નેનો-સ્ટ્રક્ચર્ડ સેલ્યુલોઝનું અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્પાદન

નેનોસેલ્યુલોઝ, એક નોંધપાત્ર ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઉમેરણ, વિવિધ અદ્યતન સામગ્રીમાં તેના બહુમુખી એપ્લિકેશન માટે રેઓલોજી મોડિફાયર, રિઇન્ફોર્સિંગ એજન્ટ અને મુખ્ય ઘટક તરીકે પ્રાધાન્ય પ્રાપ્ત કર્યું છે. આ નેનો-સ્ટ્રક્ચર્ડ ફાઈબ્રિલ્સ, કોઈપણ સેલ્યુલોઝ-સમાવતી સ્ત્રોતમાંથી મેળવેલા, ઉચ્ચ-શક્તિ અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજનાઇઝેશન અને મિલિંગ દ્વારા અસરકારક રીતે અલગ કરી શકાય છે. આ પ્રક્રિયા, જેને સોનિકેશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે નોંધપાત્ર રીતે ફાઇબરિલેશનને વધારે છે, પરિણામે નેનોસેલ્યુલોઝનું ઊંચું ઉત્પાદન થાય છે અને ઝીણા, પાતળા રેસા ઉત્પન્ન થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક ટેક્નોલોજી પરંપરાગત ઉત્પાદન પદ્ધતિઓને વટાવી જાય છે, આત્યંતિક કેવિટેશનલ ઉચ્ચ શીયર ફોર્સ પેદા કરવાની તેની ક્ષમતાને કારણે આભાર, તે નેનોસેલ્યુલોઝ ઉત્પાદન માટે એક અસાધારણ સાધન બનાવે છે.

નેનોસેલ્યુલોઝનું અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્પાદન

હાઇ પાવર અલ્ટ્રાસોનિક્સ સેલ્યુલોસિક સામગ્રીના વિવિધ સ્ત્રોતો જેમ કે લાકડા, લિગ્નોસેલ્યુલોસિક ફાઇબર્સ (પલ્પ ફાઇબર્સ), અને સેલ્યુલોઝ ધરાવતા અવશેષોમાંથી માઇક્રો- અને નેનો-સેલ્યુલોઝના નિષ્કર્ષણ અને અલગતામાં ફાળો આપે છે.
સ્રોત સામગ્રીમાંથી છોડના તંતુઓને મુક્ત કરવા માટે, અલ્ટ્રાસોનિક ગ્રાઇન્ડીંગ અને એકરૂપીકરણ એક શક્તિશાળી અને ભરોસાપાત્ર પદ્ધતિ છે, જે ખૂબ મોટી માત્રામાં પ્રક્રિયા કરવાની મંજૂરી આપે છે. પલ્પને ઇનલાઇન સોનોરેએક્ટરમાં ખવડાવવામાં આવે છે, જ્યાં અલ્ટ્રાસોનિક હાઇ-શીયર ફોર્સ બાયોમાસની કોષ રચનાને તોડી નાખે છે જેથી તંતુમય પદાર્થ ઉપલબ્ધ બને.

નીચેની આકૃતિ 1 ની TEM છબી બતાવે છે “સુકા કપાસ ક્યારેય” (NDC) એ એન્ઝાઇમેટિક હાઇડ્રોલિસિસ માટે સબમિટ કર્યું અને એ સાથે સોનિકેટેડ Hielscher પ્રોબ-ટાઇપ સોનિકેટર UP400S 20 મિનિટ માટે.
[બિટનકોર્ટ એટ અલ. 2008]

નીચેની આકૃતિ 2 વિસ્કોઝની ફિલ્મની SEM છબી બતાવે છે, જે એન્ઝાઇમેટિક હાઇડ્રોલિસિસને સબમિટ કરવામાં આવે છે, ત્યારબાદ સોનિકેશન દ્વારા Hielscher sonicator મોડલ UP400S.
[બિટનકોર્ટ એટ અલ. 2008]

અલ્ટ્રાસોનિક નેનોસેલ્યુલોઝ પ્રોસેસિંગને પણ TEMPO-ઓક્સિડાઇઝ્ડ ફાઇબર ટ્રીટમેન્ટ સાથે સફળતાપૂર્વક જોડી શકાય છે. ટેમ્પો-પ્રક્રિયામાં, સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર્સ ઉત્પ્રેરક તરીકે 2,2,6,6-ટેટ્રામેથિલપાઇપેરિડીનિલ-1-ઓક્સિલ (TEMPO) અને સોડિયમ બ્રોમાઇડ (NaBr) અને સોડિયમ હાઇપોક્લોરાઇટ (NaOCl) નો ઉપયોગ કરીને ઓક્સિડેશન સિસ્ટમ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. સંશોધનોએ સાબિત કર્યું છે કે જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન હેઠળ ઓક્સિડેશન હાથ ધરવામાં આવે છે ત્યારે ઓક્સિડેશન કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર સુધારો થાય છે.

નેનોસેલ્યુલોઝનું અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ

ઓછી નેનોસેલ્યુલોઝ સાંદ્રતા પર તેની ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતાને કારણે નેનોસેલ્યુલોઝ વિખેરવું અસાધારણ રિઓલોજિકલ વર્તન દર્શાવે છે. આ નેનોસેલ્યુલોઝને વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે રેયોલોજિકલ મોડિફાયર, સ્ટેબિલાઇઝર અને જેલન્ટ તરીકે ખૂબ જ રસપ્રદ ઉમેરણ બનાવે છે, દા.ત. કોટિંગ, કાગળ અથવા ખાદ્ય ઉદ્યોગમાં. તેના અનન્ય ગુણધર્મોને વ્યક્ત કરવા માટે, નેનોસેલ્યુલોઝ હોવું આવશ્યક છે
અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સિંગ એ દંડ-કદ, સિંગલ-વિખરાયેલા નેનોસેલ્યુલોઝ મેળવવા માટેની આદર્શ પદ્ધતિ છે. નેનોસેલ્યુલોઝ અત્યંત શીયર-થિનિંગ હોવાથી, પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એ નેનોસેલ્યુલોસિક સસ્પેન્શનની રચના કરવા માટે પ્રાધાન્યક્ષમ તકનીક છે કારણ કે ઉચ્ચ-શક્તિના અલ્ટ્રાસાઉન્ડને પ્રવાહીમાં જોડવાથી ભારે શીયર ફોર્સ સર્જાય છે.
પ્રવાહીમાં અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ વિશે વધુ જાણવા માટે અહીં ક્લિક કરો!
નેનોક્રિસ્ટાલિન સેલ્યુલોઝના સંશ્લેષણ પછી, નેનોસેલ્યુલોઝને ઘણીવાર અલ્ટ્રાસોનિક રીતે પ્રવાહી માધ્યમમાં વિખેરી નાખવામાં આવે છે, દા.ત. બિન-ધ્રુવીય અથવા ધ્રુવીય દ્રાવક જેમ કે ડાયમેથાઈલફોર્માઈડ (DMF), અંતિમ ઉત્પાદન (દા.ત. નેનોકોમ્પોઝીટ્સ, રેયોલોજિકલ મોડિફાયર વગેરે) બનાવવા માટે CNF તરીકે. મેનીફોલ્ડ ફોર્મ્યુલેશનમાં ઉમેરણો તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે, વિશ્વસનીય વિખેરવું મહત્વપૂર્ણ છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન સ્થિર અને સમાનરૂપે વિખરાયેલા ફાઇબ્રિલ્સનું ઉત્પાદન કરે છે.

સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર્સનું અલ્ટ્રાસોનિકલી સુધારેલ ડીવોટરિંગ

સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર્સનું અલ્ટ્રાસોનિક રીતે ઉન્નત ડીવોટરિંગ એ એક અદ્યતન તકનીક છે જે પાણીને દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે. – સેલ્યુલોઝ નેનોફાઈબરને નેનોપેપર ઉત્પાદન માટે અત્યંત આકર્ષક ઉમેરણ બનાવે છે. નેનોસેલ્યુલોઝ તંતુઓ, સામાન્ય રીતે તેની ઊંચી પાણી જાળવી રાખવાની ક્ષમતાને કારણે સમય-સઘન ડીવોટરિંગની જરૂર પડે છે. અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો લાગુ કરીને, આ પ્રક્રિયાને તીવ્ર કેવિટેશનલ દળોના નિર્માણ દ્વારા ઝડપી કરવામાં આવે છે, જે પાણીના મેટ્રિક્સને વિક્ષેપિત કરે છે અને ઝડપી, વધુ સમાન પાણીને બહાર કાઢવાની સુવિધા આપે છે. આ માત્ર સૂકવવાના સમયને ઘટાડે છે પરંતુ પરિણામી સેલ્યુલોઝ નેનોફાઈબર્સની માળખાકીય અખંડિતતા અને યાંત્રિક ગુણધર્મોને પણ વધારે છે, જે તેને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા નેનોપેપર અને અન્ય નેનોમટેરિયલ્સના ઉત્પાદનમાં અત્યંત અસરકારક પદ્ધતિ બનાવે છે.
નેનોપેપરના અલ્ટ્રાસોનિક ડીવોટરિંગ વિશે વધુ જાણો!

પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરીને ઔદ્યોગિક નેનોસેલ્યુલોઝ ઉત્પાદન

Hielscher Ultrasonics શક્તિશાળી અને વિશ્વસનીય અલ્ટ્રાસોનિક સોલ્યુશન્સની વ્યાપક શ્રેણી ઓફર કરે છે, નાના લેબ-સ્કેલ અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સથી લઈને મોટા પાયે ઔદ્યોગિક સિસ્ટમો સુધી, નેનોસેલ્યુલોઝની વ્યાવસાયિક પ્રક્રિયા માટે આદર્શ. Hielscher ઔદ્યોગિક પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેટર્સનો મુખ્ય ફાયદો તેમના ફ્લો-થ્રુ સોનોરેક્ટર દ્વારા શ્રેષ્ઠ અલ્ટ્રાસોનિક પરિસ્થિતિઓ પહોંચાડવાની તેમની ક્ષમતામાં રહેલો છે, જે વિવિધ કદ અને ભૂમિતિઓમાં આવે છે. આ રિએક્ટર સુનિશ્ચિત કરે છે કે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઊર્જા સેલ્યુલોઝ સામગ્રી પર સતત અને એકસરખી રીતે લાગુ થાય છે, જે શ્રેષ્ઠ પ્રક્રિયાના પરિણામો તરફ દોરી જાય છે.

Hielscher બેન્ચ-ટોપ સોનિકેટર્સ, જેમ કે UIP1000hdT, UIP2000hdT, અને UIP4000hdT, દરરોજ કેટલાંક કિલોગ્રામ નેનોસેલ્યુલોઝનું ઉત્પાદન કરવામાં સક્ષમ છે, જે તેમને મધ્યમ-સ્કેલ ઉત્પાદન જરૂરિયાતો માટે યોગ્ય બનાવે છે. મોટા પાયે વ્યાપારી ઉત્પાદન માટે, UIP10000 અને UIP16000hdT જેવા સંપૂર્ણ ઔદ્યોગિક એકમો વ્યાપક માસ સ્ટ્રીમને હેન્ડલ કરી શકે છે, જે નેનોસેલ્યુલોઝના ઉચ્ચ જથ્થાના કાર્યક્ષમ ઉત્પાદનને સક્ષમ બનાવે છે.

Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ્સના સૌથી નોંધપાત્ર ફાયદાઓમાંની એક તેમની રેખીય માપનીયતા છે. બેન્ચ-ટોપ અને ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ બંને ક્લસ્ટરોમાં ઇન્સ્ટોલ કરી શકાય છે, જે વર્ચ્યુઅલ રીતે અમર્યાદિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતા પ્રદાન કરે છે, જે તેમને નેનોસેલ્યુલોઝના ઉત્પાદનમાં ઉચ્ચ થ્રુપુટ અને વિશ્વસનીય કામગીરીની જરૂર હોય તેવા ઓપરેશન્સ માટે એક આદર્શ પસંદગી બનાવે છે.