi kağız istehsalında çoxsaylı faydalarına görə qeyd olunur. Bununla belə, əhəmiyyətli çatışmazlıqlardan biri nanoparçaların hazırlanmasında kritik addım olan sellüloza nanolif süspansiyonlarından suyun boşaldılması üçün tələb olunan həddindən artıq vaxtdır. Bu problem təkcə nanokağız istehsalına təsir etmir, həm də nanoselülozun digər hazır məhsullara sənaye emalına mane olur. Uzun drenaj müddəti ilk növbədə sellüloza nanoliflərindən əldə edilən məhsulların kommersiyalaşdırılmasında darboğaz olan selüloz nanolifləri tərəfindən yüksək su tutması ilə bağlıdır.
Aşağıda sizə CNF-lərin 75% daha sürətli susuzlaşdırılmasına və təkmilləşdirilmiş material funksionallığına səbəb olan selüloz nanoliflərinin ultrasəs köməyi ilə laktik turşu modifikasiyasını hazırlayan Sethi və həmkarlarının (2018) elmi araşdırmasının nəticələrini təqdim edirik.

Sellüloza Nanoliflərinin Laktik Turşu ilə Ultrasəs Modifikasiyası

Bu problemi həll etmək üçün, selüloz nanoliflərinin səthini dəyişdirmək üçün sonikasiya enerjisi və laktik turşu (LA) ehtiva edən ekoloji cəhətdən təmiz, su əsaslı bir yanaşma hazırlanmışdır. Bu üsul susuzlaşdırma prosesini əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirir, drenaj müddətini 75% -ə qədər azaldır.
Modifikasiya prosesi sellüloza nanolif süspansiyonlarının 0,35 wt.% konsentrasiyasına qədər seyreltilməsini və sellüloza nanolifinin quru tərkibinə nisbətən müxtəlif miqdarda süd turşusunun əlavə edilməsini (selüloz nanolifinin quru tərkibinin 0,5, 1, 5 və 10 qatı) əhatə edir. dayandırma). Nanoliflər, su və laktik turşu yüksək sürətli qarışdırıcı ilə 1500 rpm-də 5 dəqiqə ərzində qarışdırılır və sonra titan ucluq (diametri 22 mm) ilə təchiz olunmuş Hielscher UP400S sonikatoru ilə səslənir. Sonikasiya 10 dəqiqəlik sonikasiyaya uyğun gələn maksimum 600 J/ml enerji ilə müxtəlif enerji səviyyələrində aparılır.

Drenaj Vaxtına Təsir

Ultrasəs-laktik turşu modifikasiyası sellüloza nanolif süspansiyonlarının boşalma müddətinə böyük təsir göstərir. Susuzlaşdırma üçün istinad suspenziyası təxminən 45 dəqiqə çəkir. Sonikasiya ilə dəstəklənən laktik turşu modifikasiyasından sonra bu vaxt 75% yaxşılaşmanı təmsil edən 10 dəqiqəyə endirilir. Yüngül sonikasiya (5 J/ml) ilə belə, boşalma müddəti 23 dəqiqəyə qədər azalır. Drenaj vaxtı sonikasiya enerjisinin artması ilə azalır və nəticədə təxminən 10 dəqiqədə bir yaylaya çatır.
Bu yaxşılaşma sellülozanın hidrofilik hidroksil qruplarının laktik turşunun hidrofobik hissələri ilə əvəzlənməsi ilə əlaqədardır. Hidroksil qrupları ilk növbədə suyun yüksək tutulmasından məsuldur. Süd turşusu, karboksilik qrupu ilə, sonikasiya altında sellülozun hidroksil qrupları ilə esterləşmə reaksiyasında iştirak edə bilər. Sonikasiya maye mühitdə kiçik vakuum boşluqları yaradır ki, bu boşluqlar esterifikasiya da daxil olmaqla kimyəvi reaksiyalara səbəb olmaq üçün kifayət qədər ekstremal şərait (5000 K temperatur və 1000 atm təzyiq) yaratmaq üçün dağılır.

Nanokağızın hazırlanması üçün sonikasiya enerjisi və boşalma vaxtı (dəqiqələrlə) (CNF(1)LA nümunəsinə uyğundur).
100 J/ml sonikasiya enerjisi 100 saniyəlik sonikasiyaya uyğundur və s.
(Tədqiqat və şəkil: ©Sethi et al., 2018)

Sellüloza Nanolif Süspansiyonlarının Özlülüyünün Azaldılması

Sonikasiya enerjisi həmçinin selüloz nanolif süspansiyonlarının özlülüyünün azalmasına kömək edir. Özlülük sonikasiya enerjisi ilə tərs mütənasibdir, ən aşağı özlülük 600 J/ml, ardınca isə 300 J/ml və 60 J/ml müşahidə olunur. Özlülükdəki bu azalma susuzlaşdırma səmərəliliyinin artırılmasına daha çox kömək edir.

Ultrasonik Sellüloza Nanofiber Modifikasiyasının Sənaye Münasibəti

Ultrasəs-laktik turşunun modifikasiyası üsulu təkcə effektiv deyil, həm də sənaye tətbiqləri ilə uyğun gəlir. Böyük həcmli emalları idarə edə bilən Hielscher müasir sonikatorları tapşırığı səmərəli şəkildə yerinə yetirə bilər və bu üsulu geniş miqyaslı əməliyyatlar üçün uyğun edir.
Əlavə olaraq, bu yanaşma, dəyişdirilməmiş selüloz nanoliflər üçün 23 dəqiqə ilə müqayisədə, susuzlaşdırma cəmi 2 dəqiqəyə başa çatdırılmaqla, 10 wt.%-ə qədər sellüloza nanolifini kağız vərəqlərə daxil etməyə imkan verir. Bu əhəmiyyətli irəliləyiş sellüloza nanoliflərinin kağız istehsalında istifadəsində inqilab yarada bilər və onların kommersiyalaşdırılmasındakı əsas maneələrdən birini dəf edə bilər.

Selüloz nanolifləri və kağız istehsalı üçün sonikatorlar

Aşağıdakı cədvəl sizə prob tipli sonikatorlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir:

Dizayn, İstehsalat və Konsaltinq – Keyfiyyətli Almaniya istehsalı

Hielscher ultrasəs cihazları ən yüksək keyfiyyət və dizayn standartları ilə tanınır. Sağlamlıq və asan əməliyyat ultrasəs aparatlarımızın sənaye obyektlərinə rahat inteqrasiyasına imkan verir. Kobud şərtlər və tələbkar mühitlər Hielscher ultrasəs cihazları tərəfindən asanlıqla idarə olunur.

Hielscher Ultrasonics, ISO sertifikatlı bir şirkətdir və ən müasir texnologiya və istifadəçi dostu olan yüksək performanslı ultrasəs cihazlarına xüsusi diqqət yetirir. Əlbəttə ki, Hielscher ultrasəs cihazları CE-yə uyğundur və UL, CSA və RoHs tələblərinə cavab verir.