Nano yapılı selülozun ultrasonik üretimi

Dikkate değer yüksek performanslı bir katkı maddesi olan nanoselüloz, çeşitli gelişmiş malzemelerde bir reoloji değiştirici, takviye edici ajan ve temel bileşen olarak çok yönlü uygulamalarıyla öne çıkmıştır. Selüloz içeren herhangi bir kaynaktan türetilen bu nano yapılı fibriller, yüksek güçlü ultrasonik homojenizasyon ve frezeleme yoluyla verimli bir şekilde izole edilebilir. Sonikasyon olarak bilinen bu işlem, fibrilasyonu önemli ölçüde artırır, daha yüksek bir nanoselüloz verimi ile sonuçlanır ve daha ince, daha ince lifler üretir. Ultrasonik teknoloji, aşırı kavitasyonel yüksek kesme kuvvetleri üretme kabiliyeti sayesinde geleneksel üretim yöntemlerini aşar ve bu da onu nanoselüloz üretimi için olağanüstü bir araç haline getirir.

Nanoselülozun Ultrasonik İmalatı

Yüksek güçlü ultrasonikler, ahşap, lignoselülozik lifler (hamur lifleri) ve selüloz içeren kalıntılar gibi çeşitli selülozik malzeme kaynaklarından mikro ve nano selülozun ekstraksiyonuna ve izolasyonuna katkıda bulunur.
Bitki liflerini kaynak materyalden serbest bırakmak için, ultrasonik Taşlama ve Homojenizasyon çok büyük hacimlerin işlenmesine izin veren güçlü ve güvenilir bir yöntemdir. Hamur, ultrasonik yüksek kesme kuvvetlerinin biyokütlenin hücre yapısını kırdığı ve böylece fibrillöz maddenin kullanılabilir hale geldiği bir satır içi sonoreaktöre beslenir.

Aşağıdaki Şekil 1, bir TEM görüntüsünü göstermektedir. “Hiç Kurutulmamış Pamuk” (NDC) enzimatik hidrolize tabi tutulur ve bir Hielscher prob tipi sonicator UP400S 20 dakika.
[Bittencourt ve ark. 2008]

Aşağıdaki Şekil 2, enzimatik hidroliz ve ardından sonikasyon ile sunulan bir viskoz filminin SEM görüntüsünü göstermektedir. Hielscher sonicator modeli UP400S.
[Bittencourt ve ark. 2008]

Ultrasonik nanoselüloz işleme, TEMPO oksitlenmiş elyaf tedavisi ile de başarılı bir şekilde birleştirilebilir. TEMPO işleminde, selüloz nanolifler, katalizör olarak 2,2,6,6-tetrametilpiperidinil-1-oksil (TEMPO) ve sodyum bromür (NaBr) ve sodyum hipoklorit (NaOCl) kullanan bir oksidasyon sistemi ile üretilir. Araştırmalar, oksidasyon ultrasonik ışınlama altında gerçekleştirildiğinde oksidasyon verimliliğinin önemli ölçüde arttığını kanıtlamıştır.

Nanoselülozun Ultrasonik Dispersiyonu

Nanoselüloz dispersiyonları, düşük nanoselüloz konsantrasyonlarında yüksek viskozitesi nedeniyle olağanüstü bir reolojik davranış gösterir. Bu, nanoselülozu, örneğin kaplama, kağıt veya gıda endüstrisi gibi çeşitli uygulamalar için reolojik değiştirici, stabilizatör ve jelleştirici olarak çok ilginç bir katkı maddesi haline getirir. Eşsiz özelliklerini ifade etmek için nanoselüloz olmalıdır
Ultrasonik dispersiyon, ince boyutlu, tek dağılmış nanoselüloz elde etmek için ideal yöntemdir. Nanoselüloz yüksek oranda kesme inceltici olduğundan, yüksek güçlü ultrasonun sıvılara bağlanması aşırı kesme kuvvetleri oluşturduğundan, nanoselülozik süspansiyonları formüle etmek için güç ultrasonu tercih edilen teknolojidir.
Sıvılarda ultrasonik kavitasyon hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın!
Nanokristalin selülozun sentezinden sonra, nanoselüloz genellikle ultrasonik olarak sıvı bir ortama, örneğin dimetilformamid (DMF) gibi polar olmayan veya polar bir çözücüye, nihai bir ürünü (örneğin nanokompozitler, reolojik değiştirici vb.) formüle etmek için dağıtılır. CNF'ler manifold formülasyonlarında katkı maddesi olarak kullanıldığından, güvenilir bir dispersiyon çok önemlidir. Ultrasonikasyon kararlı ve düzgün dağılmış fibriller üretir.

Selüloz Nanofiberlerin Ultrasonik Olarak İyileştirilmiş Susuzlaştırılması

Selüloz nanofiberlerin ultrasonik olarak geliştirilmiş susuzlaştırılması, suyun uzaklaştırılmasının verimliliğini önemli ölçüde artıran son teknoloji bir tekniktir – selüloz nanolifleri nano kağıt üretimi için oldukça çekici bir katkı maddesi haline getiriyor. Nanoselüloz lifleri, yüksek su tutma kapasitesi nedeniyle tipik olarak zaman yoğun susuzlaştırma gerektirir. Ultrasonik dalgalar uygulanarak, bu işlem, su matrisini bozan ve daha hızlı, daha düzgün su tahliyesini kolaylaştıran yoğun kavitasyon kuvvetlerinin üretilmesiyle hızlandırılır. Bu sadece kuruma süresini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda elde edilen selüloz nanofiberlerin yapısal bütünlüğünü ve mekanik özelliklerini de geliştirir, bu da onu yüksek kaliteli nanokağıtların ve diğer nanomalzemelerin üretiminde oldukça etkili bir yöntem haline getirir.
Nanopaper'ın ultrasonik susuzlaştırılması hakkında daha fazla bilgi edinin!

Power Ultrasound ile Endüstriyel Nanoselüloz Üretimi

Hielscher Ultrasonics, nanoselülozun ticari işlenmesi için ideal olan küçük laboratuvar ölçekli ultrasonicators'tan büyük ölçekli endüstriyel sistemlere kadar kapsamlı bir güçlü ve güvenilir ultrasonik çözümler yelpazesi sunar. Hielscher endüstriyel prob tipi sonikatörlerin en önemli avantajı, çeşitli boyut ve geometrilerde gelen akış sonoreaktörleri aracılığıyla en uygun ultrasonik koşulları sağlama yeteneklerinde yatmaktadır. Bu reaktörler, ultrason enerjisinin selüloz malzemeye tutarlı ve homojen bir şekilde uygulanmasını sağlayarak üstün işleme sonuçlarına yol açar.

UIP1000hdT, UIP2000hdT ve UIP4000hdT gibi Hielscher tezgah üstü sonikatörler, günlük birkaç kilogram nanoselüloz üretme yeteneğine sahiptir ve bu da onları orta ölçekli üretim ihtiyaçları için uygun hale getirir. Büyük ölçekli ticari üretim için, UIP10000 ve UIP16000hdT gibi tam endüstriyel üniteler, yüksek hacimli nanoselülozun verimli bir şekilde üretilmesini sağlayan kapsamlı kütle akışlarını işleyebilir.

Hielscher ultrasonik sistemlerin en önemli avantajlarından biri doğrusal ölçeklenebilirliğidir. Hem tezgah üstü hem de endüstriyel ultrasonicators, neredeyse sınırsız işlem kapasitesi sağlayan kümeler halinde kurulabilir, bu da onları nanoselüloz üretiminde yüksek verim ve güvenilir performans gerektiren işlemler için ideal bir seçim haline getirir.