AGRIS - 

2021

Михаилиди, Александра Михайловна | Котельникова, Нина Ефимовна

Разработан эффективный процесс переработки бумажной макулатуры – отходов бумаги и картона – при растворении в системе N,N-диметилацетамид/хлорид лития (ДМАА/LiCl) и регенерации из растворов для получения гидрогелей. Предварительную обработку макулатуры проводили путем терморазволокнения макулатурной массы в воде и гомогенизации для получения волокнистых образцов. Растворение волокнистых материалов проводили двумя способами, отличающимися температурой процесса и способом введения реагентов. Регенерацию из растворов осуществляли путем спонтанного гелирования без применения антирастворителей, при комнатной температуре и атмосферном давлении, в результате получены гидрогели, отличающиеся по цветности и прозрачности в зависимости от вида исходного сырья. Охарактеризованы физико-химические свойства гидрогелей. Показано, что они стабильны в водной среде, способны удерживать значительное количество воды (более 4000 масс.%) и являются пористыми системами, что было подтверждено с помощью сканирующей электронной микроскопии. Методом широкоуглового рентгеновского рассеяния установлено, что кристаллографическая структура исходных образцов макулатуры соответствует целлюлозе структурной модификации I. Регенерированные образцы в виде лиофильно-высушенных гидрогелей имеют структуру целлюлозы II. Функциональный состав по данным ИК-Фурье спектроскопии и элементный состав, исследованный с помощью энерго-дисперсионного микрорентгеноспектрального анализа, характеризуют лиофильно-высушенные гидрогели как целлюлозные образцы, содержащие небольшое количество неорганических примесей. Полученные гидрогели имеют систему сквозных пор разного размера, что предопределяет возможность их использования в качестве адсорбентов и активных матриц. | An efficient process for recycling paper and cardboard wastes via dissolution in N,N-dimethylacetamide/lithium chloride (DMAc/LiCl) system and regeneration from solutions to obtain hydrogels has been developed. Pretreatment of waste paper has been carried out by thermal defibrillation of waste paper in water and homogenization to obtain fibre samples. The dissolution of fibre materials has been performed in two ways varying the process temperature and the way the reagents have been introduced. Regeneration from solutions has been carried out by spontaneous gelation without the use of antisolvents, at room temperature and atmospheric pressure. As a result, hydrogels were obtained which differed in color and transparency depending on feedstock. The physico-chemical properties of the hydrogels have been characterized. It has been shown that they were stable in an aqueous medium, capable of retaining a significant amount of water (over 4000 wt.%), and were porous systems which has been confirmed by scanning electron microscopy. According to a wide-angle X-ray scattering, the crystallographic structure of the pristine waste paper samples corresponded to a structural modification of cellulose I. Regenerated samples as freeze-dried hydrogels had the structure of cellulose II. A functional and an elemental composition studied with FTIR spectroscopy and an energy-dispersive X-ray microanalysis characterized these hydrogels as the cellulose samples containing small amount of inorganic impurities. The resulting hydrogels had a system of through pores of different sizes, and this predetermined their use as adsorbents and active matrices.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2021

Михаилиди, Александра Михайловна | Котельникова, Нина Ефимовна

An efficient process for recycling paper and cardboard wastes via dissolution in N,N-dimethylacetamide/lithium chloride (DMAc/LiCl) system and regeneration from solutions to obtain hydrogels has been developed. Pretreatment of waste paper has been carried out by thermal defibrillation of waste paper in water and homogenization to obtain fibre samples. The dissolution of fibre materials has been performed in two ways varying the process temperature and the way the reagents have been introduced. Regeneration from solutions has been carried out by spontaneous gelation without the use of antisolvents, at room temperature and atmospheric pressure. As a result, hydrogels were obtained which differed in color and transparency depending on feedstock. The physico-chemical properties of the hydrogels have been characterized. It has been shown that they were stable in an aqueous medium, capable of retaining a significant amount of water (over 4000 wt.%), and were porous systems which has been confirmed by scanning electron microscopy. According to a wide-angle X-ray scattering, the crystallographic structure of the pristine waste paper samples corresponded to a structural modification of cellulose I. Regenerated samples as freeze-dried hydrogels had the structure of cellulose II. A functional and an elemental composition studied with FTIR spectroscopy and an energy-dispersive X-ray microanalysis characterized these hydrogels as the cellulose samples containing small amount of inorganic impurities. The resulting hydrogels had a system of through pores of different sizes, and this predetermined their use as adsorbents and active matrices. | Разработан эффективный процесс переработки бумажной макулатуры – отходов бумаги и картона – при растворении в системе N,N-диметилацетамид/хлорид лития (ДМАА/LiCl) и регенерации из растворов для получения гидрогелей. Предварительную обработку макулатуры проводили путем терморазволокнения макулатурной массы в воде и гомогенизации для получения волокнистых образцов. Растворение волокнистых материалов проводили двумя способами, отличающимися температурой процесса и способом введения реагентов. Регенерацию из растворов осуществляли путем спонтанного гелирования без применения антирастворителей, при комнатной температуре и атмосферном давлении, в результате получены гидрогели, отличающиеся по цветности и прозрачности в зависимости от вида исходного сырья. Охарактеризованы физико-химические свойства гидрогелей. Показано, что они стабильны в водной среде, способны удерживать значительное количество воды (более 4000 масс.%) и являются пористыми системами, что было подтверждено с помощью сканирующей электронной микроскопии. Методом широкоуглового рентгеновского рассеяния установлено, что кристаллографическая структура исходных образцов макулатуры соответствует целлюлозе структурной модификации I. Регенерированные образцы в виде лиофильно-высушенных гидрогелей имеют структуру целлюлозы II. Функциональный состав по данным ИК-Фурье спектроскопии и элементный состав, исследованный с помощью энерго-дисперсионного микрорентгеноспектрального анализа, характеризуют лиофильно-высушенные гидрогели как целлюлозные образцы, содержащие небольшое количество неорганических примесей. Полученные гидрогели имеют систему сквозных пор разного размера, что предопределяет возможность их использования в качестве адсорбентов и активных матриц.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2021

Кострюков, Сергей Геннадьевич | Петров, Павел Сергеевич | Мастерова, Юлия Юрьевна | Идрис, Тулфикар Джасим | Хамдамов, Салохиддин Сафарджонович | Юнусов, Искандарходжа Аскарходжаевич | Кострюков, Никита Сергеевич

In recent years solid-state 13C NMR spectroscopy using the technique of cross-polarization (CP) and sample rotation at a magic angle (MAS) has been used in the analysis of plant materials, including wood. Knowledge of the composition, structure and behavior of wood components in different conditions is of great importance, since the properties of wood materials depend on this. In this work differences in the composition of various tree species wood in central Russia (birch, aspen, spruce, and larch) were revealed using CP MAS 13C NMR spectroscopy. Assignment of various peaks in CP MAS 13C NMR spectra with the main components of wood was carried out. It was shown that cellulose is presented in amorphous and crystalline forms, the presence of lignin is unambiguously confirmed by signals of aromatic carbon atoms, and hemicellulose is detected by signals from carbon atoms of methyl groups of acetylxylose and L-rhamnose. According to the integral intensities, the total proportion of cellulose and hemicellulose in relation to lignin was determined: the largest amount of lignin was found in coniferous wood (spruce, larch), and the smallest amount of lignin was detected in deciduous species (aspen and birch). | Твердотельная ЯМР 13С спектроскопия с использованием техники кросс-поляризации (CP) и вращения образца под магическим углом (MAS) в последние годы стала применяться в анализе растительных материалов, в том числе и древесины. Знание состава, структуры и поведения компонентов древесины в различных условиях имеет огромное значение, так как от этого зависят свойства древесных материалов. В данной работе с помощью СР MAS ЯМР 13С спектроскопии были выявлены различия в составе древесины различных пород деревьев средней полосы России (береза, осина, ель и лиственница). Выполнено отнесение различных пиков в СР MAS ЯМР 13С спектрах с основными компонентами древесины. Показано, что целлюлоза присутствует в виде аморфной и кристаллической формы, наличие лигнина однозначно подтверждается сигналами ароматических атомов углерода, а гемицеллюлозы – сигналами атомов углерода метильных групп ацетилксилозы и L-рамнозы. По интегральным интенсивностям определена суммарная доля целлюлозы и гемицеллюлозы по отношению к лигнину: наибольшее количество лигнина обнаружено в древесине хвойных пород (ель, лиственница), а наименьшее – в древесине лиственных пород (осина и береза).

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation