Extraction of organosolv pulp and production of nanocellulose from hemp fibres

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorBarbash, V. A.
dc.contributor.authorYashchenko, O. V.
dc.contributor.authorYakymenko, O. S.
dc.contributor.authorZakharko, R. M.
dc.date.accessioned2023-08-09T16:57:31Z
dc.date.available2023-08-09T16:57:31Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractBackground. The use of cellulose and nanocellulose instead of synthetic polymers makes it possible to improve the consumer properties and environmental friendliness of composite materials. Therefore, the development of technologies for the production of organosolv pulp and nanocellulose from plant raw materials, in particular from hemp fibres, is an urgent scientific and practical problem. Objective. The purpose of the paper is to obtain pulp from hemp fibres by the peracetic method and to study the effect of the concentration of sulfuric acid and the temperature of hydrolysis of organosolv pulp on the quality parameters of hemp nanocellulose. Methods. Treatment of hemp fibres was performed in two stages: alkaline extraction and organosolv cooking at a temperature of 97 ± 2 °C. Nanocellulose was obtained by hydrolysis with a solution of sulfuric acid of various concentra tions. The resulting nanocellulose was examined by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and atomic force microscopy (AFM). Results. Organosolv hemp pulp with a residual lignin content of 0.16% and an ash content of 0.08% was obtained. The nanocellulose particles obtained from it had a transverse size of 8–36 nanometers and a length of several micrometers. Nanocellulose films had high mechanical properties: density up to 1.54 g/cm3 and tensile strength up to 60 MPa. Conclusions. Carrying out thermochemical treatment of hemp fibres in two stages makes it possible to obtain pulp with a minimum residual content of lignin and minerals, which is suitable for the production of nanocellulose. Nanocellulose has been successfully isolated from organosolv hemp pulp by acid hydrolysis. Subsequent ultrasonic treatment allows obtaining a stable nanocellulose gel with high mechanical properties.uk
dc.description.abstractotherПроблематика. Застосування замість синтетичних полімерів целюлози та наноцелюлози дає можливість покращити споживчі властивості та екологічність композитних матеріалів. Тому розробка технологій отримання з рослинної сировини, зокрема волокон конопель, органосольвентної целюлози та наноцелюлози є актуальною науково-практичною проблемою. Мета дослідження. Отримати целюлозу з волокон конопель пероцтовим методом та вивчити вплив концентрації сульфатної кислоти та температури гідролізу органосольвентної целюлози на показники якості конопляної наноцелюлози. Методика реалізації. Обробку волокон конопель виконували в дві стадії: лужна екстракція й органосольвентне варіння за температури 97 ± 2 °C. Наноцелюлозу отримували шляхом гідролізу органосольвентної целюлози розчином сульфатної кислоти різної концентрації. Отриману наноцелюлозу досліджували методами скануючої електронної мікроскопії (СЕМ), інфрачервоної спектроскопії з Фур’є перетворенням (FTIR), атомною силовою мікроскопією (AFM). Результати дослідження. Отримано органосольвентну конопляну целюлозу із залишковим вмістом лігніну 0,16 % і зольністю 0,08 %. Одержані з неї частинки наноцелюлози мали поперечний розмір 8–23 нанометрів і довжину до декількох мікрометрів. Наноцеллюлозні плівки мали високі механічні показники: щільність до 1,54 г/см3 і міцність на розрив до 60 МПа. Висновки. Проведення термохімічної обробки волокон конопель у два етапи дає можливість отримати целюлозу з мінімальним залишковим вмістом лігніну та мінералів, яка придатна для виробництва наноцелюлози. Наноцелюлоза була успішно виділена з органосольвентної конопляної целюлози за допомогою процесу кислотного гідролізу. Подальша ультразвукова обробка дає можливість отримати стабільний наноцелюлозний гель з високими механічними властивостями.uk
dc.description.abstractotherПроблематика. Применение вместо синтетических полимеров целлюлозы и наноцеллюлозы дает возможность улучшить потребительские свойства и экологичность композитных материалов. Поэтому разработка технологий получения из растительного сырья, в частности из волокон конопли, органосольвентной целлюлозы и наноцелюлозы является актуальной научно-практической проблемой. Цель исследования. Получить целлюлозу из волокон конопли перуксусным методом и изучить влияние концентрации серной кислоты и температуры гидролиза органосольвентной целлюлозы на показатели качества конопляной наноцеллюлозы. Методика реализации. Обработку волокон конопли производили в две стадии: щелочная экстракция и органосольвентная варка при температуре 97 ± 2 °C. Наноцеллюлозу получали путем гидролиза раствором серной различной концентрации. Полученную наноцеллюлозу исследовали методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), инфракрасной спектроскопии с Фурье-превращением (FTIR), атомной силовой микроскопией (AFM). Результаты исследования. Получена органосольвентная конопляная целлюлоза с остаточным содержанием лигнина 0,16 % и зольностью 0,08 %. Образовавшиеся в процессе гидролиза частицы наноцеллюлозы имели поперечный размер 8–23 нанометров и длину до нескольких микрометров. Наноцеллюлозные пленки обладали высокими механическими свойствами: плотностью до 1,54 г/см3 и прочностью на разрыв до 60 МПа. Выводы. Проведение термохимической обработки волокон конопли в два этапа позволяет получить целлюлозу с минимальным остаточным содержанием лигнина и минералов, которая пригодна для производства наноцеллюлозы. Наноцеллюлоза была успешно выделена из органосольвентной конопляной целлюлозы посредством процесса кислотного гидролиза. Последующая ультразвуковая обработка позволяет получить стабильный наноцеллюлозный гель с высокими механическими свойствами.uk
dc.format.pagerangePp. 83-90uk
dc.identifier.citationExtraction of organosolv pulp and production of nanocellulose from hemp fibres / V. A. Barbash, O. V. Yashchenko, O. S. Yakymenko, R. M. Zakharko // Наукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал. – 2021. – № 3(133). – С. 83–90. – Бібліогр.: 23 назви.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/kpisn.2021.3.251456
dc.identifier.orcid0000-0002-7933-6038uk
dc.identifier.orcid0000-0003-3716-8707uk
dc.identifier.orcid0000-0002-0996-8398uk
dc.identifier.orcid0000-0002-8032-4114uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/59099
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.relation.ispartofНаукові вісті КПІ: міжнародний науково-технічний журнал, № 3(133)uk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjecthemp fiberuk
dc.subjectorganosolv pulpuk
dc.subjectnanocelluloseuk
dc.subjectacid hydrolysisuk
dc.subjectволокно конопельuk
dc.subjectорганосольвентна целюлозаuk
dc.subjectнаноцелюлозаuk
dc.subjectкислотний гідролізuk
dc.subjectволокно коноплиuk
dc.subjectорганосольвентная целлюлозаuk
dc.subjectнаноцеллюлозаuk
dc.subjectкислотный гидролизuk
dc.subject.udc676.166.6 + 620.3uk
dc.titleExtraction of organosolv pulp and production of nanocellulose from hemp fibresuk
dc.title.alternativeЕкстракція органосольвентної целюлози та одержання наноцелюлози з волокон конопельuk
dc.title.alternativeЭкстракция органосольвентной целлюлозы и получение наноцелюлозы из волокон конопельuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
251456-580122-1-10-20220207.pdf
Розмір:
1.55 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
1.71 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Наукові вісті КПІ: міжнародний науково-технічний журнал, № 3(133)