Химия и химические технологии/6. Органическая химия

 

Доктор химических наук, доцент, Пен В. Р., аспирант Фролов С. С.

 

Сибирский Государственный Технологический Университет

 

Получение нанокристаллической целлюлозы из сырья Сибирского региона

 

Введение

 

         Нанокристаллическая целлюлоза, в настоящее время, является одним из наиболее передовых продуктов переработки древесного материала.

         Получение нанокристаллитов целлюлозы производится различными способами: гидролиз сырья, либо древесной микрокристаллической целлюлозы концентрированными минеральными кислотами [1, 2, 3] при повышенной температуре с последующей очисткой полученного продукта. Взрывной автогидролиз с последующей обработкой кислотами и щелочами, обработкой разбавленными кислотами и механической дезинтеграцией полученного продукта и т.д.

         С целью получения наноразмерных продуктов целлюлозы был осуществлен гидролиз различного целлюлозосодержащего сырья минеральными кислотами при температуре 105-110 °С.

 

Методика эксперимента

 

         Для проведения экспериментов было взято различное целлюлозосодержащее сырье, которое подвергалось гидролизу концентрированными минеральными кислотами  при температуре 105-110°С в течение 60-120 мин. После чего, полученный продукт подвергался фильтрации, промывке водой и центрифугировании для осаждения искомой фракции. Полученная таким образом суспензия подвергалась стерилизации и отправлялась на микроскопирование.

         Так же был выполнен эксперимент по получению нанкористаллитов путем гидролиза предварительно размолотого сырья разбавленными кислотами.

 

Результаты проведенного исследования и их анализ

 

         В результате проведенных экспериментов были получены суспензии нанокристаллитов целлюлозы. Установлена зависимость размера частиц нанокристаллической целлюлозы от способа гидролиза и подобранных реагентов. Показано, что устойчивость суспензий, полученных при помощи серной кислоты выше, чем у суспензий, полученных на основе соляной [4, 5].

 

Рисунок 1 − Зависимость диаметра целлюлозных наносфер от времени обработки смесью соляной и серной кислот

 

C:\Users\Exile\Desktop\Микроскопия.png

Рисунок 2 –Электрономикроскопическое изображение нанокристаллической целлюлозы

 

 

Выводы

 

         Качество и выход нанокристаллической целлюлозы зависит от состава исходного волокна и условий его гидролиза.

         Размер получаемых кристаллов нанокристаллической целлюлозы определяется продолжительностью гидролиза, температурой и концентрацией кислот.

 

Библиографический список

1.      Пат. 57212231 Япония, МКИ: C08J3/12, C08J3/12. Preparation of cellulose powder having particular shape / Miyamoto Kimito; Asahi Chemical Ind. -№ 19810624; Заявлено 24.06.1981; Опубл. 27.12.1982. - 6 с.

2.     Сарыбаева, Р. И. Реакции целлюлозы в присутствии кислот Льюиса. Реакция деструкции / Р.И. Сарыбаева, Т.В. Василькова, В.А. Афанасьев // Изв. АН Кирг. ССР. - 1979. -№ 2. - С. 42^

3.     Усманов X. У. Процесс получения микрокристаллической целлюлозы / Х.У. Усманов, А.П. Ан, А.М. Зарипова // V Всес. конф. по химии и физике целлюлозы. Тез.докл. Ташкент: УИФиХП. - 1982. - Т.2. - С. 113

4.      Araki J. Steric stabilization of a cellulose microcrystal suspension by polyethylene glycol grafting / J. Araki, M. Wada, S. Kuga // Langmuir - 2001. - V. 17.-P. 21-27.

5.      Rodriguez N. Sisal cellulose whiskers reinforced polyvinyl acetate nanocomposites / N. Rodriguez, W. Thielemans, A. Dufresne // Cellulose. - 2006. -V. 13.-P. 261-270.