नैनो-संरचित सेलूलोज़ का अल्ट्रासोनिक उत्पादन
नैनोसेल्यूलोज, एक उल्लेखनीय उच्च-प्रदर्शन योजक, ने विभिन्न उन्नत सामग्रियों में रियोलॉजी संशोधक, प्रबलित एजेंट और प्रमुख घटक के रूप में अपने बहुमुखी अनुप्रयोगों के लिए प्रमुखता प्राप्त की है। किसी भी सेलूलोज़ युक्त स्रोत से प्राप्त इन नैनो-संरचित फाइब्रिल को उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक समरूपता और मिलिंग के माध्यम से कुशलता से अलग किया जा सकता है। यह प्रक्रिया, जिसे सोनिकेशन के रूप में जाना जाता है, फाइब्रिलेशन को काफी बढ़ाता है, जिसके परिणामस्वरूप नैनोसेल्यूलोज की उच्च उपज होती है और महीन, पतले फाइबर का उत्पादन होता है। अल्ट्रासोनिक तकनीक पारंपरिक विनिर्माण विधियों को पार करती है, चरम कैविटेशनल उच्च कतरनी बलों को उत्पन्न करने की क्षमता के लिए धन्यवाद, जिससे यह नैनोसेल्यूलोज उत्पादन के लिए एक असाधारण उपकरण बन जाता है।
अल्ट्रासोनिक नैनोसेल्यूलोज का निर्माण
उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक्स लकड़ी, लिग्नोसेल्यूलोसिक फाइबर (लुगदी फाइबर), और सेलूलोज़ युक्त सेल्यूलोज युक्त सेल्यूलोसिक सामग्री के विभिन्न स्रोतों से सूक्ष्म और नैनो-सेलूलोज़ के निष्कर्षण और अलगाव में योगदान देता है।
स्रोत सामग्री से पौधे के तंतुओं को मुक्त करने के लिए, अल्ट्रासोनिक पिसाई और समरूपीकरण एक शक्तिशाली और विश्वसनीय तरीका है, जो बहुत बड़ी मात्रा में संसाधित करने की अनुमति देता है। लुगदी को एक इनलाइन सोनोरिएक्टर में खिलाया जाता है, जहां अल्ट्रासोनिक उच्च-कतरनी बल बायोमास की कोशिका संरचना को तोड़ते हैं ताकि तंतु पदार्थ उपलब्ध हो जाए।
नैनोसेल्यूलोज घोल को अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग करके मज़बूती से फैलाया जाता है। चित्र बैच सेटअप में उच्च-प्रदर्शन वाले sonicator UIP2000hdT दिखाता है।
[बिटेनकोर्ट एट अल. 2008]
की छवि “कपास को कभी नहीं सुखाया” (एनडीसी) एंजाइमी हाइड्रोलिसिस को प्रस्तुत किया गया और साथ सोनिकेट किया गया Hielscher sonicator UP400S 20 मिनट के लिए। [बिटेनकोर्ट एट अल. 2008]
नीचे चित्रा 2 विस्कोस की एक फिल्म की एक एसईएम छवि दिखाता है, जो एंजाइमी हाइड्रोलिसिस को प्रस्तुत किया जाता है, इसके बाद सोनिकेशन के साथ Hielscher sonicator मॉडल UP400S.
[बिटेनकोर्ट एट अल. 2008]
विस्कोस की एक फिल्म की एसईएम छवि, एंजाइमी हाइड्रोलिसिस को प्रस्तुत की गई, इसके बाद UP400S के साथ सोनिकेशन [बिटेनकोर्ट एट अल।
अल्ट्रासोनिक नैनोसेल्यूलोज प्रसंस्करण को टेम्पो-ऑक्सीकृत फाइबर उपचार के साथ भी सफलतापूर्वक जोड़ा जा सकता है। टेम्पो-प्रक्रिया में, सेलूलोज़ नैनोफाइबर उत्प्रेरक के रूप में 2,2,6,6-टेट्रामेथिलपाइपरिडिनिल-1-ऑक्सील (टेम्पो) और सोडियम ब्रोमाइड (NaBr) और सोडियम हाइपोक्लोराइट (NaOCl) का उपयोग करके ऑक्सीकरण प्रणाली द्वारा उत्पादित किए जाते हैं। अनुसंधान ने साबित किया है कि अल्ट्रासोनिक विकिरण के तहत ऑक्सीकरण होने पर ऑक्सीकरण दक्षता में काफी सुधार होता है।
नैनोसेल्यूलोज का अल्ट्रासोनिक फैलाव
नैनोसेल्यूलोज फैलाव कम नैनोसेल्यूलोज सांद्रता पर इसकी उच्च चिपचिपाहट के कारण एक असाधारण रियोलॉजिकल व्यवहार प्रदर्शित करता है। यह नैनोसेल्यूलोज को विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए रियोलॉजिकल संशोधक, स्टेबलाइजर और गेलेंट के रूप में एक बहुत ही दिलचस्प योजक बनाता है, उदाहरण के लिए कोटिंग, पेपर या खाद्य उद्योग में। अपने अद्वितीय गुणों को व्यक्त करने के लिए, नैनोसेल्यूलोज होना चाहिए
अल्ट्रासोनिक फैलाव ठीक आकार, एकल-छितरी हुई नैनोसेल्यूलोज प्राप्त करने का आदर्श तरीका है। चूंकि नैनोसेल्यूलोज अत्यधिक कतरनी-पतला होता है, इसलिए पावर अल्ट्रासाउंड नैनोसेल्यूलोसिक निलंबन तैयार करने के लिए बेहतर तकनीक है क्योंकि तरल पदार्थ में उच्च शक्ति अल्ट्रासाउंड का युग्मन चरम कतरनी बल बनाता है।
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नैनोक्रिस्टलाइन सेलुलोज के संश्लेषण के बाद, नैनोसेल्यूलोज को अक्सर अल्ट्रासोनिक रूप से एक तरल माध्यम में फैलाया जाता है, उदाहरण के लिए एक गैर-ध्रुवीय या ध्रुवीय विलायक जैसे डाइमिथाइलफॉर्ममाइड (डीएमएफ), एक अंतिम उत्पाद तैयार करने के लिए (जैसे नैनोकंपोजिट्स, रियोलॉजिकल संशोधक आदि) चूंकि सीएनएफ का उपयोग कई गुना योगों में एडिटिव्स के रूप में किया जाता है, इसलिए एक विश्वसनीय फैलाव महत्वपूर्ण है। अल्ट्रासोनिकेशन स्थिर और समान रूप से छितरी हुई तंतुओं का उत्पादन करता है।
सेलूलोज़ नैनोफाइबर के अल्ट्रासोनिक रूप से बेहतर ओसिंग
सेलूलोज़ नैनोफाइबर की अल्ट्रासोनिक रूप से बढ़ी हुई ओसिंग एक अत्याधुनिक तकनीक है जो पानी हटाने की दक्षता में काफी सुधार करती है – नैनोपेपर उत्पादन के लिए सेलूलोज़ नैनोफाइबर को एक अत्यधिक आकर्षक योजक बनाना। नैनोसेल्यूलोज फाइबर, आमतौर पर इसकी उच्च जल प्रतिधारण क्षमता के कारण समय-गहन ओसिंग की आवश्यकता होती है। अल्ट्रासोनिक तरंगों को लागू करके, इस प्रक्रिया को तीव्र कैविटेशनल बलों की पीढ़ी के माध्यम से त्वरित किया जाता है, जो पानी के मैट्रिक्स को बाधित करते हैं और तेजी से, अधिक समान जल निष्कासन की सुविधा प्रदान करते हैं। यह न केवल सुखाने के समय को कम करता है, बल्कि परिणामी सेलूलोज़ नैनोफाइबर की संरचनात्मक अखंडता और यांत्रिक गुणों को भी बढ़ाता है, जिससे यह उच्च गुणवत्ता वाले नैनोपेपर और अन्य नैनोमैटेरियल्स के उत्पादन में एक अत्यधिक प्रभावी तरीका बन जाता है।
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पावर अल्ट्रासाउंड का उपयोग कर औद्योगिक नैनोसेल्यूलोज उत्पादन
Hielscher Ultrasonics शक्तिशाली और विश्वसनीय अल्ट्रासोनिक समाधानों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है, छोटे लैब-स्केल अल्ट्रासोनिकेटर से लेकर बड़े पैमाने पर औद्योगिक प्रणालियों तक, नैनोसेल्यूलोज के वाणिज्यिक प्रसंस्करण के लिए आदर्श। Hielscher औद्योगिक जांच-प्रकार के sonicators का मुख्य लाभ उनके प्रवाह-थ्रू सोनोरेएक्टर्स के माध्यम से इष्टतम अल्ट्रासोनिक स्थितियों को वितरित करने की उनकी क्षमता में निहित है, जो विभिन्न आकारों और ज्यामिति में आते हैं। ये रिएक्टर यह सुनिश्चित करते हैं कि अल्ट्रासाउंड ऊर्जा को सेल्यूलोज सामग्री पर लगातार और समान रूप से लागू किया जाता है, जिससे बेहतर प्रसंस्करण परिणाम होते हैं।
Hielscher बेंच शीर्ष sonicators, इस तरह के रूप में UIP1000hdT, UIP2000hdT, और UIP4000hdT, नैनोसेल्यूलोज के कई किलोग्राम उत्पादन करने में सक्षम हैं, उन्हें मध्य पैमाने पर उत्पादन की जरूरत के लिए उपयुक्त बनाने. बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक उत्पादन के लिए, UIP10000 और UIP16000hdT जैसी पूर्ण औद्योगिक इकाइयां नैनोसेल्यूलोज के उच्च संस्करणों के कुशल उत्पादन को सक्षम करते हुए, व्यापक जन धाराओं को संभाल सकती हैं।
Hielscher अल्ट्रासोनिक सिस्टम के सबसे महत्वपूर्ण लाभों में से एक उनकी रैखिक मापनीयता है। बेंच-टॉप और औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर दोनों को समूहों में स्थापित किया जा सकता है, जो लगभग असीमित प्रसंस्करण क्षमता प्रदान करते हैं, जिससे उन्हें नैनोसेल्यूलोज के उत्पादन में उच्च थ्रूपुट और विश्वसनीय प्रदर्शन की आवश्यकता वाले संचालन के लिए एक आदर्श विकल्प बना दिया जाता है।
अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण: Hielscher आपको व्यवहार्यता और अनुकूलन से वाणिज्यिक उत्पादन तक मार्गदर्शन करता है!
- फिब्रिलेशन की उच्च डिग्री
- उच्च नैनोसेल्यूलोज उपज
- पतले रेशे
- उलझे हुए तंतुओं
अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण
Hielscher की प्रयोगशाला अल्ट्रासोनिकेटर यूपी400एस (400W, 24kHz)
नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 0.5 से 1.5mL | एन.ए. | वायलट्वीटर |
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/मिनट | यूपी100एच |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/मिनट | यूपी200एचटी, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/मिनट | यूआईपी2000एचडीटी |
| 10 से 100L | 2 से 10 लीटर/मिनट | यूआईपी4000एचडीटी |
| 15 से 150L | 3 से 15 लीटर/मिनट | यूआईपी6000एचडीटी |
| एन.ए. | 10 से 100 लीटर/मिनट | UIP16000 |
| एन.ए. | बड़ा | का क्लस्टर UIP16000 |
नैनोसेल्यूलोज क्या है?
नैनोसेल्यूलोज में विभिन्न प्रकार के सेलूलोज़ नैनोफाइबर (सीएनएफ) शामिल हैं, जिन्हें माइक्रोफिब्रिलेटेड सेलूलोज़ (एमएफसी), नैनोक्रिस्टलाइन सेलूलोज़ (एनसीसी), और बैक्टीरियल नैनोसेल्यूलोज में प्रतिष्ठित किया जा सकता है। उत्तरार्द्ध बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित नैनो-संरचित सेलूलोज़ को संदर्भित करता है।
नैनोसेल्यूलोज एक असाधारण ताकत और कठोरता, उच्च क्रिस्टलीयता, थिक्सोट्रॉपी, साथ ही इसकी सतह पर हाइड्रॉक्सिल समूह की उच्च सांद्रता जैसे उत्कृष्ट गुण दिखाता है। नैनोसेल्यूलोज की कई उच्च प्रदर्शन विशेषताएं इसकी उच्च सतह/द्रव्यमान अनुपात के कारण होती हैं।
नैनोसेल्यूलोज का व्यापक रूप से दवा और फार्मास्यूटिकल्स, इलेक्ट्रॉनिक्स, झिल्ली, झरझरा सामग्री, कागज और भोजन में उनकी उपलब्धता, जैव-अनुकूलता, जैविक गिरावट और स्थिरता के कारण उपयोग किया जाता है। इसकी उच्च प्रदर्शन विशेषताओं के कारण, नैनोसेल्यूलोज प्लास्टिक को मजबूत करने के लिए एक दिलचस्प सामग्री है, जैसे थर्मोसेटिंग रेजिन, स्टार्च-आधारित मैट्रिक्स, सोया प्रोटीन, रबर लेटेक्स, या पॉली (लैक्टाइड) के यांत्रिक गुणों में सुधार। समग्र अनुप्रयोगों के लिए, नैनोसेल्यूलोज का उपयोग कोटिंग्स और फिल्मों, पेंट, फोम, पैकेजिंग के लिए किया जाता है। इसके अलावा, नैनोसेल्यूलोज एयरगेल और फोम बनाने के लिए एक आशाजनक घटक है, या तो सजातीय योगों में या कंपोजिट में।
संक्षिप्ताक्षर:
नैनोक्रिस्टलाइन सेलूलोज़ (NCC)
सेलूलोज़ नैनोफाइबर (CNF)
माइक्रोफिब्रिलेटेड सेलूलोज़ (MFC)
नैनोसेल्यूलोज व्हिस्कर्स (NCW)
सेलूलोज़ नैनोक्रिस्टल (सीएनसी)
साहित्य/सन्दर्भ
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