Nano-strukturali tsellyulozaning ultratovushli ishlab chiqarilishi
Nanotsellyuloza, ajoyib yuqori samarali qo'shimcha, reologiyani o'zgartiruvchi, mustahkamlovchi vosita va turli ilg'or materiallarda asosiy komponent sifatida ko'p qirrali ilovalar uchun mashhur bo'ldi. Har qanday tsellyuloza o'z ichiga olgan manbadan olingan bu nano-tuzilmali fibrillalar yuqori quvvatli ultratovushli gomogenizatsiya va frezalash orqali samarali ravishda ajratilishi mumkin. Sonikatsiya deb nomlanuvchi bu jarayon fibrilatsiyani sezilarli darajada kuchaytiradi, natijada nanotsellyulozaning yuqori mahsuldorligi va ingichka, ingichka tolalar hosil bo'lishiga olib keladi. Ultrasonik texnologiya haddan tashqari kavitatsion yuqori kesish kuchlarini yaratish qobiliyati tufayli an'anaviy ishlab chiqarish usullaridan ustundir, bu uni nanoselüloz ishlab chiqarish uchun ajoyib vositaga aylantiradi.
Nanotsellyulozani ultratovushli ishlab chiqarish
Yuqori quvvatli ultratovushlar yog'och, lignoselülozik tolalar (pulpa tolalari) va tsellyuloza o'z ichiga olgan qoldiqlar kabi tsellyulozali materiallarning turli manbalaridan mikro va nano-tsellyulozani olish va izolyatsiyalashga yordam beradi.
O'simlik tolalarini manba materialidan chiqarish uchun, ultratovush silliqlash va gomogenlashtirish kuchli va ishonchli usul bo'lib, juda katta hajmlarni qayta ishlash imkonini beradi. Pulpa inline sonoreaktorga beriladi, u erda ultratovushli yuqori kesish kuchlari biomassaning hujayra tuzilishini buzadi, shunda fibrilli moddalar mavjud bo'ladi.
Nanotsellyuloza shlamlari ultratovush yordamida ishonchli tarzda tarqaladi. Rasmda yuqori samarali sonikator UIP2000hdT ko'rsatilgan.
[Bittencourt va boshqalar. 2008]
TEM tasviri “Hech qachon quritilmagan paxta” (NDC) enzimatik gidrolizga topshiriladi va sonikatsiyalanadi Hielscher sonikator UP400S 20 daqiqa davomida. [Bittencourt va boshqalar. 2008]
Quyidagi 2-rasmda viskoza plyonkasining SEM tasviri ko'rsatilgan bo'lib, u fermentativ gidrolizga o'tkaziladi, so'ngra sonikatsiya qilinadi. Hielscher sonikator modeli UP400S.
[Bittencourt va boshqalar. 2008]
Enzimatik gidrolizga topshirilgan viskoza plyonkasining SEM tasviri, so'ngra UP400S bilan sonication [Bittencourt va boshq. 2008]
Ultrasonik nanotsellyulozani qayta ishlash, shuningdek, TEMPO oksidlangan tolalarni davolash bilan muvaffaqiyatli birlashtirilishi mumkin. TEMPO jarayonida tsellyuloza nanotolalari 2,2,6,6-tetrametilpiperidinil-1-oksil (TEMPO) katalizator sifatida va natriy bromid (NaBr) va natriy gipoxlorit (NaOCl) yordamida oksidlanish tizimi orqali ishlab chiqariladi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, oksidlanish ultratovushli nurlanish ostida o'tkazilganda oksidlanish samaradorligi sezilarli darajada yaxshilanadi.
Nanotsellyulozaning ultratovush dispersiyasi
Nanotsellyuloza dispersiyasi past nanoselüloza konsentratsiyasida yuqori yopishqoqligi tufayli g'ayrioddiy reologik harakatni namoyish etadi. Bu nanotsellyulozani reologik modifikator, stabilizator va gellant sifatida juda qiziqarli qo'shimchaga aylantiradi, masalan, qoplama, qog'oz yoki oziq-ovqat sanoatida. Uning noyob xususiyatlarini ifodalash uchun nanotellyuloza bo'lishi kerak
Ultrasonik dispersiya nozik o'lchamdagi, bir dispersli nanoselüloza olish uchun ideal usuldir. Nanotsellyuloza yuqori darajada kesishganligi sababli, kuchli ultratovush nanoselülozik suspenziyalarni shakllantirish uchun afzal texnologiya hisoblanadi, chunki yuqori quvvatli ultratovushni suyuqliklarga ulash haddan tashqari kesish kuchlarini yaratadi.
Suyuqlikdagi ultratovushli kavitatsiya haqida ko'proq ma'lumot olish uchun bu yerni bosing!
Nanokristalli tsellyuloza sintez qilingandan so'ng, nanotsellyuloza ko'pincha ultratovushli ravishda suyuq muhitga, masalan, dimetilformamid (DMF) kabi qutbsiz yoki qutbli erituvchiga, yakuniy mahsulotni (masalan, nanokompozitlar, reologik modifikatorlar va boshqalar) shakllantirish uchun tarqatiladi. ko'p qatlamli formulalarda qo'shimchalar sifatida ishlatiladi, ishonchli dispersiya juda muhimdir. Ultrasonikatsiya barqaror va bir xil tarqalgan fibrillalarni hosil qiladi.
Tsellyuloza nanofiberlarining ultratovushli takomillashtirilgan suvsizlanishi
Tsellyuloza nanotolalarini ultratovush bilan yaxshilangan suvsizlantirish suvni tozalash samaradorligini sezilarli darajada oshiradigan ilg'or texnikadir. – tsellyuloza nanotolalarini nanoqog'oz ishlab chiqarish uchun juda jozibali qo'shimchaga aylantirish. Nanotsellyuloza tolalari, odatda, yuqori suvni ushlab turish qobiliyati tufayli ko'p vaqt talab qiladigan suvsizlanishni talab qiladi. Ultrasonik to'lqinlarni qo'llash orqali bu jarayon kuchli kavitatsion kuchlarning paydo bo'lishi orqali tezlashadi, ular suv matritsasini buzadi va suvning tezroq, bir xilda chiqarilishini osonlashtiradi. Bu nafaqat quritish vaqtini qisqartiradi, balki hosil bo'lgan tsellyuloza nanotolalarining strukturaviy yaxlitligi va mexanik xususiyatlarini oshiradi, bu esa yuqori sifatli nano qog'ozlar va boshqa nanomateriallarni ishlab chiqarishda yuqori samarali usulga aylanadi.
Nanoqog'ozni ultratovushli suvsizlantirish haqida ko'proq bilib oling!
Power Ultrasound yordamida sanoat nanotsellyuloza ishlab chiqarish
Hielscher Ultrasonics kichik laboratoriya miqyosidagi ultrasonikatorlardan tortib nanoselülozni tijoriy qayta ishlash uchun ideal bo'lgan keng ko'lamli sanoat tizimlariga qadar kuchli va ishonchli ultratovushli echimlarning keng qamrovini taklif etadi. Hielscher sanoat zond tipidagi sonikatorlarning asosiy afzalligi ularning turli o'lcham va geometriyalarda bo'lgan oqimli sonoreaktorlari orqali optimal ultratovush sharoitlarini etkazib berish qobiliyatidadir. Ushbu reaktorlar ultratovush energiyasini tsellyuloza materialiga izchil va bir xilda qo'llanilishini ta'minlaydi, bu esa qayta ishlashning yuqori natijalariga olib keladi.
UIP1000hdT, UIP2000hdT va UIP4000hdT kabi Hielscher dastgohli sonikatorlari kuniga bir necha kilogramm nanoselüloza ishlab chiqarishga qodir, bu ularni o'rta miqyosdagi ishlab chiqarish ehtiyojlari uchun mos qiladi. Keng ko'lamli tijorat ishlab chiqarish uchun UIP10000 va UIP16000hdT kabi to'liq sanoat birliklari katta hajmdagi nanoselülozani samarali ishlab chiqarish imkonini beruvchi keng ommaviy oqimlarni boshqarishi mumkin.
Hielscher ultratovush tizimlarining eng muhim afzalliklaridan biri ularning chiziqli miqyosliligidir. Ham stol usti, ham sanoat ultrasonikatorlari klasterlarga o'rnatilishi mumkin, ular deyarli cheksiz ishlov berish qobiliyatini ta'minlaydi, bu ularni nanoselüloz ishlab chiqarishda yuqori o'tkazuvchanlik va ishonchli ishlashni talab qiladigan operatsiyalar uchun ideal tanlov qiladi.
Ultrasonik ishlov berish: Hielscher sizni fizibilite va optimallashtirishdan tijoriy ishlab chiqarishga yo'naltiradi!
- fibrilatsiyaning yuqori darajasi
- nanotellyulozaning yuqori mahsuldorligi
- yupqa tolalar
- chigallangan tolalar
Ultrasonik ishlov berish
Hielscher laboratoriya ultratovush apparati UP400S (400 Vt, 24 kHz)
Quyidagi jadvalda ultrasonikatorlarimizning taxminiy qayta ishlash quvvati ko'rsatilgan:
| To'plam hajmi | Oqim darajasi | Tavsiya etilgan qurilmalar |
|---|---|---|
| 0,5 dan 1,5 ml gacha | na | VialTweeter |
| 1 dan 500 ml gacha | 10 dan 200 ml / min | UP100H |
| 10 dan 2000 ml gacha | 20 dan 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 dan 20 L gacha | 0.2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
| 10 dan 100 l gacha | 2 dan 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 dan 150 litrgacha | 3 dan 15 l / min | UIP6000hdT |
| na | 10 dan 100 l / min | UIP16000 |
| na | kattaroq | ning klasteri UIP16000 |
Nanotsellyuloza nima?
Nanotsellyuloza mikrofibrillangan tsellyuloza (MFC), nanokristalin tsellyuloza (NCC) va bakterial nanoselülozada farqlanishi mumkin bo'lgan turli xil tsellyuloza nanotolalarini (CNF) o'z ichiga oladi. Ikkinchisi bakteriyalar tomonidan ishlab chiqarilgan nano-strukturali tsellyulozaga tegishli.
Nanotsellyuloza ajoyib kuch va qattiqlik, yuqori kristallik, tiksotropiya, shuningdek uning yuzasida gidroksil guruhining yuqori konsentratsiyasi kabi ajoyib xususiyatlarni namoyish etadi. Nanotsellyulozaning ko'plab yuqori ishlash xususiyatlari uning yuqori sirt / massa nisbati bilan bog'liq.
Nanotsellyulozalar tibbiyot va farmatsevtika, elektronika, membranalar, gözenekli materiallar, qog'oz va oziq-ovqat sanoatida keng qo'llaniladi, chunki ularning mavjudligi, biologik mosligi, biologik parchalanishi va barqarorligi. Nanotsellyuloza o'zining yuqori ishlash ko'rsatkichlari tufayli plastmassalarni mustahkamlash, masalan, termoset qatronlar, kraxmalli matritsalar, soya oqsili, kauchuk lateks yoki poli(laktid)ning mexanik xususiyatlarini yaxshilash uchun qiziqarli materialdir. Kompozit ilovalar uchun nanoselüloz qoplamalar va plyonkalar, bo'yoqlar, ko'piklar, qadoqlash uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, nanotsellyuloza aerojellar va ko'piklarni bir hil formulalarda yoki kompozitsiyalarda ishlab chiqarish uchun istiqbolli komponent hisoblanadi.
Qisqartmalar:
Nanokristalli tsellyuloza (NCC)
Tsellyuloza nanofiberlari (CNF)
Mikrofibrillangan tsellyuloza (MFC)
Nanotsellyuloza mo'ylovlari (NCW)
Tsellyuloza nanokristallari (CNC)
Adabiyot / Adabiyotlar
- E. Abraham, B. Deep, L.A. Pothan, M. Jacob, S. Thomas, U. Cvelbar, R. Anandjiwala (2011): Extraction of nanocellulose fibrils from lignocellulosic fibres: A novel approach. Carbohydrate Polymers 86, 2011. 1468–1475.
- E. Bittencourt, M. de Camargo (2011): Preliminary Studies on the Production of Nanofibrils of Cellulose from Never Dried Cotton, using Eco-friendly Enzymatic Hydrolysis and High-energy Sonication. 3rd Int’l. Workshop: Advances in Cleaner Production. Sao Paulo, Brazil, May 18th – 20th 2011.
- L. S. Blachechen, J. P. de Mesquita, E. L. de Paula, F. V. Pereira, D. F. S. Petri (2013): Interplay of colloidal stability of cellulose nanocrystals and their dispersibility in cellulose acetate butyrate matrix. Cellulose 2013.
- A. Dufresne (2012): Nanocellulose: From Nature to High Performance Tailored Materials. Walter de Gruyter, 2012.
- M. A. Hubbe; O. J. Rojas; L. A. Lucia, M. Sain (2008): Cellulosic Nanocomposites: A Review. BioResources 3/3, 2008. 929-980.
- S. P. Mishra, A.-S. Manent, B. Chabot, C. Daneault (2012): Production of Nanocellulose from Native Cellulose – Various Options using Ultrasound. BioResources 7/1, 2012. 422-436.
- Matjaž Kunaver, Alojz Anžlovar, Ema Žagar (2016): The fast and effective isolation of nanocellulose from selected cellulosic feedstocks. Carbohydrate Polymers, Volume 148, 2016. 251-258.
- http://en.wikipedia.org/wiki/Nanocellulose