Одержання, дослідження і використання наноцелюлози із волокон конопель
Вантажиться...
Дата
2021-12
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми: Необхідність збереження навколишнього середовища призвела до широкого використання екологічно чистих матеріалів із природних ресурсів. Останні науково-технічні досягнення в одержанні нових матеріалів підкреслюють важливість використання промислових і сільськогосподарських відходів як джерела сировини для виробничих процесів. Зокрема, повторне використання і переробка відходів може звести до мінімуму екологічні проблеми, пов'язані з їх накопиченням. У контексті сталого розвитку, целюлозновмісні волокна привернули велику увагу через високу доступність та попиту на поновлювані джерела для виробництва полімерів з більш високими показниками механічної міцності. Світова целюлозно-паперова промисловість шукає напрями для заміни традиційної сировини для отримання целюлози, з власних можливих ресурсів. Тому альтернативним шляхом для вирішення сировинної проблеми є використання недеревної рослинної сировини. Целюлоза є перспективним матеріалом для виробництва різноманітних товарів, зокрема наноцелюлози, яка має унікальні властивості, такі як висока міцність, легкість, пластичність, що широко використовується у різних галузях, зокрема медицині, харчовій промисловості, целюлозно-паперовій галузі, електроніці, будівництві, виробництві композиційних матеріалів.
Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Результати досліджень отримано в процесі виконання держбюджетної науково-дослідної роботи No 2301-п «Екологічно безпечні технології перероблення недеревної рослинної сировини у наноцелюлозні композиційні матеріали для органічного пакування і зеленої гнучкої електроніки» (номер держреєстрації 0120U102056).
Мета і задачі дослідження. Метою магістерської дисертації є отримання із волокон конопель целюлози для хімічного перероблення органосольвентним способом делігніфікації та отримання наноцелюлози із використанням сульфатної кислоти та застосування отриманої наноцелюлози у виробництві паперу для пакування харчових продуктів на автоматах.
Для досягнення вказаної мети було поставлено наступні задачі:
1. Провести аналітичний огляд літератури основних характеристик наноцелюлози, способів її виготовлення та галузей її використання.
2. Одержати целюлозу із волокон конопель органосольвентним способом та дослідити показники якості органосольвентної целюлози. Проаналізувати вплив тривалості лужної обробки і пероцтового варіння целюлози на показники волокнистого напівфабрикату.
3. Дослідити вплив умов гідролізу сульфатною кислотою органосольвентної целюлози на показники якості наноцелюлози. Підтвердити розмір частинок конопляної наноцелюлози методом атомної силової мікроскопії (АСМ).
4. Виготовити та дослідити зразки паперу для пакування харчових продуктів на автоматах з додаванням в його композицію наноцелюлози.
Об'єкт дослідження – технологічний процес перероблення волокон конопель у органосольвентну целюлозу і наноцелюлозу з подальшим використанням у виробництві паперу для пакування харчових продуктів на автоматах.
Предмет дослідження – технологічні параметри процесу перероблення волокон конопель у органосольвентну целюлозу і наноцелюлозу та використання отриманої наноцелюлози у виробництві паперу для пакування харчових продуктів.
Методи дослідження: для визначення хімічного складу рослинної сировини та показників якості целюлози використовували стандартні хімічні, фізико-хімічні та фізико-механічні методи аналізу.
Наукова новизна одержаних результатів. Органосольвентним способом із волокон конопель одержано целюлозу і досліджено вплив параметрів процесу делігніфікації на показники якості отриманої целюлози. Визначено хімічний склад волокон конопель, проведено дослідження з визначення впливу тривалості
обробки волокон конопель та варіння органосольвентним способом на показники якості целюлози. Визначено, що із збільшенням тривлості обробки вміст лігніну і мінеральних речовини зменшується, а вихід целюлози знижується. Проведено обробку органосольвентної целюлози розчинами сульфатної кислоти за різної тривалості та температурного режиму. Проведено дослідження наноцелюлози методом атомної силової мікроскопії, які дозволили встановити поперечний розмір частинок в діапазоні 8-23 нм. Визначено фізико-хімічні і фізико-механічні характеристики плівок наноцелюлози із волокон конопель.
Практичне значення одержаних результатів. Показана можливість використання волокон конопель як сировини для одержання целюлози, придатної для виробництва наноцелюлози, та використання її для виробництва паперу для пакування харчових продуктів на автоматах.
Апробація результатів дисертації.
1. Захарко Р. М., Ященко О. В., Барбаш В. А. Отримання целюлози для хімічного перероблення із стебел пшеничної соломи. Збірник тез доповідей XIX міжнародної наук.-практичної конференції студ., аспірантів і молодих вчених ”Ресурсо-енергозберігаючі технології та обладнання” (28-29 квітня 2021 р. м. Київ) / Укладач Я.М. Корнієнко. – К.: «КПІ ім. Ігоря Сікорського», 2021, с. 215- 219.
2. Barbash V.A, Yashchenko O.V., Gondovska A.S., Zakharko R.M.Extraction and properties of nanocellulose from hemp fibers. The International research and practice conference “Nanotechnology and nanomaterials” (NANO-2021). Abstract Book of participants of the International research and practice conference, 25 – 28 August 2021, Lviv.
3. Barbash V.A., Yaschenko O.V., Yakymenko O.S., Zakharko R.M.. Еxtraction of organosolv pulp and production nanocellulose from hemp fibres. KPI Science News, 2021, No3.
Опис
Ключові слова
волокно конопель, органосольвентна целюлоза, кислотний гідроліз, ультразвукова обробка, наноцлюлоза, папір, hemp fiber, organosolvent cellulose, acid hydrolysis, ultrasonic treatment, nanocellulose, paper
Бібліографічний опис
Захарко, Р. М. Одержання, дослідження і використання наноцелюлози із волокон конопель : магістерська дис. : 161 Хімічі технології та інженерія / Захарко Роман Миронович. – Київ, 2021. – 91 с.