Prodhimi tejzanor i celulozës nano-strukturuar

Nanoceluloza, një aditiv i jashtëzakonshëm me performancë të lartë, ka fituar rëndësi për aplikimet e tij të gjithanshme si modifikues i reologjisë, agjent përforcues dhe komponent kyç në materiale të ndryshme të avancuara. Këto fibrile me nano-strukturë, që rrjedhin nga çdo burim që përmban celulozë, mund të izolohen në mënyrë efikase përmes homogjenizimit dhe bluarjes me ultratinguj me fuqi të lartë. Ky proces, i njohur si sonication, rrit ndjeshëm fibrilacionin, duke rezultuar në një rendiment më të lartë të nanocelulozës dhe duke prodhuar fibra më të imta dhe më të holla. Teknologjia tejzanor tejkalon metodat konvencionale të prodhimit, falë aftësisë së saj për të gjeneruar forca ekstreme të prerjes së lartë kavitacionale, duke e bërë atë një mjet të jashtëzakonshëm për prodhimin e nanocelulozës.

Prodhimi tejzanor i Nanocelulozës

Ultrasonikët me fuqi të lartë kontribuojnë në nxjerrjen dhe izolimin e mikro- dhe nano-celulozës nga burime të ndryshme të materialeve celulozike si druri, fibrat lignocelulozike (fibrat e pulpës) dhe mbetjet që përmbajnë celulozë.
Për të liruar fibrat bimore nga materiali burimor, tejzanor Bluarje dhe homogjenizimi është një metodë e fuqishme dhe e besueshme, që lejon përpunimin e vëllimeve shumë të mëdha. Pulpa futet në një sonoreaktor inline, ku forcat tejzanor me prerje të lartë thyejnë strukturën qelizore të biomasës në mënyrë që lënda fibrile të bëhet e disponueshme.

Figura 1 më poshtë tregon një imazh TEM të “Pambuk i pa tharë kurrë” (NDC) i nënshtrohet hidrolizës enzimatike dhe i sonikuar me a Sonicator i tipit sondë Hielscher UP400S për 20 minuta.
[Bittencourt et al. 2008]

Figura 2 më poshtë tregon një imazh SEM të një filmi viskoze, të paraqitur në hidrolizën enzimatike, e ndjekur nga sonikimi me modeli i sonikatorit Hielscher UP400S.
[Bittencourt et al. 2008]

Përpunimi tejzanor i nanocelulozës mund të kombinohet gjithashtu me sukses me trajtimin e fibrave të oksiduara TEMPO. Në procesin TEMPO, nanofibrat celuloze prodhohen nga një sistem oksidimi duke përdorur 2,2,6,6-tetrametilpiperidinil-1-oksil (TEMPO) si katalizator, dhe brom natriumi (NaBr) dhe hipoklorit natriumi (NaOCl). Hulumtimet kanë vërtetuar se efikasiteti i oksidimit përmirësohet ndjeshëm kur oksidimi kryhet nën rrezatim tejzanor.

Shpërndarja tejzanor e nanocelulozës

Dispersionet e nanocelulozës demonstrojnë një sjellje të jashtëzakonshme reologjike për shkak të viskozitetit të lartë në përqendrime të ulëta nanoceluloze. Kjo e bën nanocelulozën një aditiv shumë interesant si modifikues reologjik, stabilizues dhe xhelant për aplikime të ndryshme, p.sh. në industrinë e veshjes, letrës ose ushqimit. Për të shprehur vetitë e saj unike, nanoceluloza duhet të jetë
Shpërndarja me ultratinguj është metoda ideale për të përftuar nanocelulozë me përmasa të imta dhe me një shpërndarje të vetme. Meqenëse nanoceluloza është shumë e holluar në prerje, ultratingulli i fuqisë është teknologjia e preferuar për të formuluar pezullime nanocelulozike pasi bashkimi i ultrazërit me fuqi të lartë në lëngje krijon forca ekstreme prerëse.
Klikoni këtu për të mësuar më shumë rreth kavitacionit tejzanor në lëngje!
Pas sintezës së celulozës nanokristaline, nanoceluloza shpesh shpërndahet në mënyrë tejzanor në një mjedis të lëngshëm, p.sh. një tretës jopolar ose polar si dimetilformamidi (DMF), për të formuluar një produkt përfundimtar (p.sh. nanokompozitet, modifikues reologjik etj.) Siç janë CNF-të. përdorur si aditivë në formulimet e shumëfishta, një shpërndarje e besueshme është thelbësore. Ultratingulli prodhon fibrile të qëndrueshme dhe të shpërndara në mënyrë uniforme.

Dewatering i përmirësuar në mënyrë tejzanor i nanofibrave celuloze

Deujimi i përmirësuar në mënyrë tejzanor i nanofibrave celuloze është një teknikë e fundit që përmirëson ndjeshëm efikasitetin e heqjes së ujit – duke i bërë nanofibrat celuloze një aditiv shumë tërheqës për prodhimin e nanoletrës. Fibrat nanoceluloze, zakonisht kërkojnë deujim me kohë intensive për shkak të kapacitetit të lartë të mbajtjes së ujit. Duke aplikuar valë ultrasonike, ky proces përshpejtohet përmes gjenerimit të forcave intensive kavitacionale, të cilat prishin matricën e ujit dhe lehtësojnë dëbimin më të shpejtë dhe më uniform të ujit. Kjo jo vetëm që redukton kohën e tharjes, por gjithashtu rrit integritetin strukturor dhe vetitë mekanike të nanofibrave celuloze që rezultojnë, duke e bërë atë një metodë shumë efektive në prodhimin e nanoletrave me cilësi të lartë dhe nanomaterialeve të tjera.
Mësoni më shumë rreth heqjes së ujit me ultratinguj të nanoletrës!

Prodhimi industrial i nanocelulozës duke përdorur ultratinguj të energjisë

Hielscher Ultrasonics ofron një gamë gjithëpërfshirëse zgjidhjesh të fuqishme dhe të besueshme tejzanor, nga ultrasonikët e vegjël në shkallë laboratorike deri te sistemet industriale në shkallë të gjerë, ideale për përpunimin komercial të nanocelulozës. Avantazhi kryesor i sonikatorëve industrialë të tipit sondë Hielscher qëndron në aftësinë e tyre për të ofruar kushte optimale tejzanor përmes sonoreaktorëve të tyre të rrjedhjes, të cilët vijnë në madhësi dhe gjeometri të ndryshme. Këta reaktorë sigurojnë që energjia e ultrazërit të aplikohet në mënyrë të qëndrueshme dhe uniforme në materialin celuloz, duke çuar në rezultate superiore të përpunimit.

Sonikatorët e lartë Hielscher, të tilla si UIP1000hdT, UIP2000hdT dhe UIP4000hdT, janë në gjendje të prodhojnë disa kilogramë nanocelulozë çdo ditë, duke i bërë ato të përshtatshme për nevojat e prodhimit në shkallë të mesme. Për prodhim komercial në shkallë të gjerë, njësitë e plota industriale si UIP10000 dhe UIP16000hdT mund të përballojnë rryma masive të gjera, duke mundësuar prodhimin efikas të vëllimeve të larta të nanocelulozës.

Një nga avantazhet më të rëndësishme të sistemeve tejzanor Hielscher është shkallëzueshmëria e tyre lineare. Të dy ultrasonikët në tavolinë dhe ato industriale mund të instalohen në grupe, duke ofruar kapacitet praktikisht të pakufizuar përpunues, duke i bërë ata një zgjedhje ideale për operacionet që kërkojnë xhiro të lartë dhe performancë të besueshme në prodhimin e nanocelulozës.