Oдержання мiкрoкристалiчнoї целюлoзи з кoнoпляних вoлoкoн
| dc.contributor.advisor | Барбаш, Валерій Анатолійович | |
| dc.contributor.author | Опольський, Валентин Олександрович | |
| dc.date.accessioned | 2019-04-11T19:30:29Z | |
| dc.date.available | 2019-04-11T19:30:29Z | |
| dc.date.issued | 2018-05 | |
| dc.description.abstracten | Master’s dissertation: p. 102, tabl. 17, fig.19, ref.41 Relevance of the theme: Ukraine does not have its own production of cellulose semi-finished products, which are needed for the production of paper and cardboard. The processing of annual plants with environmentally friendly organol solvent methods of delignification allows to obtain cellulose suitable for further chemical processing, in particular for the production of nanocellulose. Nanocellulose can be considered as a strengthening additive for improvement of paper indices and therefore in the master's dissertation the technology of obtaining nanocelulose from kenaf fibers is proposed and its influence on surface corrugation paper is investigated, which will allow to improve physical and mechanical parameters of paper-carton products and ecological safety of its production and consumption. Relationship with scientific programs, plans, themes. Some research results were obtained during the implementation of state budget research works No. 2833-p "Development and application of new environmentally safe technologies for the production of nanoceluloses, products of chemical and pharmaceutical industries from non-wood vegetable raw materials" (state registration number 0115 U 002411) and No. 2002-p " Development of cleaner technologies for obtaining composite materials on the basis of nanocellulose, microcrystalline and oxycellulose from domestic plant raw materials "(state registration number 0117 U 004265). The purpose and tasks of the study. The purpose of the master's thesis is to obtain pulp from Kenaf fibers using environmentally safe methods of delignification, development of technology for obtaining nanocellulose from organosolvent cellulose from kenaf and the use of nanocelulose in the production of one of the mass types of paper - paper for corrugation. To achieve this goal, the following tasks were set: 1. To conduct an analytical review of literature on the main characteristics of nanocelulose, methods of its manufacture and areas of use. 2. To obtain cellulose from kenaf fiber by an organosolvent method using acetic acid and hydrogen peroxide. To investigate the influence of parameters of the process of delignification of kenaf fibers with a mixture of acetic acid and hydrogen peroxide and the alkaline treatment process on the quality indices of the obtained cellulose. 3. To investigate the influence of hydrolysis conditions with sulfate acid on the quality indices of nanocelulose from kenaf fibers. 4. Determine the dependence of changing the pH of the suspension of nanocelulose on the number of centrifuges and the duration of the dialysis process. 5. To investigate the influence of the duration of ultrasound processing on the quality indices of nanocelulose from kenaf fibers. 6. To prepare and examine samples of paper for corrugation using surface treatment with nanocellulose. The object of the study is the processes of obtaining organophosphate cellulose kenafa fibers, nanocellulose and investigating it as a strengthening additive to corrugation paper. Subject of research - technological parameters of the process of obtaining cellulose and nanocelulose from kenaf fibers and its use. Methods of investigation: chemical, physico-chemical and physico-mechanical methods of analysis were used to determine the chemical composition of plant material, quality indicators of kenaf fiber and cellulose. Standard techniques were used to determine the durability of the resulting paper for corrugation. To study the performance of nanocelulose films, transparency was determined using a 4802 UNICO two-beam spectrophotometer; film density is calculated, and images of scanning electron microscopy are obtained on the device REM - 106I, topographic images of nanocelulose from Kenaf fibers and its 3D projection are obtained by atomic force microscopy. To obtain mathematical dependences of indicators of organosolvent cellulose from Kenaf fiber from the basic technological parameters of its obtaining, mathematical methods of experiment planning were used. Scientific novelty of the obtained results: Cellulose from kenaf fibers is obtained by organosolvent method using a solution of acetic acid and hydrogen peroxide. The influence of parameters of the delignification process of kenaf fibers with a mixture of acetic acid and hydrogen peroxide on the quality parameters of the obtained cellulose was studied. The treatment of organosolvent cellulose from kenaf fiber was made by a solution of sodium hydroxide and the dependence of changes in the quality parameters of cellulose from kenaf fibers was determined on the temperature and duration of its processing. The hydrolysis of organosolvent cellulose with kenaf sulfate acid was carried out, the dependence of the yield, the content of ash and residual lignin on the duration of cooking was established. Ultrasound treatment of nanocelulose from Kenaf fibers was performed. The effect of changing the duration of ultrasonic processing on the transparency of nanocelulose films is investigated. The physical and chemical characteristics of cellulose nanofilms are determined. The processing of the surface of the paper for corrugation with a kenaf nanocelulose suspension and the physical and mechanical parameters of the received paper with surface application were investigated. The practical value of the results. The possibility of using kenaf fiber as a raw material for the production of cellulose suitable for the production of nanocellulose and the use of nanocelulose as a strengthening additive for corrugation paper is shown. Approbation of the results of the dissertation. The results of the work performed are presented in the theses of reports at the international scientific and practical conference of students, postgraduates and young scientists, and an article is presented in the journal included in the science-computer databases( Oпoльський В.O, Ященкo O. В., Барбаш В. А. Вплив лужнoї oбрoбки на надмoлекулярну структуру целюлoзи// Збiрник тез дoпoвiдей XIII мiжнарoднoї наукoвo-практичнoї кoнференцiї студентiв, аспiрантiв i мoлoдих вчених ”Ресурсoенергoзберiгаючi технoлoгiї та oбладнання” (29-30 листoпада 2017 р. м. Київ) / Укладач Я.М. Кoрнiєнкo. – К.: «КПI iм. Iгoря Сiкoрськoгo», 2017. – 106 c, с.67-68; Oпoльський В.O Ященкo O.В., Барбаш В. А. Oтримання нанoцелюлoзи iз вoлoкoн кенафу// Збiрник тез дoпoвiдей XIII мiжнарoднoї наукoвo-практичнoї кoнференцiї студентiв, аспiрантiв i мoлoдих вчених ”Ресурсoенергoзберiгаючi технoлoгiї та oбладнання” (2018 р. м. Київ) / Укладач Я.М. Кoрнiєнкo. – К.: «КПI iм. Iгoря Сiкoрськoгo», 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) | uk |
| dc.description.abstractuk | 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) | uk |
| dc.format.page | 104 с. | uk |
| dc.identifier.citation | Опольський В. О. Одержання мікрокристалічної целюлози з конопляних волокон : магістерська дис. : 161 Хімічні технології та інженерія / Опольський Валентин Олександрович. – Київ, 2018. – 104 с. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/27173 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.subject | волокно кенафу | uk |
| dc.subject | лужна обробка | uk |
| dc.subject | органосольвентне варіння | uk |
| dc.subject | лігнін | uk |
| dc.subject | гідроліз | uk |
| dc.subject | ультразвук | uk |
| dc.subject | наноцелюлоза | uk |
| dc.subject | папір для гофрування | uk |
| dc.subject | kenaf fiber | uk |
| dc.subject | alkaline treatment | uk |
| dc.subject | organosolvent cooking | uk |
| dc.subject | lignin | uk |
| dc.subject | hydrolysis | uk |
| dc.subject | ultrasound | uk |
| dc.subject | nanocellulose | uk |
| dc.subject | corrugating paper | uk |
| dc.subject.udc | 620.3+676.166.6 | uk |
| dc.title | Oдержання мiкрoкристалiчнoї целюлoзи з кoнoпляних вoлoкoн | uk |
| dc.type | Master Thesis | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- Opolskyi_magistr.docx
- Розмір:
- 5.46 MB
- Формат:
- Microsoft Word XML
- Опис:
- Магістерська дисертація
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 9.18 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: