Oдержання мiкрoкристалiчнoї целюлoзи з кoнoпляних вoлoкoн
Ескіз недоступний
Дата
2018-05
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Магістерська дисертація: 102 стор., 17 рис., 19, табл., першоджерел 41
Актуальність теми: В Україні відсутнє власне виробництво целюлозних напівфабрикатів, які потрібні для виробництва паперу і картону. Переробка однорічних рослин екологічно безпечними органосольвентними способами делігніфікації дозволяє одержати целюлозу, придатну для подальшої хімічної переробки, зокрема для виробництва наноцелюлози. Наноцелюлоза може розглядатися як зміцнююча добавка для покращення показників паперу і тому в магістерський дисертації запропонована технологія одержання наноцелюлози із волокон кенафу і досліджено її вплив поверхневого нанесення на папір для гофрування, що дозволить покращити фізико-механічні показники паперово-картонної продукції та екологічну безпечність її виробництва і споживання.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Деякі результати досліджень отримано в процесі виконання держбюджетних науково-дослідних робіт № 2833-п "Розробка і застосування нових екологічно безпечних технологій отримання наноцелюлози, продуктів хімічних і фармацевтичних виробництв із недеревної рослинної сировини" (номер держреєстрації 0115 U 002411) та № 2002-п «Розробка екологічно більш чистих технологій одержання композиційних матеріалів на основі наноцелюлози, мікрокристалічної та оксицелюлози із вітчизняної рослинної сировини» (номер держреєстрації 0117 U 004265).
Мета і задачі дослідження. Метою магістерської дисертації є одержання целюлози із волокон кенафу екологічно безпечними способами делігніфікації, розробка технології отримання наноцелюлози із органосольвентної целюлози із кенафу та застосування наноцелюлози у виробництві одного із масових видів паперу – паперу для гофрування.
Для досягнення вказаної мети було поставлено наступні задачі:
1. Провести аналітичний огляд літератури основних характеристик наноцелюлози, способів її виготовлення та галузей використання.
2. Одержати целюлозу із волокон кенафу органосольвентним способом з використанням оцтової кислоти і пероксиду водню. Дослідити вплив параметрів процесу делігніфікації волокон кенафу сумішшю оцтової кислоти і пероксиду водню та процесу лужної обробки на показники якості отриманої целюлози.
3. Дослідити вплив умов гідролізу сульфатною кислотою на показники якості наноцелюлози із волокон кенафу.
4. Встановити залежності зміни рН суспензії наноцелюлози від кількості центрифугувань та тривалості процесу діалізу.
5. Дослідити вплив тривалості ультразвукової обробки на показники якості наноцелюлози із волокон кенафу.
6. Виготовити та дослідити зразки паперу для гофрування з використанням поверхневої обробки наноцелюлозою.
Об’єкт дослідження – процеси одержання із волокон кенафу органосольвентної целюлози, наноцелюлози та дослідження її як зміцнююча добавка до паперу для гофрування.
Предмет дослідження – технологічні параметри процесу одержання целюлози і наноцелюлози із волокон кенафу та її використання.
Методи дослідження: для визначення хімічного складу рослинної сировини, показників якості волокна кенафу і целюлози використовували хімічні, фізико-механічні та фізико-хімічні методи аналізу. Для визначення показників міцності отриманого паперу для гофрування використовували стандартні методики. Для дослідження показників наноцелюлозних плівок визначали прозорість за допомогою двохпроменевого спектрофотометра 4802 UNІCО; щільність плівок – розрахунковим методом, а знімки скануючої електронної мікроскопії отримано на приладі РЕМ – 106І, топографічні зображення наноцелюлози з волокон кенафу та її 3D проекція отримано методом атомної силової мікроскопії, терміну стабільність досліджено за допомогою гравіметричного аналізу.
Для одержання математичних залежностей показників органосольвентної целюлози із волокон кенафу від основних технологічних параметрів її одержання використовували математичні методи планування експерименту.
Наукова новизна одержаних результатів:
Одержано целюлозу із волокон кенафу органосольвентним способом з використанням розчину оцтової кислоти і пероксиду водню. Досліджено вплив параметрів процесу делігніфікації волокон кенафу сумішшю оцтової кислоти та пероксиду водню на показники якості отриманої целюлози.
Органосольвентна целюлоза із волокон кенафу оброблялася розчином гідроксиду натрію та встановлено залежність зміни показників якості целюлози із волокон кенафу від температури та тривалості її обробки.
Проведено гідроліз органосольвентної целюлози із кенафу сульфатною кислотою, встановлено залежність виходу, вмісту золи та залишкового лігніну від тривалості варіння. Проведено ультразвукову обробку наноцелюлози із волокон кенафу. Досліджено вплив зміни тривалості ультразвукової обробки на прозорість наноцелюлозних плівок. Визначено фізико-хімічні характеристики целюлозних наноплівок.
Проведено обробку поверхні паперу для гофрування суспензією наноцелюлози із кенафу і досліджено фізико-механічні показники отриманого паперу з поверхневим нанесенням.
Практичне значення одержаних результатів. Показана можливість використання волокон кенафу як сировини для одержання целюлози, придатної для виробництва наноцелюлози та застосування наноцелюлози як зміцнююча добавка для паперу для гофрування.
Апробація результатів дисертації. Результати виконаної роботи представлені у тезах доповідей на міжнародних науково-практичної конференції студентів, аспірантів і молодих вчених та подано статтю в журнал, що входить до наукометричних баз даних.( Опольський В.О, Ященко О. В., Барбаш В. А. Вплив лужної обробки на надмолекулярну структуру целюлози// Збірник тез доповідей XІІІ міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів і молодих вчених ”Ресурсоенергозберігаючі технології та обладнання” (29-30 листопада 2017 р. м. Київ) / Укладач Я.М. Корнієнко. – К.: «КПІ ім. Ігоря Сікорського», 2017. – 106 c, с.67-68; Опольський В.О Ященко О.В., Барбаш В. А. Отримання наноцелюлози із волокон кенафу// Збірник тез доповідей XІІІ міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів і молодих вчених ”Ресурсоенергозберігаючі технології та обладнання” (2018 р. м. Київ) / Укладач Я.М. Корнієнко. – К.: «КПІ ім. Ігоря Сікорського», 2018.; V. Barbash, O. Yashchenko and V. Opolskii / Characterization of Nanocellulose Isolated from Kenaf Fibers through Organosolv Pulping, Mercerization, Acid Hydrolysis and Ultrasound// Nanoscale Research Letters)
Опис
Ключові слова
волокно кенафу, лужна обробка, органосольвентне варіння, лігнін, гідроліз, ультразвук, наноцелюлоза, папір для гофрування, kenaf fiber, alkaline treatment, organosolvent cooking, lignin, hydrolysis, ultrasound, nanocellulose, corrugating paper
Бібліографічний опис
Опольський В. О. Одержання мікрокристалічної целюлози з конопляних волокон : магістерська дис. : 161 Хімічні технології та інженерія / Опольський Валентин Олександрович. – Київ, 2018. – 104 с.