પેપર ઉત્પાદન માટે સેલ્યુલોઝ નેનોફાઈબરનું ઝડપી ડીવોટરિંગ

લેક્ટિક એસિડ (LA) ફેરફાર સાથે સંયોજનમાં સોનિકેશન એ કાગળના ઉત્પાદન માટે સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર્સ (CNFs) ની ડીવોટરિંગ પ્રક્રિયાને વેગ આપવા માટે પર્યાવરણને અનુકૂળ અભિગમ છે. સેલ્યુલોઝ નેનોફાઈબર્સ તેમના ઉચ્ચ પાણીની જાળવણી માટે જાણીતા છે, જેના કારણે ડ્રેનેજ પ્રક્રિયામાં નોંધપાત્ર વિલંબ થાય છે, નેનોપેપરની તૈયારી અને અન્ય નેનોસેલ્યુલોઝ એપ્લિકેશનમાં એક મહત્વપૂર્ણ પગલું છે. સોનિકેશન હેઠળ લેક્ટિક એસિડ દ્વારા સેલ્યુલોઝ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોના એસ્ટરિફિકેશન દ્વારા, પદ્ધતિ 75% દ્વારા, 45 મિનિટથી 10 મિનિટ સુધી, ડ્રેનિંગ સમય ઘટાડે છે. આ ફેરફાર સસ્પેન્શન સ્નિગ્ધતા પણ ઘટાડે છે અને સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર-આધારિત ઉત્પાદનોની કાર્યક્ષમતા અને ઉત્પાદન દર વધારવા માટે વ્યવહારુ ઉકેલ પ્રદાન કરીને ઔદ્યોગિક રીતે માપી શકાય તેવું સાબિત થાય છે.

સોનિકેશન હેઠળ લેક્ટિક એસિડ મોડિફાઇડ સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર્સનું ઝડપી ડીવોટરિંગ
(અભ્યાસ અને છબી: ©સેઠી એટ અલ., 2018)

અલ્ટ્રાસોનિક લેક્ટિક એસિડ ફેરફાર દ્વારા સેલ્યુલોઝ નેનોફાઈબર્સની ઉન્નત ડીવોટરિંગ કાર્યક્ષમતા

સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર્સ (CNFs) કાગળના ઉત્પાદનમાં તેમના અસંખ્ય ફાયદાઓ માટે ઉજવવામાં આવે છે, જેમ કે તાકાત વધારવા અને રિઓલોજીમાં ફેરફાર કરવા. જો કે, એક નોંધપાત્ર ખામી એ છે કે સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર સસ્પેન્શનમાંથી પાણી કાઢવા માટે જરૂરી સમયનો અમૂલ્ય જથ્થો, નેનોપેપર તૈયાર કરવામાં એક મહત્વપૂર્ણ પગલું. આ પડકાર માત્ર નેનોપેપરના ઉત્પાદનને અસર કરતું નથી પરંતુ અન્ય તૈયાર ઉત્પાદનોમાં નેનોસેલ્યુલોઝની ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયામાં પણ અવરોધે છે. લાંબા સમય સુધી ડ્રેનેજ સમય મુખ્યત્વે સેલ્યુલોઝ નેનોફાઈબર દ્વારા પાણીની ઊંચી જાળવણીને કારણે છે, જે સેલ્યુલોઝ નેનોફાઈબર-પ્રાપ્ત ઉત્પાદનોના વેપારીકરણમાં અવરોધ છે.
નીચે, અમે તમને સેઠી અને સહકાર્યકરો (2018) દ્વારા કરવામાં આવેલા વૈજ્ઞાનિક અભ્યાસના પરિણામો રજૂ કરીએ છીએ, જેમણે સેલ્યુલોઝ નેનોફાઈબર્સમાં અલ્ટ્રાસોનિકલી-સહાયિત લેક્ટિક એસિડ મોડિફિકેશન વિકસાવ્યું છે, જે CNFsનું 75% ઝડપી ડીવોટરિંગ અને સામગ્રીની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો તરફ દોરી જાય છે.

લેક્ટિક એસિડ સાથે સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબરનું અલ્ટ્રાસોનિક ફેરફાર

આ મુદ્દાને ઉકેલવા માટે, સેલ્યુલોઝ નેનોફાઈબર્સની સપાટીને સંશોધિત કરવા માટે સોનિકેશન એનર્જી અને લેક્ટિક એસિડ (LA) ને સંડોવતા પર્યાવરણને અનુકૂળ, પાણી આધારિત અભિગમ વિકસાવવામાં આવ્યો છે. આ પદ્ધતિ નોંધપાત્ર રીતે ડીવોટરિંગ પ્રક્રિયાને વેગ આપે છે, ડ્રેનેજનો સમય 75% સુધી ઘટાડે છે.
ફેરફારની પ્રક્રિયામાં સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર સસ્પેન્શનને 0.35 wt.% ની સાંદ્રતામાં પાતળું કરવું અને સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર શુષ્ક સામગ્રી (0.5 ગણી, 1 વખત, 5 વખત અને 10 ગણી સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર શુષ્ક સામગ્રીની તુલનામાં વિવિધ માત્રામાં લેક્ટિક એસિડ ઉમેરવાનો સમાવેશ થાય છે. સસ્પેન્શન). નેનોફાઇબર્સ, પાણી અને લેક્ટિક એસિડને 5 મિનિટ માટે 1500 આરપીએમ પર હાઇ-સ્પીડ સ્ટિરરનો ઉપયોગ કરીને મિશ્રિત કરવામાં આવે છે અને પછી ટાઇટેનિયમ ટીપ (22 મીમી વ્યાસ) સાથે સજ્જ Hielscher UP400S સોનીકેટર સાથે સોનિકેટ કરવામાં આવે છે. સોનિકેશન વિવિધ ઉર્જા સ્તરો પર હાથ ધરવામાં આવે છે, જેમાં મહત્તમ 600 J/ml ની ઉર્જા આપવામાં આવે છે, જે 10 મિનિટના સોનિકેશનને અનુરૂપ છે.

ડ્રેનિંગ સમય પર અસર

અલ્ટ્રાસોનિક-લેક્ટિક એસિડ ફેરફાર સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર સસ્પેન્શનના ડ્રેઇનિંગ સમય પર ઊંડી અસર કરે છે. રેફરન્સ સસ્પેન્શન ડીવોટરિંગ માટે લગભગ 45 મિનિટ લે છે. સોનિકેશન-આસિસ્ટેડ લેક્ટિક એસિડ ફેરફાર પછી, આ સમય ઘટાડીને 10 મિનિટ કરવામાં આવે છે, જે 75% સુધારણા દર્શાવે છે. હળવા સોનિકેશન (5 J/ml) સાથે પણ, ડ્રેનિંગનો સમય અડધો ઘટીને 23 મિનિટ થઈ જાય છે. વધતી જતી સોનિકેશન એનર્જી સાથે ડ્રેનિંગનો સમય ઘટે છે, આખરે લગભગ 10 મિનિટે ઉચ્ચપ્રદેશ પર પહોંચે છે.
આ સુધારો લેક્ટિક એસિડના હાઇડ્રોફોબિક ભાગ સાથે સેલ્યુલોઝના હાઇડ્રોફિલિક હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોને બદલવાને આભારી છે. હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો મુખ્યત્વે ઉચ્ચ પાણીની જાળવણી માટે જવાબદાર છે. લેક્ટિક એસિડ, તેના કાર્બોક્સિલિક જૂથ સાથે, સોનિકેશન હેઠળ સેલ્યુલોઝના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો સાથે એસ્ટરિફિકેશન પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લઈ શકે છે. સોનિકેશન પ્રવાહી માધ્યમમાં ઓછા શૂન્યાવકાશ પોલાણ બનાવે છે, જે આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓ (5000 K તાપમાન અને 1000 એટીએમ દબાણ) ઉત્પન્ન કરવા માટે તૂટી જાય છે, જે એસ્ટરિફિકેશન સહિત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને પ્રેરિત કરવા માટે પૂરતી છે.

નેનોપેપર તૈયારી માટે સોનિકેશન એનર્જી વિ ડ્રેઇનિંગ સમય (મિનિટમાં) (CNF(1)LA નમૂનાને અનુરૂપ).
સોનિકેશન એનર્જીનું 100 J/ml 100 સેકન્ડના sonication, વગેરેને અનુરૂપ છે.
(અભ્યાસ અને છબી: ©સેઠી એટ અલ., 2018)

સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર સસ્પેન્શનની સ્નિગ્ધતામાં ઘટાડો

સેલ્યુલોઝ નેનોફાઈબર સસ્પેન્શનની સ્નિગ્ધતામાં ઘટાડા માટે સોનિકેશન એનર્જી પણ ફાળો આપે છે. સ્નિગ્ધતા સોનિકેશન ઉર્જા માટે વિપરિત પ્રમાણસર છે, જેમાં સૌથી ઓછી સ્નિગ્ધતા 600 J/ml પર જોવા મળે છે, ત્યારબાદ 300 J/ml અને 60 J/ml. સ્નિગ્ધતામાં આ ઘટાડો ડીવોટરિંગ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવામાં વધુ મદદ કરે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર ફેરફારની ઔદ્યોગિક સુસંગતતા

અલ્ટ્રાસોનિક-લેક્ટિક એસિડ ફેરફાર પદ્ધતિ માત્ર અસરકારક નથી પણ ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનો સાથે સુસંગત પણ છે. મોટા-વોલ્યુમ પ્રોસેસિંગને હેન્ડલ કરવામાં સક્ષમ Hielscher અત્યાધુનિક સોનિકેટર્સ કાર્યક્ષમ રીતે પૂર્ણ કરી શકે છે, આ પદ્ધતિને મોટા પાયે કામગીરી માટે યોગ્ય બનાવે છે.
વધુમાં, આ અભિગમ પેપર શીટમાં 10 wt.% સેલ્યુલોઝ નેનોફાઈબરને સમાવિષ્ટ કરવાની મંજૂરી આપે છે, જેમાં ફેરફાર ન કરાયેલ સેલ્યુલોઝ નેનોફાઈબર માટે 23 મિનિટની સરખામણીમાં માત્ર 2 મિનિટમાં ડીવોટરિંગ પૂર્ણ થાય છે. આ નોંધપાત્ર સુધારો પેપરમેકિંગમાં સેલ્યુલોઝ નેનોફાઈબર્સના ઉપયોગમાં ક્રાંતિ લાવી શકે છે, તેમના વેપારીકરણમાંના એક મુખ્ય અવરોધને દૂર કરી શકે છે.

સેલ્યુલોઝ નેનોફાઈબર્સ અને પેપર ઉત્પાદન માટે સોનિકેટર્સ

નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે:

ડિઝાઇન, ઉત્પાદન અને કન્સલ્ટિંગ – જર્મનીમાં બનાવેલ ગુણવત્તા

Hielscher ultrasonicators તેમના ઉચ્ચતમ ગુણવત્તા અને ડિઝાઇન ધોરણો માટે જાણીતા છે. મજબૂતાઈ અને સરળ કામગીરી ઔદ્યોગિક સુવિધાઓમાં અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સના સરળ એકીકરણને મંજૂરી આપે છે. ખરબચડી પરિસ્થિતિઓ અને માંગવાળા વાતાવરણને Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ દ્વારા સરળતાથી નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે.

Hielscher Ultrasonics એ ISO પ્રમાણિત કંપની છે અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ પર વિશેષ ભાર મૂકે છે જેમાં અત્યાધુનિક ટેકનોલોજી અને વપરાશકર્તા-મિત્રતા દર્શાવવામાં આવે છે. અલબત્ત, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ CE અનુરૂપ છે અને UL, CSA અને RoHs ની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે.