Одержання, дослідження і використання наноцелюлози із волокон конопель

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorБарбаш, Валерій Анатолійович
dc.contributor.authorЗахарко, Роман Миронович
dc.date.accessioned2022-01-11T10:28:33Z
dc.date.available2022-01-11T10:28:33Z
dc.date.issued2021-12
dc.description.abstractenRelevance of the topic: The need to preserve the environment has led to the widespread use of environmentally friendly materials from natural resources. Recent scientific and technical advances in the production of new materials emphasize the importance of using industrial and agricultural waste as a source of raw materials for production processes. In particular, the reuse and recycling of waste can minimize the environmental problems associated with their accumulation. In the context of sustainable development, cellulosic fibers have attracted much attention due to the high availability and demand for renewable sources for the production of polymers with higher mechanical strength. The world pulp and paper industry is looking for ways to replace traditional raw materials for pulp production from its own possible resources. Therefore, an alternative way to solve the raw material problem is to use non-woody vegetable raw materials. Cellulose is a promising material for the production of various goods, including nanocellulose, which has unique properties such as high strength, lightness, ductility, widely used in various fields, including medicine, food industry, pulp and paper, electronics, construction, composite production materials. Connection of work with scientific programs, plans, themes. The research results were obtained in the process of state budget research work No 2301-n "Environmentally friendly technologies for processing non-woody plant raw materials into nanocellulosic composite materials for organic packaging and green flexible electronics" (state registration number 0120U102056). The purpose and objectives of the study. The aim of the master's dissertation is to obtain cellulose from hemp fibres for chemical processing by organosolv delignification and to obtain nanocellulose using sulfuric acid and the use of nanocellulose in the production of paper for food packaging on machines. To achieve this goal, the following tasks were set: 1. Conduct an analytical review of the literature on the main characteristics of 8 nanocellulose, methods of its manufacture and areas of its use. 2. To obtain cellulose from hemp fibres by organosolvent method and to investigate the quality indicators of organosolv cellulose. To analyze the influence of the duration of alkaline treatment and peracetic cooking of cellulose on the performance of pulp. 3. Investigate the influence of organosolv cellulose sulfuric acid hydrolysis conditions on nanocellulose quality indicators. Confirm the particle size of hemp nanocellulose by atomic force microscopy (AFM). 4. Make and test samples of paper for food packaging on machines with the addition of nanocellulose to its composition. The object of research is the technological process of processing hemp fibres into organosolv cellulose and nanocellulose with subsequent use in the production of paper for food packaging on machines. The subject of research is the technological parameters of the process of processing hemp fibers into organosolv cellulose and nanocellulose and the use of the obtained nanocellulose in the production of paper for food packaging. Research methods: standard chemical, physicochemical and physico-mechanical methods of analysis were used to determine the chemical composition of plant raw materials and cellulose quality indicators. Scientific novelty of the obtained results. Cellulose was obtained from hemp fibers by organosolv method and the influence of delignification process parameters on the quality indicators of the obtained cellulose was studied. The chemical composition of hemp fibres was determined, a study was conducted to determine the effect of the duration of hemp fibres processing and organosolv cooking on cellulose quality indicators. It is determined that with increasing duration of processing the content of lignin and minerals decreases, and the yield of cellulose decreases. Organosolv cellulose was treated with sulfuric acid solutions of different duration and temperature. Nanocellulose was studied by atomic force microscopy, which allowed to establish the transverse particle size in the range of 8-23 nm. Physicochemical and physico- mechanical characteristics of nanocellulose films from hemp fibres are determined. The practical significance of the results obtained. The possibility of using hemp fibres as a raw material for the production of cellulose suitable for the production of nanocellulose and its use for the production of paper for food packaging on machines is shown. Approbation of dissertation results. 1. Zakharko RM, Yashchenko OV, Barbash VA Obtaining cellulose for chemical processing from wheat straw stalks. Collection of abstracts of the XIX International Scientific and Practical Conference of Students, Postgraduates and Young Scientists "Resource and Energy Saving Technologies and Equipment" (April 28-29, 2021, Kyiv) / Compiled by Ya.M. Kornienko. - K .: "KPI them. Igor Sikorsky », 2021, p. 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.uk
dc.description.abstractukАктуальність 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. Звязок 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.uk
dc.format.page91 с.uk
dc.identifier.citationЗахарко, Р. М. Одержання, дослідження і використання наноцелюлози із волокон конопель : магістерська дис. : 161 Хімічі технології та інженерія / Захарко Роман Миронович. – Київ, 2021. – 91 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/45814
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectволокно конопельuk
dc.subjectорганосольвентна целюлозаuk
dc.subjectкислотний гідролізuk
dc.subjectультразвукова обробкаuk
dc.subjectнаноцлюлозаuk
dc.subjectпапірuk
dc.subjecthemp fiberuk
dc.subjectorganosolvent celluloseuk
dc.subjectacid hydrolysisuk
dc.subjectultrasonic treatmentuk
dc.subjectnanocelluloseuk
dc.subjectpaperuk
dc.subject.udc676.166.6+676.2uk
dc.titleОдержання, дослідження і використання наноцелюлози із волокон конопельuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Zakharko_magistr.pdf
Розмір:
2.93 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ЕТРП)
Магістерські роботи