AGRIS - 

2023

Демиденко, Наталья Юрьевна | Баяндин, Михаил Андреевич | Намятов, Алексей Валерьевич | Ермолин, Владимир Николаевич

The work studied the effect of mechanical activation, hydrodynamically, on the physico-chemical properties of soft waste from mechanical processing of wood (sawdust). As a result of research, it has been established that during cavitation treatment, the chemical structure of sawdust is transformed, which ensures the production of hydrodynamically activated wood particles with a high content of reactive surface functional groups, which is caused by a change in the ligno-carbohydrate complex. It has been established that as a result of hydrodynamic activation, the amount of difficult-to-hydrolyze polysaccharides is reduced by 37%, while the proportions of easily hydrolyzable substances and substances of phenolic nature increase, respectively, by 12 and 25%. The transformation of the ligno-carbohydrate complex of wood particles during cavitation largely determines the change in the characteristics of their porous structure. An increase in the number of micropores by 1.5 times and large transport pores by 3 times during the cavitation process was established. The results obtained largely prove that the physical and chemical properties of hydrodynamically activated wood particles largely determine the possibility of obtaining non-toxic wood materials with high physical and mechanical properties without piezo-thermal effects. | В работе изучено влияние механоактивации гидродинамическим способом на физико-химические свойства мягких отходов механической обработки древесины (опилок). В результате исследований установлено, что при кавитационной обработке происходит трансформация химической структуры древесных опилок, что обеспечивает получение гидродинамически активированных древесных частиц с высоким содержанием реакционноспособных поверхностных функциональных групп, которое обусловлено изменением лигно-углеводного комплекса. Установлено, что в результате гидродинамической активации количество трудногидролизуемых полисахаридов снижается на 37%, при этом увеличиваются доли легкогидролизуемых веществ и веществ фенольной природы, соответственно, на 12 и 25%. Трансформация лигно-углеводного комплекса древесных частиц в процессе кавитации во многом предопределяет изменение характеристики их пористой структуры. Установлено увеличение количества микропор в 1.5 раза и больших транспортных пор в 3 раза в процессе кавитации. Полученные результаты во многом доказывают, что физико-химические свойства активированных гидродинамическим способом древесных частиц во многом определяют возможность получения нетоксичных древесных материалов с высокими физико-механическими свойствами без пьезотермических воздействий.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2023

Миневич, Ирина Эдуардовна | Нечипоренко, Алла Павловна | Волкова, Анастасия Валерьевна | Зайцева, Любовь Анатольевна

Семена технической конопли являются источником ценного масла и биологически активных веществ. С ростом их производства и переработки увеличивается и объем вторичного сырья, в том числе и лузги, остающейся после обрушивания семян конопли. Цель настоящего исследования – получение целлюлозы из конопляной лузги и характеристика целлюлозного продукта. Конопляная лузга представляет собой смесь плодовой оболочки и остатков ядра. Исследуемая лузга содержала 7.7% фракции ядра. Содержание целлюлозы в сырье составило 40.8%, лигнина – 28.7%. Содержание водорастворимых соединений варьировало в интервале 19–20%. Количество экстрактивных веществ (в этиловом спирте) составило 4.6%. Целлюлозный продукт получали с использованием пероксидной обработки и комбинированным способом, сочетающим ферментную и пероксидную обработку сырья. Выход продукта составил 32–37%, содержание в нем целлюлозы – от 80 до 96%, степень полимеризации 170–200, содержание α-целлюлозы – 47–57%. Было установлено, что в процессе пероксидной обработки выход продукта после 120 мин процесса не изменялся; степень полимеризации снижалась и начинала устойчиво расти после 150 мин, что можно объяснить рекристаллизацией аморфной фракции. Проведенное ИК-спектроскопическое исследование свидетельствует о невысоком содержании нецеллюлозных компонентов в целевом продукте. Полученный из конопляной лузги целлюлозный продукт характеризуется невысоким содержанием α-целлюлозы, вследствие чего является перспективным сырьем для производства порошкообразной целлюлозы. | Technical hemp seeds are a source of valuable oil and biologically active substances. With the growth of their production and processing, the volume of secondary raw materials also increases, including the husk remaining after the collapse of hemp seeds. The purpose of this study is to obtain cellulose from hemp husk and characterize the cellulose product. Hemp husk is a mixture of the seed coat and the remnants of the kernel. The studied husk contained 7.7% of the core fraction. The cellulose content in the raw material was 40.8%, lignin – 28.7%. The content of water-soluble compounds varied in the range of 19–20%. The amount of extractives (in ethyl alcohol) was 4.6%. The cellulose product was obtained using peroxide treatment and a combined method combining enzyme and peroxide treatment of raw materials. The yield of the product was 32–37%, the content of cellulose in it was from 80 to 96%, the degree of polymerization was 170–200, the content of crystalline cellulose was 47–57%. It was found that during the peroxide treatment, the product yield after 120 minutes of the process did not change; the degree of polymerization decreased and began to grow steadily after 150 min, which can be explained by the recrystallization of the amorphous fraction. The conducted IR spectroscopic study indicates a low content of non-cellulose components in the target product. The paper shows the possibility of obtaining basic cellulose raw materials for the production of purified cellulose.The cellulose product obtained from hemp husk is characterized by a low content of crystalline cellulose, as a result of which it is a promising raw material for the production of powdered cellulose.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2023

Пен, Роберт Зусьевич | Марченко, Роман Александрович | Шапиро, Ида Львовна | Амбросович, Юлия Алексеевна | Каретникова, Наталья Викторовна

Образцы сухостойной древесины (сосна, ель, пихта, кедр), пораженной в 2017 году сибирским шелкопрядом и хвойным усачом, отобраны в апреле 2022 года на территории Енисейского района Красноярского края с целью делигнификации сульфатным способом, оптимизации варочного процесса, оценки свойств небеленой целлюлозы, определения возможности ее использования в качестве волокнистого полуфабриката целлюлозно-бумажного производства. Сульфатные варки выполнены в лабораторном автоклаве при следующих постоянных услоаиях: гидромодуль 4.8; степень сульфидности варочного раствора 20.8%; температура 170 °С. В ходе эксперимента варьировали расход активной щелочи (15.5–18.5% от массы древесины, ед. Na2O) и продолжительность изотермической варки (4.5–6.5 ч). Зависимости выхода и свойств целлюлозы от этих факторов аппроксимировали уравнениями регрессии второго порядка. Полученная таким путем математическая модель варочного процесса использована для графического представления результатов в виде трехмерных поверхностей отклика и для вычисления оптимальных значений переменных факторов варки: расход активной щелочи 16.2%, продолжительность варки 6.1 ч. Все образцы древесины сварены раздельно по оптимальному режиму. Результаты варок: выход целлюлозы 37.9–41.3%; доля непровара менее 1%; степень делигнификации целлюлозы 23–29 единиц Каппа (массовая доля лигнина 3.38–4.21%); разрывная длина 8130–9250 м; сопротивление продавливанию 400–490 кПа, раздиранию 630–870 мН, излому 380–460 перегибов. Свойства всех образцов целлюлозы отвечают марке НС-3. Отмечено значительное снижение выхода целлюлозы (на 10–12%) в сравнении с целлюлозой аналогичной степени делигнификации из здоровой древесины. | The samples of dead wood (the pine, spruce, fir, cedar), damaged in 2017 by the siberian silkmoth and cedar-tree borer is displayed at April 2022 on the Yenisei region of Krasnoyarsk Territory with for sulphate delignification, optimization of the cooking process, estimation of the unbleached cellulose characteristics, determination of the possibility of its use as fibrous semi-finished product of cellulose-paper production. The sulphate cookings are executed in laboratory autoclave under the following constant conditions: hydromodule 4.8; the degree sulfiditiy of the cooking solution 20.8%; the temperature 170 °C. In the course of experiment varied the active alkali consumption (15.5–18.5% from wood mass in unit Na2O) and duration of the isothermal cooking (4.5–6.5 hours). The dependencies of the output and of the cellulose characteristics from these factor is approximated by the regression equations of the second order. Mathematical model of the cookig process obtained such way is used for graphic presentation result in type of the three-dimensional surfaces of the response and for calculation of the best values of the variable cooking factor: consumption active alkali 16.2%; cooking duration 6.1 hour. All samples of the wood was be cooking separately on optimal regime. The cooking results: the cellulose output 37.9–41.3%; the no-cooked part less 1%; degree of the cellulose delignification 23–29 Kаppа unit (the mass part of the lignin 3.38–4.21%); the explosive length 8130– 9250 m; the forcing through resistance 400–490 кPа; tearing resistance 630–870 mmN; break resistance 380–460 bends. The characteristic of the all cellulose samples answer to the mark NS-3. It is noted significant reduction of the cellulose output (on 10–2%) in comparison with cellulose similar degree delignification from sound wood.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2023

Пен, Роберт Зусьевич | Шапиро, Ида Львовна | Каретникова, Наталья Викторовна | Марченко, Роман Александрович

Стебли пшеницы (Triticum sh.), пеньку и костру из стеблей технической конопли (Cannabis sativa), древесину пихты (Abies sibirica) обрабатывали водным раствором гидроксида натрия (концентрация NaOH – 1 г-моль/дм3, гидромодуль – 6, температура – 93 °С, продолжительность – 2 ч), промывали водой и делигнифицировали раствором «уксусная кислота – пероксид водорода – серная кислота – вода» (начальная концентрация уксусной кислоты 6 г-моль/дм3, пероксида водорода – также 6 г-моль/дм3, серной кислоты – 1.5%; жидкостный модуль – 6; температура изотермической обработки – 93 °С, продолжительность – 210 мин). Одновременно делигнифицировали то же растительное сырье без щелочной предварительной обработки и без сернокислотного катализатора при варке. Цель исследования – оценка влияния названных факторов на выход и свойства целлюлозы. Математическая обработка выполнена методами кластерного и дисперсионного анализов. Щелочная предобработка привела к снижению выхода и степени полимеризации и к увеличению йодного числа только целлюлозы из пшеничной соломы. Добавка каталитического количества серной кислоты к варочному раствору приводила к снижению выхода и степени полимеризации и к увеличению йодного числа целлюлозы из всех видов использованного однолетнего растительного сырья. При подходящем выборе технологических режимов варки возможно получение продукта с характеристиками микрокристаллической целлюлозы (степень полимеризации – не выше 300, йодное число – не менее 10 мг/г) одноступенчатой пероксидной варкой без щелочной предобработки и катализатора. | The wheat steams (Triticum sh.), hemp and shive from the technical cannabis (Cannabis sativa), wood of Siberia fir (Abies sibirica) was processed with the sodium hydrate (concentration NaOH 1 g-mol/dm3, liquid module 6, temperature 93 °C, length 2 hours), washed with water and delignificated by the “hydrogen peroxide – sulfuric acid – water” solution (initial concentration of the acetic acid 6 g-mol/dm3, hydrogen peroxide – also 6 g-mol/dm3 , sulfuric acid – 1.5% (mass.), liquid module 6, temperature of the isothermal process 93 °C, length 210 minutes). Simultaneously the same vegetable raw material was delignificated without alkaline preprocessing and without sulfuric acid catalyst at the cooking. The purpose of the study – estimation of the influence named factors on output and characteristic of the cellulose. Mathematical processing is performed with the methods of the cluster and dispersing analysis. Alkaline preprocessing has brought to reduction of the output and degree polymerization and to increase the iodine number only to celluloses from wheat straw. The additive catalytic amount of the sulfuric acid to cooking solution brought to the reduction of the output and degree polymerization and to increase the iodine number of the cellulose from all type used one-year vegetable raw. Under approaching choice technological cooking conditions it is possible reception of the product with the characteristics microcrystalline celluloses (the degree polymerization not above 300, iodine number not less 10 mg/g) with one-stage peroxide cooking without alkaline preprocessing and catalyst.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2022

Плешкова, Ольга Геннадьевна | Теплякова, Тамара Владимировна | Щербаков, Дмитрий Николаевич | Колосов, Петр Владимирович | Базарнова, Наталья Григорьевна

В статье приведены результаты исследований по биодеструкции компонентов лигноцеллюлозных субстратов при культивировании мицелия грибов Pleurotus ostreatus. Цель исследования –  изучение влияния базидиальных грибов P. ostreatus на ароматическую и углеводную составляющую растительного сырья. Для достижения этой цели в работе исследован компонентный состав растительного сырья на содержание лигнина, целлюлозы, легко- и трудногидролизуемых полисахаридов. Анализ структурных компонентов проводился по общепринятым в химии растительного сырья методикам в пересчете на абсолютно сухое сырье. Химический анализ субстратов показал, что в первую очередь биоконверсии подвергаются трудногидролизуемые полисахариды растительного сырья (для соломы пшеницы – на 15.25%, для лузги подсолнечника – на 10.55%, для осины древесины – на 17.54%). На основании этих данных можно предположить, что на однолетних растениях лигнин полностью не деструктирует, вследствие чего скорость роста грибов увеличивается на 2.5%. | The aim of the study was to study the effect of basidiomycetes on the aromatic and carbohydrate components of plant materials under the influence of the mycelium of the Pleurotus ostreatus fungus. To achieve this goal, we carried out a component analysis of the initial plant raw materials and raw materials after exposure to the mycelium of the basidiomycete. The moisture content in the raw material was determined, and the analysis of the content of: lignin, cellulose, easily and difficultly hydrolysable polysaccharides was carried out. The quantitative analysis of the structural components of plant raw materials was carried out according to the methods generally accepted in the chemistry of plant raw materials, in terms of absolutely dry raw materials. Chemical analysis of substrates showed that polysaccharides undergo bioconversion in the first place; difficultly hydrolyzable polysaccharides underwent biodegradation to a greater extent. It can be concluded that lignin does not completely destroy lignin on annual plants, as a result of which the growth and productivity of mushrooms increases.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2022

Вураско, Алеся Валерьевна | Агеев, Максим Аркадьевич | Сиваков, Валерий Павлович

Hogweed multiplies rapidly and gains a large volume of phytomass during the growing season, which allows us to consider the mature biomass of hogweed as a raw material for cellulose production. The aim of the work is to obtain cellulose from lignified stems of hogweed by an oxidative-organosolvent method and study its properties. Raw materials in the form of stems harvested in August contain less lignin, more cellulose and minerals, compared to raw materials harvested in September. The component composition of raw materials: the mass fraction of lignin is 21.9%, cellulose is 46.4% of the absolutely dry raw materials. Depending on the conditions, cellulose with a yield of 49.5–49.7% was obtained by redox-organosolvent cooking with preliminary alkaline treatment % of absolutely dry raw materials, the mass fraction of lignin is 3.9–4.3% of the mass of absolutely dry cellulose, whiteness 72.0–80.2%. The best indicators for physical and mechanical properties are cellulose obtained at a consumption of 0.8 g/g of equilibrium peroxyacetic acid and with a duration of alkaline treatment of 90 minutes. The analysis of cellulose showed that it is possible to obtain cellulose from hogweed that is comparable in characteristics to GOST 28172-89. The anatomical elements of cellulose contain bast fibers, parenchymal cells and vessels. The average fiber length is 0.70 mm, and the average fiber width is 20.4 microns. According to the fractional composition and fiber sizes, the resulting cellulose should be attributed to short-fiber semi-finished products. | Борщевик быстро размножается и набирает большой объем фитомассы за вегетационный период, что позволяет рассматривать зрелую биомассу борщевика как сырье для получения целлюлозы. Целью работы является получение целлюлозы из одревесневших стеблей борщевика окислительно-органосольвентным способом и изучение ее свойств. В ходе работы установлено, что сырье, заготовленное в августе, содержит меньше лигнина, больше целлюлозы и минеральных веществ по сравнению с сырьем, заготовленным в сентябре. Компонентный состав сырья: массовая доля лигнина – 21.9%, целлюлозы – 46.4% от абсолютно сухого сырья. Окислительно-органосольвентной варкой с предварительной щелочной обработкой в зависимости от условий получена целлюлоза с выходом 49.5–49.7% от абсолютно-сухого сырья, массовой долей лигнина 3.9–4.3% от массы абсолютно-сухой целлюлозы, белизной 72.0–80.2%. Лучшими показателями по физико-механическим свойствам обладает целлюлоза, полученная при расходе рПУК 0.8 г/г и с продолжительностью щелочной обработки 90 мин. Из борщевика можно получать целлюлозу, сопоставимую по характеристикам с ГОСТ 28172-89 марки ЛС-4. Анатомические элементы целлюлозы содержат лубяные волокна, паренхимные клетки и сосуды. Средняя длина волокна составляет 0.70 мм, а средняя ширина волокна – 20.4 мкм. По фракционному составу и размерам волокон полученную целлюлозу следует отнести к коротковолокнистым полуфабрикатам.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2022

Плешкова, Ольга Геннадьевна | Теплякова, Тамара Владимировна | Щербаков, Дмитрий Николаевич | Колосов, Петр Владимирович | Базарнова, Наталья Григорьевна

В статье приведены результаты исследований по биодеструкции компонентов лигноцеллюлозных субстратов при культивировании мицелия грибов Pleurotus ostreatus. Цель исследования –  изучение влияния базидиальных грибов P. ostreatus на ароматическую и углеводную составляющую растительного сырья. Для достижения этой цели в работе исследован компонентный состав растительного сырья на содержание лигнина, целлюлозы, легко- и трудногидролизуемых полисахаридов. Анализ структурных компонентов проводился по общепринятым в химии растительного сырья методикам в пересчете на абсолютно сухое сырье.Химический анализ субстратов показал, что в первую очередь биоконверсии подвергаются трудногидролизуемые полисахариды растительного сырья (для соломы пшеницы – на 15.25%, для лузги подсолнечника – на 10.55%, для осины древесины – на 17.54%). На основании этих данных можно предположить, что на однолетних растениях лигнин полностью не деструктирует, вследствие чего скорость роста грибов увеличивается на 2.5%. | The aim of the study was to study the effect of basidiomycetes on the aromatic and carbohydrate components of plant materials under the influence of the mycelium of the Pleurotus ostreatus fungus. To achieve this goal, we carried out a component analysis of the initial plant raw materials and raw materials after exposure to the mycelium of the basidiomycete.The moisture content in the raw material was determined, and the analysis of the content of: lignin, cellulose, easily and difficultly hydrolysable polysaccharides was carried out. The quantitative analysis of the structural components of plant raw materials was carried out according to the methods generally accepted in the chemistry of plant raw materials, in terms of absolutely dry raw materials.Chemical analysis of substrates showed that polysaccharides undergo bioconversion in the first place; difficultly hydrolyzable polysaccharides underwent biodegradation to a greater extent. It can be concluded that lignin does not completely destroy lignin on annual plants, as a result of which the growth and productivity of mushrooms increases.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2022

Кострюков, Сергей Геннадьевич | Малов, Никита Александрович | Мастерова, Юлия Юрьевна | Матякубов, Хусаин Бахрамович | Конушкин, Иван Александрович | Саврасов, Константин Викторович | Пыненков, Александр Алексеевич | Хлучина, Наталья Александровна

A methodical approach for quantitative determination of lignin and cellulose in plant materials by midinfrared FT-IR spectroscopy using the suspension method in tablets with KBr was proposed. For the prepared model binary mixtures of pure cellulose and lignin a direct correlation was achieved between the concentration and intensity of the analytical absorption bands of lignin (1508–1512 cm-1) and cellulose (1059–1061 cm-1). Based on the obtained intensity / concentration dependences formulas were derived that allow calculating the content of lignin and cellulose. The proposed method was tested on a wide range of plant biomass samples: 9 wood samples and 11 samples of agro-processing wastes. A good suitability of the proposed method for the quantitative determination of lignin was shown; the deviation from the literature data was no more than 1%. However, the proposed method was not suitable for the determination of cellulose since it didn't take into account the contribution of hemicellulose and extractive substances in the absorption band of 1059–1061 cm-1, which resulted in greatly overestimated results of cellulose content determination. | Предложен методический подход для количественного определения лигнина и целлюлозы в растительных материалах методом ИК-спектроскопии в среднем инфракрасном диапазоне с использованием метода взвесей в таблетках с KBr. Для реализации этого метода были приготовлены двойные смеси, состоящие из целлюлозы и лигнина, в различном массовом соотношении, на основании которых были построены калибровочные графики, отражающие зависимость интенсивности аналитических полос поглощения лигнина (1508–1512 см-1) и целлюлозы (1059–1061 см-1) от их содержания в смесях. На основе полученных зависимостей интенсивность/концентрация выведены формулы, позволяющие по интенсивности аналитических полос поглощения рассчитать содержание лигнина и целлюлозы. Предложенная методика апробирована на широком круге образцов растительной биомассы: 9 образцов древесины и 11 образцов отходов переработки сельскохозяйственной продукции. Показана хорошая пригодность предлагаемого метода для количественного определения лигнина, отклонение от литературных данных составило не более 1%. Однако в предлагаемом варианте метод оказался непригоден для определения целлюлозы, так как не учитывал вклад гемицеллюлозы и экстрактивных веществ в полосу поглощения 1059–1061 см-1, следствием чего явились сильно завышенные результаты определения содержания целлюлозы.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

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