AGRIS - 

2020

Осовская, Ираида Ивановна | Антонова, Вероника Сергеевна

When using cellulose fibers to produce paper, the main role is played by the state of the surface of the fiber and its ability to adhesive-cohesive interaction. The main indicators characterizing the surface of the fiber are development and roughness, chemical heterogeneity, depending on the presence of various functional groups, as well as structural heterogeneity of the surface layers, leading to the formation of a stronger bond between the fibers. The surface modification of the fiber was carried out by partial acid hydrolysis. The study is aimed at optimizing hydrolysis, choosing methods for its control, obtaining physicochemical and physicomechanical characteristics of partially hydrolyzed cellulose, and increasing the ability to bind cellulose fiber. A method has been developed for producing modified cellulose with improved adhesion-cohesive properties by surface destruction of wet cellulose fibers during hydrolysis. The patterns of activation of the surface properties of cellulose fibers are obtained. The effect of partial acid hydrolysis on the development of the surface of the fiber in the absence of "wet" grinding with water shortage is shown. The effect of short chains and reducing carbonyl groups of cellulose macromolecules on the binding capacity of modified cellulose has been established. The optimal content of short chains of cellulose macromolecules, which is 12%. Such a content of short chains of modified fibers by acid hydrolysis was detected at a temperature of 363 K and an exposure time of 40 s; under these optimal conditions, the strength of the experimental castings increases by 70%. | При использовании целлюлозных волокон для получения бумаги основную роль играет состояние поверхности волокна и его способность к адгезионно-когезионному взаимодействию. Основными показателями, характеризующими поверхность волокна, являются развитость и шероховатость, химическая неоднородность, зависящая от наличия различных функциональных групп, а также структурная неоднородность поверхностных слоев, приводящая к образованию более прочной связи между волокнами. Модификацию поверхности волокна проводили посредством частичного кислотного гидролиза. Исследование направлено на оптимизацию гидролиза, выбор методов его контроля, на получение физико-химических и физико-механических характеристик частично гидролизованной целлюлозы, на повышение способности к связеобразованию целлюлозного волокна. Разработан способ получения модифицированной целлюлозы с улучшенными адгезионно-когезионными свойствами посредством поверхностной деструкции влажных целлюлозных волокон при гидролизе. Получены закономерности активации поверхностных свойств целлюлозных волокон. Показано влияние частичного кислотного гидролиза на развитие поверхности волокна в отсутствии «мокрого» размола при дефиците воды. Установлено влияние коротких цепей и редуцирующих карбонильных групп макромолекул целлюлозы на связеобразующую способность модифицированной целлюлозы. Установлено оптимальное содержание коротких цепей макромолекул целлюлозы, которое составляет 12%. Такое содержание коротких цепей модифицированных волокон кислотным гидролизом обнаружено при температуре 363 К и времени воздействия 40 с; при этих оптимальных условиях прочность опытных отливок увеличивается на 70%.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Бухаров, Сергей Владимирович | Садыкова, Юлия Масхутовна | Умаров, Тимур Эркинович | Бурилов, Александр Романович | Нугуманова, Гульнара Наиловна | Момзякова, Ксения Сергеевна | Дебердеев, Тимур Рустамович | Дебердеев, Рустам Якубович

Осуществлена модификация порошковой ультрадисперсной льняной целлюлозы пространственно затрудненными фенольными фрагментами. Модификация проведена путем взаимодействия тозилата целлюлозы с гидразидом 3(3',5'-ди-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропионовой кислоты и с 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензилдиметиламином в среде ДМФА при 100 ○С в течение 16–30 ч. Образцы модифицированной целлюлозы охарактеризованы методами ИК- и ЯМР1 Н спектроскопии. Из данных элементного анализа рассчитана степень замещения производных целлюлозы пространственно затрудненными фенольными фрагментами. Определена антирадикальная активность полученных образцов в их реакциях со стабильным радикалом – 2,2-дифенил-1-пикрилгидразилом (ДФПГ). Реакции модифицированной целлюлозы с ДФПГ проводили в ДМСО в условиях псевдопервого порядка по радикалу. Из значений эффективных констант были рассчитаны константы скорости второго порядка. Установлено, что модификация целлюлозы пространственно затрудненными фенольными фрагментами приводит к резкому увеличению ее антирадикальной активности, которая зависит от степени замещения образца и способа замещения. Различие в активности гидразидного и бензильного производных целлюлозы может свидетельствовать об их различной пространственной структуре, обусловливающей разную доступность фенольных фрагментов. Антирадикальная активность гидразидного производного целлюлозы превышает аналогичный показатель антиоксиданта ионола (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенола). | The modification of powdered ultradisperse cellulose by hindered phenol fragments was carried out. The modification was carried out by reacting cellulose tosylate with 3-(3',5'-ditert-butyl-4'-hydroxyphenyl) propionic acid hydrazide and 3,5-ditert-butyl-4-hydroxybenzyl dimethylamine in DMF at 100 ○C for 16–30 hours. Samples of modified cellulose were characterized by spectroscopy IR and 1H NMR. From the of elemental analysis data, the degree of substitution of cellulose derivatives by hindered phenol units was calculated. The antiradical activity of the obtained samples in their reactions with a stable radical 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) was determined. The reactions of modified cellulose with DPPH were carried out under the pseudo first-order conditions with respect to the radical. From the values of the effective constants, the second-order rate constants were calculated. It was established that the modification of cellulose by hindered phenol fragments leads to a sharp increase in its antiradical activity, which depends on the degree of substitution of the sample and the method of substitution. The difference in the activity of hydrazide and benzyl derivatives of cellulose may indicate their different spatial structure, resulting in different availability of phenol fragments. The antiradical activity of the hydrazide derivative of cellulose exceeds that of the antioxidant Ionol (2,6-ditert-butyl-4-methylphenol).

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Иоелович, Михаил Яковлевич | Мораг, Эли Алекс

В данной работе изучен метод получения аморфной целлюлозы путем обработки исходного целлюлозного материала (МCC и смешанной бумажной макулатуры) холодным растворителем, содержащим 7% NaOH и 12% мочевины, при различных соотношениях растворителя к целлюлозе (R), мл/г. С помощью дифракции рентгеновских лучей было обнаружено, что после обработки MCC растворителем при R=3 кристаллическая модификация (СМ) CI исходной целлюлозы превращается в СМ CII с низкой степенью кристалличностью. В том случае, когда исходную целлюлозу обрабатывают растворителем при R ≥ 5, образуется полностью аморфная целлюлоза (AC). Благодаря высокой гидролизуемости, АC с концентрацией 50 г/л практически полностью превращается в глюкозу в течение 48 ч под действием ферментного препарата CTec-3 при дозе 30 мг/г сухого субстрата. Полученный образец АC может быть использован в качестве аморфного стандарта при исследовании кристалличности и ферментативного гидролиза различных видов целлюлозы и лигноцеллюлозы. Установлено, что наиболее выгодно проводить ферментативную сахарификацию АC при повышенной концентрации субстрата, 150 г/л. Из-за высокой стоимости MCC, для промышленного производства AC и глюкозы предпочтительно использовать дешевое целлюлозное сырье, такое например, как смешанная бумажная макулатура. | In this paper, a method for producing amorphous cellulose (AC) was studied by treatment of initial cellulosic materials (MCC and mixed paper waste paper) with a cold solvent, containing 7% NaOH and 12% urea, at different solvent to cellulose (R) ratios, ml/g. Using X-ray diffraction, it was found that after treatment of MCC with the solvent at R = 3, the crystalline modification (CM) of CI of the initial cellulose is converted to CM CII, having a low crystallinity degree. In the case, where the initial cellulose is treated with the solvent at R ≥ 5, a completely amorphous cellulose (AC) is formed. Due to its high hydrolyzability, the AC with concentration of 50 g/L is converted into glucose almost completely within 48 hours under the action of the CTec-3 enzyme preparation at a dose of 30 mg/g dry substrate. The obtained AC sample can be used as an amorphous standard in the study of enzymatic hydrolysis of various types of cellulose and lignocellulose. It was found that the most beneficial enzymatic saccharification of AC is carried out at increased concentration of the cellulosic substrate, 150 g/L. Due to the high cost of MCC, it is preferable to use low-cost cellulosic raw material, such as mixed waste paper, for the industrial production of AC and glucose.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Елатонцев, Дмитрий Александрович | Иванюк, Елена Владимировна

Изучено влияние пероксидно-аммиачного, щелочного, азотнокислотного, органосольвентного и «aqueous ammonia soaking» (AAS) способов делигнификации на степень удаления лигнина из недревесных лигноцеллюлозных отходов: скорлупы грецкого ореха Juglans Regia L. и косточек абрикоса Prunus Armeniaca L. Показано, что максимальная степень делигнификации (94%) достигается при обработке сырья 42 мас% HNO3 и 20 мас% NaOH; минимальная – при пероксидно-аммиачной обработке (80%). Установлено, что наибольшая площадь удельной поверхности (202 м2/г) обеспечивается в результате применения 42 мас% HNO3, а максимальное йодное число (32 мг/г) – при использовании 25 мас% NH4OH. Делигнификация существенно увеличивает удельную поверхность (с 5 м2∙г-1 до 120–200 м2∙г-1) и йодное число (с 6.35 мг∙г-1 до 25–32 мг∙г-1) биомассы, однако при этом на 45–55% снижается обменная емкость материала. Полученные целлюлозные полупродукты, обладающие хорошими физико-химическими характеристиками, могут быть использованы для дальнейшего получения доступных сорбентов или ионообменных материалов. В соответствии с принципами «зеленой химии» отработанные растворы делигнификации по способам AAS и азотнокислотному предлагается утилизировать с получением жидких азотных удобрений. | The paper presents the of influence peroxide ammonium, alkali, nitric acid, organosolvent and "aqueous ammonia soaking" (AAS) delignification methods on the degree of removal of lignin from non-wood lignocellulosic waste walnut shell Juglans Regia L. and apricot seed Prunus Armeniaca L. It is shown that the maximum degree of delignification (94%) is achieved when processing raw materials with 42 wt% HNO3 and 20 wt% NaOH; the minimum is at peroxide-ammonia treatment (80%). We found that the greatest specific surface area (202 m2∙g-1) provided by the application 42 wt% HNO3, and a maximum iodine number (32 mg∙g-1) when using 25 wt% NH4OH. Delignification significantly increases the specific surface area (5 m2∙g-1 to 120–200 m2∙g-1) iodine number (6.35 mg∙g-1 to 25 to 32 mg∙g-1) of biomass, however, at 45–55% reduced exchange capacity of the material. The obtained cellulose intermediates having acceptable physical and chemical characteristics can be used for further preparation of available sorbents or ion exchange materials. In accordance with the principles of "green chemistry", it is proposed to dispose the spent delignification solutions from AAS and nitric acid methods in liquid nitrogen fertilizers producing.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Боголицын, Константин Григорьевич | Паршина, Анастасия Эдуардовна | Дружинина, Анна Сергеевна | Шульгина, Елена Валерьевна

Бурые водоросли являются ценным источником разнообразных биологически активных соединений. На их накопление оказывает влияние множество факторов окружающей среды, в которой произрастают макрофиты. Целью настоящего исследования является проведение сравнительных исследований общего химического состава бурых водорослей Белого и Желтого морей для обоснования возможности их использования как сырья для получения новых фармсубстанций. Используя предлагаемую схему, которая подразумевает проведение последовательных сверхкритической флюидной, кислотной, щелочной и водной экстракции, удалось выделить различные компоненты бурых водорослей, в том числе белково-полисахаридный комплекс, который в случае видов Laminaria digitata и Laminaria saccharina более чем на 80% состоит из целлюлозы и белка. Полученные методом ИК-спектроскопии c Фурье преобразованием данные подтверждают качественный состав комплексов, а также указывают на его чистоту. Выявлены отличия в химическом элементном и компонентном составе, на которые оказывают влияние условия произрастания макрофитов. Полученные химические соединения из биомассы бурых водорослей, в особенности комплекс белок-полисахариды, имеют высокий потенциал для получения на их основе новых фармакологических препаратов для целей здоровьесбережения. Основываясь на ранее полученных данных, можно предположить наличие у данного комплекса двойной активности – энтеросорбционной и иммуномодулирующей. | Brown algae are a valuable source of a variety of biologically active compounds. Their accumulation is influenced by many environmental factors in which macrophytes grow. The purpose of this study is to carry out comparative studies of the general chemical composition of brown algae in the White and Yellow Seas to substantiate the possibility of their use as raw materials for obtaining new pharmaceutical substances. Using the proposed scheme, which involves sequential supercritical fluid, acid, alkaline and water extraction, it was possible to isolate various components of brown algae, including a protein-polysaccharide complex, which in the case of the species Laminaria digitata and Laminaria saccharina is more than 80% cellulose and squirrel. The data obtained by FTIR spectroscopy confirm the qualitative composition of the complexes and also indicate its purity. Significant differences were revealed in the chemical elemental and component composition, which are affected by the growing conditions of macrophytes. The resulting chemical compounds from brown algae biomass, in particular the protein-polysaccharide complex, have a high potential for obtaining new pharmacological preparations based on them for health protection purposes. Based on the previously obtained data, it can be assumed that this complex has a double activity – enterosorption and immunomodulatory.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Иоелович, Михаил Яковлевич | Мораг, Эли Алекс

В данной работе изучен метод получения аморфной целлюлозы путем обработки исходного целлюлозного материала (МCC и смешанной бумажной макулатуры) холодным растворителем, содержащим 7% NaOH и 12% мочевины, при различных соотношениях растворителя к целлюлозе (R), мл/г. С помощью дифракции рентгеновских лучей было обнаружено, что после обработки MCC растворителем при R=3 кристаллическая модификация (СМ) CI исходной целлюлозы превращается в СМ CII с низкой степенью кристалличностью. В том случае, когда исходную целлюлозу обрабатывают растворителем при R ≥ 5, образуется полностью аморфная целлюлоза (AC). Благодаря высокой гидролизуемости, АC с концентрацией 50 г/л практически полностью превращается в глюкозу в течение 48 ч под действием ферментного препарата CTec-3 при дозе 30 мг/г сухого субстрата. Полученный образец АC может быть использован в качестве аморфного стандарта при исследовании кристалличности и ферментативного гидролиза различных видов целлюлозы и лигноцеллюлозы. Установлено, что наиболее выгодно проводить ферментативную сахарификацию АC при повышенной концентрации субстрата, 150 г/л. Из-за высокой стоимости MCC, для промышленного производства AC и глюкозы предпочтительно использовать дешевое целлюлозное сырье, такое например, как смешанная бумажная макулатура. | In this paper, a method for producing amorphous cellulose (AC) was studied by treatment of initial cellulosic materials (MCC and mixed paper waste paper) with a cold solvent, containing 7% NaOH and 12% urea, at different solvent to cellulose (R) ratios, ml/g. Using X-ray diffraction, it was found that after treatment of MCC with the solvent at R = 3, the crystalline modification (CM) of CI of the initial cellulose is converted to CM CII, having a low crystallinity degree. In the case, where the initial cellulose is treated with the solvent at R ≥ 5, a completely amorphous cellulose (AC) is formed. Due to its high hydrolyzability, the AC with concentration of 50 g/L is converted into glucose almost completely within 48 hours under the action of the CTec-3 enzyme preparation at a dose of 30 mg/g dry substrate. The obtained AC sample can be used as an amorphous standard in the study of enzymatic hydrolysis of various types of cellulose and lignocellulose. It was found that the most beneficial enzymatic saccharification of AC is carried out at increased concentration of the cellulosic substrate, 150 g/L. Due to the high cost of MCC, it is preferable to use low-cost cellulosic raw material, such as mixed waste paper, for the industrial production of AC and glucose.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Елатонцев, Дмитрий Александрович | Иванюк, Елена Владимировна

Изучено влияние пероксидно-аммиачного, щелочного, азотнокислотного, органосольвентного и «aqueous ammonia soaking» (AAS) способов делигнификации на степень удаления лигнина из недревесных лигноцеллюлозных отходов: скорлупы грецкого ореха Juglans Regia L. и косточек абрикоса Prunus Armeniaca L. Показано, что максимальная степень делигнификации (94%) достигается при обработке сырья 42 мас% HNO3 и 20 мас% NaOH; минимальная – при пероксидно-аммиачной обработке (80%). Установлено, что наибольшая площадь удельной поверхности (202 м2/г) обеспечивается в результате применения 42 мас% HNO3, а максимальное йодное число (32 мг/г) – при использовании 25 мас% NH4OH. Делигнификация существенно увеличивает удельную поверхность (с 5 м2∙г-1 до 120–200 м2∙г-1) и йодное число (с 6.35 мг∙г-1 до 25–32 мг∙г-1) биомассы, однако при этом на 45–55% снижается обменная емкость материала. Полученные целлюлозные полупродукты, обладающие хорошими физико-химическими характеристиками, могут быть использованы для дальнейшего получения доступных сорбентов или ионообменных материалов. В соответствии с принципами «зеленой химии» отработанные растворы делигнификации по способам AAS и азотнокислотному предлагается утилизировать с получением жидких азотных удобрений. | The paper presents the of influence peroxide ammonium, alkali, nitric acid, organosolvent and "aqueous ammonia soaking" (AAS) delignification methods on the degree of removal of lignin from non-wood lignocellulosic waste walnut shell Juglans Regia L. and apricot seed Prunus Armeniaca L. It is shown that the maximum degree of delignification (94%) is achieved when processing raw materials with 42 wt% HNO3 and 20 wt% NaOH; the minimum is at peroxide-ammonia treatment (80%). We found that the greatest specific surface area (202 m2∙g-1) provided by the application 42 wt% HNO3, and a maximum iodine number (32 mg∙g-1) when using 25 wt% NH4OH. Delignification significantly increases the specific surface area (5 m2∙g-1 to 120–200 m2∙g-1) iodine number (6.35 mg∙g-1 to 25 to 32 mg∙g-1) of biomass, however, at 45–55% reduced exchange capacity of the material. The obtained cellulose intermediates having acceptable physical and chemical characteristics can be used for further preparation of available sorbents or ion exchange materials. In accordance with the principles of "green chemistry", it is proposed to dispose the spent delignification solutions from AAS and nitric acid methods in liquid nitrogen fertilizers producing.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Рязанова, Татьяна Васильевна | Федоров, Владимир Сергеевич | Харьянова, Екатерина Вячеславовна | Лоскутов, Сергей Реджинальдович | Курникова, Александра Васильевна

Целью настоящей работы являлась оценка вегетативной части топинамбура как сырья для получения целлюлозы с использованием окислительно-органосольвентной делигнификации в среде «СН3СООН – Н2О2 – H2O».Изучен химический состав вегетативной части топинамбура и влияние технологических параметров процесса делигнификации на выход и свойства целлюлозного продукта. Установлено, что более перспективной для переработки является вегетативная часть топинамбура, собранная в октябре (стебли без листьев), в химическом составе которой более 50 мас.% составляют полисахариды, в том числе более 90 мас.% приходится на целлюлозу Кюршнера-Хоффера.Экспериментальными методами определены параметры процесса делигнификации вегетативной части топинамбура, обеспечивающие высокий выход целлюлозы (42.1 мас.%) с низким содержанием остаточного лигнина (1.1 мас.%): содержание Н2О2 – 6.5 мас.%, CH3COOH – 23.4 мас.%, ГМ 15, продолжительность – 2.5 ч, катализатор H2SO4 –0.2 мас.%. Показано, что предварительная экстракция вегетативной части топинамбура 0,3% раствором дикарбоновых кислот при температуре 80 °С с жидкостным модулем 10 в течение 3 ч позволяет снизить содержание остаточного лигнина в целлюлозном продукте до 0.5 мас.% и получить экстракт, выход которого – 7.8 мас.%, в том числе РВ 4.2 мас.%, что делает его перспективным для биохимической переработки. Полученные результаты расширяют области использования вегетативной части топинамбура и показывают перспективность дальнейших более глубоких исследований по оптимизации процесса делигнификации и изучению свойств целлюлозного продукта. | The purpose of this work was to evaluate the vegetative part of Jerusalem artichoke as a raw material for the production of cellulose using redox-organosolvent delignification in the medium "CH3СOOН – H2O2 – H2O".The chemical composition of the vegetative part of Jerusalem artichoke and the influence of technological parameters of the delignification process on the yield and properties of the cellulose product were studied.It was found that the vegetative part of Jerusalem artichoke collected in October (stems without leaves) with a chemical composition of more than 50 wt.% of polysaccharides in which presented the Kurshner-Hoffer cellulose more than 90 wt.% was more promising for processing. Experimental methods have been used to determine the parameters of the process of delignification of the vegetative part of Jerusalem artichoke, which provide a high yield of cellulose (42.1 wt.%) with a low content of residual lignin (1.1 wt.%): content of H2O2 – 6.5 wt.%, CH3COOH – 23.4 wt.%, GM 15, duration – 2.5 h, catalyst H2SO4 – 0.2 wt.%.It is shown that pre-extraction of the vegetative part of Jerusalem artichoke with a 0.3% solution of dicarboxylic acids at a temperature of 80 °C with a liquid modulus of 10 for 3 hours reduces the content of residual lignin in the cellulose product to 0.5 wt.% and obtain an extract whose yield is – 7.8 wt.%, including a PB of 4.2 wt.%, which makes it promising for biochemical processing. The obtained results expand the areas of use of the vegetative part of Jerusalem artichoke and show the prospects for further more depth research to optimize the process of delignification and study the properties of the cellulose product.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Яценкова, Ольга Владимировна | Скрипников, Андрей Михайлович | Карачаров, Антон Александрович | Мазурова, Елена Валентиновна | Воробьев, Сергей Александрович | Кузнецов, Борис Николаевич

The new method of producing of microfibrillated cellulose (MFC) from spruce wood was described. This method includes the stages of cellulose obtaining by peroxide delignification of wood in the medium “acetic acid-water-H2SO4 catalyst” and cellulose acid hydrolysis, ultrasonic treatment, and freeze drying. The structure of cellulosic products was studied by FTIR, XRD, SEM, AFM, dynamic light scattering methods. The particle size of final cellulosic products is characteristic of microfibrillated cellulose according to the TAPPI Standard WI 3021 classification. The particles of the MFC are characterized by a rather high surface charge, and its aqueous suspension showed a high colloidal stability for a long time. According to the AFM data the surface of the microfibrillated cellulose film is formed by homogeneous spherical particles with a diameter about 80 nm and does not contain external inclusions.The new method of obtaining MFC from spruce wood is less energy-consuming and more environmentally friendly compared to traditional technologies due to single-stage production of high quality cellulose without the use of sulfur- and chlorine containing delignifying agents, increased pressure and high water consumption. | Описан новый метод получения микрофибриллированной целлюлозы, включающий стадии получения целлюлозы пероксидной делигнификацией древесины ели в среде «уксусная кислота – вода – катализатор H2SO4», кислотного гидролиза, ультразвуковой обработки и лиофильной сушки полученной целлюлозы. Строение целлюлозы и микрофибриллированной целлюлозы (МФЦ) изучено методами ИК, РФА, СЭМ, АСМ, динамического рассеяния света. Размер частиц конечного целлюлозного продукта является характерным для микрофибриллированной целлюлозы по классификации TAPPI Standard WI 3021. Частицы МФЦ имеют достаточно высокий поверхностный заряд, а ее водные коллоиды устойчивы в течение длительного времени. Согласно данным АСМ, поверхность пленки микрофибриллированной целлюлозы сформирована частицами диаметром около 80 нм и не содержит посторонних включений.Предложенный новый метод получения МФЦ из древесины ели является менее энергозатратным и более экологически безопасным, по сравнению с традиционными технологиями за счет одностадийного получения высококачественной целлюлозы без использования серо- и хлорсодержащих делигнифицирующих агентов, повышенного давления, больших затрат воды.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Яценкова, Ольга Владимировна | Скрипников, Андрей Михайлович | Карачаров, Антон Александрович | Мазурова, Елена Валентиновна | Воробьев, Сергей Александрович | Кузнецов, Борис Николаевич

Описан новый метод получения микрофибриллированной целлюлозы, включающий стадии получения целлюлозы пероксидной делигнификацией древесины ели в среде «уксусная кислота – вода – катализатор H2SO4», кислотного гидролиза, ультразвуковой обработки и лиофильной сушки полученной целлюлозы. Строение целлюлозы и микрофибриллированной целлюлозы (МФЦ) изучено методами ИК, РФА, СЭМ, АСМ, динамического рассеяния света. Размер частиц конечного целлюлозного продукта является характерным для микрофибриллированной целлюлозы по классификации TAPPI Standard WI 3021. Частицы МФЦ имеют достаточно высокий поверхностный заряд, а ее водные коллоиды устойчивы в течение длительного времени. Согласно данным АСМ, поверхность пленки микрофибриллированной целлюлозы сформирована частицами диаметром около 80 нм и не содержит посторонних включений. Предложенный новый метод получения МФЦ из древесины ели является менее энергозатратным и более экологически безопасным, по сравнению с традиционными технологиями за счет одностадийного получения высококачественной целлюлозы без использования серо- и хлорсодержащих делигнифицирующих агентов, повышенного давления, больших затрат воды. | The new method of producing of microfibrillated cellulose (MFC) from spruce wood was described. This method includes the stages of cellulose obtaining by peroxide delignification of wood in the medium “acetic acid-water-H2SO4 catalyst” and cellulose acid hydrolysis, ultrasonic treatment, and freeze drying. The structure of cellulosic products was studied by FTIR, XRD, SEM, AFM, dynamic light scattering methods. The particle size of final cellulosic products is characteristic of microfibrillated cellulose according to the TAPPI Standard WI 3021 classification. The particles of the MFC are characterized by a rather high surface charge, and its aqueous suspension showed a high colloidal stability for a long time. According to the AFM data the surface of the microfibrillated cellulose film is formed by homogeneous spherical particles with a diameter about 80 nm and does not contain external inclusions. The new method of obtaining MFC from spruce wood is less energy-consuming and more environmentally friendly compared to traditional technologies due to single-stage production of high quality cellulose without the use of sulfur- and chlorine containing delignifying agents, increased pressure and high water consumption.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation