Nanostrukturlu sellülozanın ultrasəslə istehsalı

Yüksək effektivliyə malik diqqətəlayiq əlavə olan nanosellüloza reologiya modifikatoru, möhkəmləndirici vasitə və müxtəlif qabaqcıl materialların əsas komponenti kimi çoxşaxəli tətbiqləri sayəsində əhəmiyyət qazanmışdır. Tərkibində sellüloza olan istənilən mənbədən əldə edilən bu nanostrukturlu fibrillər yüksək güclü ultrasəslə homogenləşdirmə və üyütmə vasitəsilə səmərəli şəkildə ayrıla bilər. Sonikasiya adlanan bu proses fibrilləşməni əhəmiyyətli dərəcədə artıraraq nanosellüloza çıxımını yüksəldir və daha incə, daha nazik liflər əmələ gətirir. Ultrasəs texnologiyası son dərəcə yüksək kavitasiya mənşəli kəsilmə qüvvələri yaratmaq qabiliyyəti sayəsində ənənəvi istehsal üsullarını üstələyir və nanosellüloza istehsalı üçün müstəsna vasitədir.

Nanosellülozanın ultrasəslə istehsalı

Yüksək güclü ultrasəs ağac, liqnosellüloz liflər (sellüloz kütləsinin lifləri) və tərkibində sellüloza olan qalıqlar kimi müxtəlif sellüloz material mənbələrindən mikro- və nanosellülozanın çıxarılmasına və ayrılmasına kömək edir.
Bitki liflərini mənbə materialdan ayırmaq üçün ultrasəslə üyütmə və homogenləşdirmə çox böyük həcmləri emal etməyə imkan verən güclü və etibarlı üsuldur. Sellüloz kütləsi axın xəttinə quraşdırılmış sonoreaktora verilir; burada ultrasəsin yüksək kəsilmə qüvvələri biokütlənin hüceyrə strukturunu parçalayaraq lifli maddəni əlçatan edir.

Fermentativ hidrolizə məruz qoyulmuş və Hielscher UP400S sonikatoru ilə 20 dəqiqə ultrasəslə işlənmiş «Heç vaxt qurudulmamış pambıq» (NDC) nümunəsinin TEM təsviri. [Bittencourt et al. 2008]

Aşağıdakı Şəkil 2-də fermentativ hidrolizə məruz qoyulduqdan sonra Hielscher UP400S model sonikatoru ilə ultrasəslə işlənmiş viskoza təbəqəsinin SEM təsviri göstərilir.
[Bittencourt et al. 2008]

Fermentativ hidrolizə məruz qoyulduqdan sonra UP400S ilə ultrasəslə işlənmiş viskoza təbəqəsinin SEM təsviri [Bittencourt et al. 2008]

Nanosellülozanın ultrasəslə emalı TEMPO ilə oksidləşdirilmiş liflərin emalı ilə də uğurla birləşdirilə bilər. TEMPO prosesində sellüloza nanolifləri katalizator kimi 2,2,6,6-tetrametilpiperidinil-1-oksil (TEMPO), həmçinin natrium bromid (NaBr) və natrium hipoxlorit (NaOCl) istifadə edən oksidləşmə sistemi vasitəsilə istehsal olunur. Tədqiqatlar sübut etmişdir ki, oksidləşmə ultrasəs şüalanması altında aparıldıqda onun səmərəliliyi əhəmiyyətli dərəcədə yüksəlir.

Nanosellülozanın ultrasəslə dispersləşdirilməsi

Nanosellüloza dispersiyaları aşağı nanosellüloza konsentrasiyalarında yüksək özlülüyə malik olduqları üçün qeyri-adi reoloji davranış nümayiş etdirirlər. Bu, nanosellülozanı müxtəlif tətbiqlər, məsələn, örtük, kağız və ya qida sənayesi üçün reologiya modifikatoru, stabilizator və gel əmələ gətirən vasitə kimi çox maraqlı əlavəyə çevirir. Özünəməxsus xüsusiyyətlərini nümayiş etdirmək üçün nanosellüloza olmalıdır
Ultrasəslə dispersləşdirmə kiçik ölçülü, ayrı-ayrı vahidlər şəklində dispersləşdirilmiş nanosellüloza əldə etmək üçün ideal üsuldur. Nanosellülozanın özlülüyü kəsilmə təsiri altında kəskin şəkildə azaldığı üçün yüksək güclü ultrasəs nanosellüloza suspenziyalarının hazırlanmasında üstünlük verilən texnologiyadır, çünki yüksək güclü ultrasəs enerjisinin mayelərə ötürülməsi son dərəcə yüksək kəsilmə qüvvələri yaradır.
Mayelərdə ultrasəs kavitasiyası haqqında daha çox məlumat almaq üçün buraya klikləyin!
Nanokristallik sellülozanın sintezindən sonra nanosellüloza son məhsulun (məsələn, nanokompozitlər, reologiya modifikatoru və s.) hazırlanması üçün çox vaxt maye mühitdə, məsələn, qeyri-polyar həlledicidə və ya dimetilformamid (DMF) kimi polyar həlledicidə ultrasəslə dispersləşdirilir. CNF-lər müxtəlif tərkiblərdə əlavə kimi istifadə olunduğundan etibarlı dispersləşdirmə həlledici əhəmiyyət daşıyır. Ultrasəs tətbiqi sabit və bərabər dispersləşdirilmiş fibrillər əmələ gətirir.

Sellüloza nanokristallarının ultrasəslə öz-özünə təşkil olunması

Ultrasəs tətbiqi hidroliz nəticəsində yaranmış aqreqatları parçalamaq, dəstələri dispersləşdirmək və hissəciklər arasında təkrarlana bilən qarşılıqlı təsirlərə malik daha bərabər suspenziyalar yaratmaqla sellüloza nanokristallarının (CNC-lərin) sintezini və emalını mümkün edən mühüm rol oynayır. CNC-lər adətən turşu hidrolizi ilə əldə edilsə də, yaranan material çox vaxt etibarlı öz-özünə təşkil olunmaya mane ola bilən və partiyalar arasında reoloji və optik xüsusiyyətlərin dəyişkənliyinə səbəb olan topalaşmış sahələr ehtiva edir. Sintezdən sonra nəzarət olunan ultrasəs enerjisinin tətbiqi dispersiyanın keyfiyyətini yaxşılaşdırır və CNC morfologiyasının standartlaşdırılmasına kömək edir; bu isə sabit xolesterik nizamlanma, proqnozlaşdırıla bilən gelləşmə davranışı və CNC əsaslı funksional materialların istehsal miqyasının artırılması üçün həlledici əhəmiyyət daşıyır. CNC-lərin ultrasəslə təşviq edilən öz-özünə təşkil olunması haqqında daha çox məlumat əldə edin!

Sellüloza nanoliflərinin ultrasəslə təkmilləşdirilmiş susuzlaşdırılması

Sellüloza nanoliflərinin ultrasəslə gücləndirilmiş susuzlaşdırılması suyun kənarlaşdırılmasının səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə artıran qabaqcıl texnikadır – bu, sellüloza nanoliflərini nanokağız istehsalı üçün olduqca cəlbedici əlavəyə çevirir. Nanosellüloza lifləri yüksək su tutma qabiliyyətinə görə adətən çox vaxt tələb edən susuzlaşdırma prosesinə ehtiyac duyur. Ultrasəs dalğalarının tətbiqi ilə su matrisini pozan və suyun daha sürətli, daha bərabər xaric olunmasını asanlaşdıran güclü kavitasiya qüvvələri yaranır və bu proses sürətlənir. Bu, qurutma müddətini azaltmaqla yanaşı, əldə edilən sellüloza nanoliflərinin struktur bütövlüyünü və mexaniki xüsusiyyətlərini də yaxşılaşdırır və yüksək keyfiyyətli nanokağızların və digər nanomaterialların istehsalında çox effektiv üsuldur.
Nanokağızın ultrasəslə susuzlaşdırılması haqqında daha çox məlumat əldə edin!

Yüksək güclü ultrasəslə nanosellülozanın sənaye istehsalı

Hielscher Ultrasonics kiçik laboratoriya miqyaslı ultrasəs cihazlarından iri miqyaslı sənaye sistemlərinə qədər nanosellülozanın kommersiya məqsədli emalı üçün ideal olan geniş çeşiddə güclü və etibarlı ultrasəs həlləri təklif edir. Hielscher sənaye zond tipli sonikatorlarının əsas üstünlüyü müxtəlif ölçü və həndəsi formalarda təqdim olunan axınlı sonoreaktorları vasitəsilə optimal ultrasəs şəraiti təmin etmək qabiliyyətidir. Bu reaktorlar ultrasəs enerjisinin sellüloz materiala ardıcıl və bərabər şəkildə tətbiq olunmasını təmin edərək üstün emal nəticələri verir.

UIP1000hdT, UIP2000hdT və UIP4000hdT kimi Hielscher masaüstü sonikatorları gündə bir neçə kiloqram nanosellüloza istehsal edə bilir və buna görə orta miqyaslı istehsal ehtiyaclarına uyğundur. İri miqyaslı kommersiya istehsalı üçün UIP10000 və UIP16000hdT kimi tam sənaye qurğuları böyük kütlə axınlarını emal edərək yüksək həcmdə nanosellülozanın səmərəli istehsalına imkan verir.

Hielscher ultrasəs sistemlərinin ən mühüm üstünlüklərindən biri onların miqyasının xətti şəkildə artırıla bilməsidir. Həm masaüstü, həm də sənaye ultrasəs cihazları klasterlər şəklində quraşdırıla bilər və faktiki olaraq qeyri-məhdud emal gücü təmin edir; bu da onları nanosellüloza istehsalında yüksək emal məhsuldarlığı və etibarlı işləmə tələb edən əməliyyatlar üçün ideal seçimə çevirir.

Ultrasəslə emal: Hielscher sizi texniki mümkünlüyün qiymətləndirilməsi və optimallaşdırmadan kommersiya istehsalına qədər istiqamətləndirir!