Name: Verde y bajo costo de producción de térmicamente estable y carboxilados de celulosa y nanocristales de nanofibrillas Usando altamente reciclable ácidos dicarboxílicos (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 25 s
Description: Aprende a producir nanocristales y nanofibrillas de celulosa carboxiladas y térmicamente estables usando ácidos dicarboxílicos sólidos con fácil recuperación. Este método sostenible permite reciclar los ácidos y mejora la estabilidad térmica de los nanomateriales.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Este trabajo se llevó a cabo mientras Bian, Chen y Wang estaban visitando Ph.D. estudiantes en el Servicio Forestal de Estados Unidos, Laboratorio de Productos Forestales (FPL), Madison, WI, y en el horario oficial de Zhu. Este trabajo fue parcialmente apoyado por el Departamento de Agricultura Alimentación y la Agricultura Iniciativa de Investigación (AFRI) Subvención Competitiva (núm 2011-67009-20056), la Administración Forestal del Estado de China (Proyecto Nº 2015-4-54), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Proyecto Nº 31470599), Guangzhou Proyecto Elite de China, y el Fondo de Becas de China. La financiación de estos programas hace que visitan las citas de Bian, Chen y Wang en FPL posible.

NOTA: blanqueado de pulpa kraft de eucalipto (BEP) y fibras sin blanquear pasta kraft de madera dura mezclada (UMHP) a partir de fuentes comerciales fueron utilizados como materia prima para la producción de CNC y CNF. ácidos maleico comerciales comprados fueron utilizados para la hidrólisis. condiciones de hidrólisis fueron las concentraciones de ácido de 60% en peso a 100 ° C durante 60 min y 120 ° C (sin ebullición a presión atmosférica) durante 120 min, para BEP y UMHP, respectivamente. 1. Preparación de la solución concentrada de ácido dicarboxílico <ol><li> Calor 40 mL de agua desionizada (DI) de agua en un matraz de múltiples cuello en un baño de glicerol líquido sobre una placa de calentamiento a aproximadamente 85 ° C. </li><li> Añadir ácido maleico anhidro 60 g en el matraz para preparar una solución 60% en peso con agitación magnética. El uso de las densidades de las soluciones de ácido se informó anteriormente 15, se calcula la cantidad necesaria de agua y ácido para la fabricación de la solución de ácido en la concentración de masa especificado. </li><li> Calentar la solución a la deengendrado temperatura de hidrólisis de 100 o 120 ° C (sin ebullición debido a las altas concentraciones de ácidos dicarboxílicos). </li></ol> 2. reacción de hidrólisis <ol><li> Una vez que la solución de ácido es a temperatura, añadir 10 g horno se seca (OD) de las fibras de MPA o UMHP en 80 ml de solución de ácido dicarboxílico (1,1) con agitación continua. <ol><li> Tomar una alícuota del hidrolizado ácido (aproximadamente 2 ml) al final del tiempo de reacción predeterminado de 60 min antes de terminar la hidrólisis mediante la adición de 160 ml de 80 ° C DI agua. </li></ol></li><li> Diluir 0,5 ml del hidrolizado de muestra para el azúcar y los análisis de la concentración de ácido. 15 Observa la muestra hidrolizado restante para la cristalización tiene lugar mientras arrullando a temperatura ambiente. </li><li> Separar el hidrolizado de la pulpa hidrolizada por filtración a vacío usando un papel de filtro en un embudo Buchner. NOTA: Esta separación tiene que ocurrir con bastante rapidez antes de que la temperatura desciende y ser el ácidoginebras a cristalizan de la solución. Debido a la alta fuerza iónica de la solución de ácido, de la CNC generado en la hidrólisis de aglomerado y quedarse con los residuos FCSR. Aproximadamente 80-90% del ácido se eliminará con el filtrado. </li></ol> 3. Separación CNC <ol><li> Lavar los sólidos filtrados de la sección 2 utilizando agua DI y se diluye hasta aproximadamente el 1% de sólidos totales con agua DI. Centrifugar el filtrado a 11.960 xg durante 10 min. </li><li> Decantar el sobrenadante. Repetir el proceso de lavado y filtración usando agua DI fresca hasta que el sobrenadante es turbia. La turbidez indica que la fuerza iónica de la solución se ha reducido lo suficiente para que el CNC para dispersar y empiezan a ser coloidal. </li><li> Mezclar el sobrenadante turbio con la pulpa hidrolizada reiterada (2.3). Se dializa la mezcla en una bolsa de diálisis (MWCO 14 kDa) usando agua DI hasta que la conductividad del líquido se acerca a la del agua DI. Medir la conductividad utilizando un metro de la conductancia. </li><li> Centrifugar la muestra dializada a 3.500 xg durante 10 min para obtener una dispersión CNC en la fase acuosa. Conservar la fase de precipitado, es decir, FCSR, para la producción de CNF. </li><li> Determinar el rendimiento CNC de la cantidad medida de CNC en la dispersión usando un método descrito previamente DQO 3, 18. </li></ol> 4. Producción CNF <ol><li> Determinar el rendimiento de FCSR precipitado por mediciones gravimétricas después de separar la dispersión CNC. Se seca la FCSR a 105 ° C y medir el peso seco al horno de la FCSR con respecto al peso seco inicial de la estufa de BEP o fibras UMHP utilizado. </li><li> Mecánicamente fibrilar el FCSR en suspensión de fibras de 0,5% al ​​pasar consecutivamente la suspensión 3 veces a través de una cámara de orificio de 200 micras seguido de 2 veces a través de una cámara de orificio de 87 micras, todo a 100 MPa. </li></ol> 5. Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) Imaging <ol><li> Someter a ultrasonidos aproximadamente el 0,01% en peso CNC o CNF suspensions durante 2 min. Depositar una gota de la suspensión dispersa sobre un sustrato de mica. El aire seco de la suspensión depositada a temperatura ambiente. </li><li> Tomar imágenes de AFM de los CNC secadas al aire y vibración CNFs en modo de descarga utilizando el protocolo del fabricante. Analizar las imágenes de AFM de aproximadamente 100 CNC individuales o CNFs utilizando software comercial para obtener distribuciones de diámetro y longitud. </li></ol> 6. Transformada de Fourier (FTIR mediciones inferidos) <ol><li> Utilizar un espectrofotómetro FTIR comercial con una sonda universal, atenuada total de reflexión (ATR) para analizar las muestras de control numérico y CNF resultantes junto con el BEP original y fibras UMHP para identificar grupos éster. </li><li> Registrar los espectros de absorción de las muestras en un rango de longitud de onda entre 450 - 4000 cm-1 con una resolución de 4 cm-1 y 4 exploraciones para cada muestra. </li></ol> 7. La titulación conductimétrica <ol><li> Utilice valoración conductimétrica para quantify el carboxilo contenidos de grupos de muestras el resultado de la esterificación con el ácido dicarboxílico. </li><li> Añadir CNC o CNF suspensión con 50 mg (OD) de CNC o CNFs en 120 ml de solución de NaCl 1 mM. Valorar la mezcla mediante la adición de aproximadamente 0,2 ml de solución de NaOH 2 mM a intervalos de 30 segundos. </li><li> Medir la conductividad utilizando un metro de la conductancia. Encontrar el punto de inflexión (el punto más bajo) en la curva de conductividad durante el curso de la adición de NaOH. </li><li> Calcular la cantidad de grupos carboxilo (mmol / L) en función de la NaOH consumido en relación con el punto de inflexión utilizando la siguiente ecuación en la que c es la concentración de la solución de NaOH (mol / L), V es el volumen de solución de NaOH añadido (mL ), m es la masa del CNC o CNFs en peso OD (g). <img alt="Ecuación" src="/files/ftp_upload/55079/55079eq1.jpg" /></li></ol> 8. CNC y CNF térmica Determinación de Estabilidad <ol><li> Llevar a cabo mediciones de degradación térmica de tél CNC y CNF muestras por análisis termogravimétrico (TGA). </li><li> Purgar el horno utilizando un flujo de nitrógeno de alta pureza a 20 ml / min para impedir cualquier descomposición oxidativa no deseado. Secar las muestras a 50 ° C durante 4 h antes de la prueba. Use un tamaño de muestra de 5 mg de peso seco. </li><li> Anotar el peso de la muestra como la temperatura del horno se aumenta desde temperatura ambiente hasta 600 ° C a una velocidad de calentamiento de 10 ° C / min. </li><li> Normalizar la pérdida de peso medida por el peso inicial. </li><li> Llevar a cabo ensayos de estabilidad térmica de las muestras separadas de CNC y CNF en un horno a 105 ° C. Registrar el cambio de color de las muestras después de 4 y 24 h de la fotografía convencional. </li></ol> Difracción de rayos X 9. <ol><li> Press liofilizada muestras CNC o CNF a 180 MPa para hacer pastillas como se describió anteriormente. 5 Llevar a cabo gran angular medidas de difracción de rayos X de la pastilla utilizando radiación Cu-Ka en un difractómetro de rayos X en el rango 2θ los 10 - 38° en pasos de 0,02 °. </li><li> Calcular el índice de cristalinidad (CRI) de una pastilla utilizando el método Segal 19 (sin base de línea de sustracción). </li></ol>

<ol><li>Giese, M., Blusch, L. K., Khan, M. K., MacLachlan, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+Materials+from+Cellulose-Derived+Liquid-Crystal+Templates%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int+Ed%22%5BJournal%5D)">Functional Materials from Cellulose-Derived Liquid-Crystal Templates.</a> Angew Chem Int Ed. 54 (10), 2888-2910 (2015).</li>
<li>Zhu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wood-Derived+Materials+for+Green+Electronics%2C+Biological+Devices%2C+and+Energy+Applications+%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Wood-Derived Materials for Green Electronics, Biological Devices, and Energy Applications .</a> Chem. Rev. , (2016).</li>
<li>Wang, Q. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Approaching+zero+cellulose+loss+in+cellulose+nanocrystal+%28CNC%29+production%3A+recovery+and+characterization+of+cellulosic+solid+residues+%28CSR%29+and+CND%5BTitle%5D)+AND+%22Cellulose%22%5BJournal%5D)">Approaching zero cellulose loss in cellulose nanocrystal (CNC) production: recovery and characterization of cellulosic solid residues (CSR) and CND.</a> Cellulose. 19 (6), 2033-2047 (2012).</li>
<li>Hamad, W. Y., Hu, T. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure-process-yield+interrelations+in+nanocrystalline+cellulose+extraction%5BTitle%5D)+AND+%22Can+J+Chem+Eng%22%5BJournal%5D)">Structure-process-yield interrelations in nanocrystalline cellulose extraction.</a> Can J Chem Eng. 88 (3), 392-402 (2010).</li>
<li>Chen, L. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tailoring+the+yield+and+characteristics+of+wood+cellulose+nanocrystals+%28CNC%29+using+concentrated+acid+hydrolysis%5BTitle%5D)+AND+%22Cellulose%22%5BJournal%5D)">Tailoring the yield and characteristics of wood cellulose nanocrystals (CNC) using concentrated acid hydrolysis.</a> Cellulose. 22 (3), 1753-1762 (2015).</li>
<li>Mukherjee, S. M., Woods, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((X-ray+and+electron+microscope+studies+of+the+degradation+of+cellulose+by+sulphuric+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Biochim+Biophys+Acta%22%5BJournal%5D)">X-ray and electron microscope studies of the degradation of cellulose by sulphuric acid.</a> Biochim Biophys Acta. 10 (4), 499-511 (1953).</li>
<li>Camarero Espinosa, S., Kuhnt, T., Foster, E. J., Weder, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isolation+of+thermally+stable+cellulose+nanocrystals+by+phosphoric+acid+hydrolysis%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Isolation of thermally stable cellulose nanocrystals by phosphoric acid hydrolysis.</a> Biomacromolecules. 14 (4), 1223-1230 (2013).</li>
<li>Yu, H. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+extraction+of+thermally+stable+cellulose+nanocrystals+with+a+high+yield+of+93%25+through+hydrochloric+acid+hydrolysis+under+hydrothermal+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Chem%2C+A%22%5BJournal%5D)">Facile extraction of thermally stable cellulose nanocrystals with a high yield of 93% through hydrochloric acid hydrolysis under hydrothermal conditions.</a> J Mater Chem, A. 1 (12), 3938-3944 (2013).</li>
<li>Leung, A. C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristics+and+properties+of+carboxylated+cellulose+nanocrystals+prepared+from+a+novel+one-step+procedure%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Characteristics and properties of carboxylated cellulose nanocrystals prepared from a novel one-step procedure.</a> Small. 7 (3), 302-305 (2011).</li>
<li>Saito, T., Isogai, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TEMPO-mediated+oxidation+of+native+cellulose.+The+effect+of+oxidation+conditions+on+chemical+and+crystal+structures+of+the+water-insoluble+fractions%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">TEMPO-mediated oxidation of native cellulose. The effect of oxidation conditions on chemical and crystal structures of the water-insoluble fractions.</a> Biomacromolecules. 5 (5), 1983-1989 (2004).</li>
<li>Yang, H., Chen, D. Z., van de Ven, T. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+characterization+of+sterically+stabilized+nanocrystalline+cellulose+obtained+by+periodate+oxidation+of+cellulose+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Cellulose%22%5BJournal%5D)">Preparation and characterization of sterically stabilized nanocrystalline cellulose obtained by periodate oxidation of cellulose fibers.</a> Cellulose. 22 (3), 1743-1752 (2015).</li>
<li>Huang, Y. B., Fu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrolysis+of+cellulose+to+glucose+by+solid+acid+catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chem%22%5BJournal%5D)">Hydrolysis of cellulose to glucose by solid acid catalysts.</a> Green Chem. 15 (5), 1095-1111 (2013).</li>
<li>Shimizu, K. I., Satsuma, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+a+rational+control+of+solid+acid+catalysis+for+green+synthesis+and+biomass+conversion%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+%26+Environ+Sci%22%5BJournal%5D)">Toward a rational control of solid acid catalysis for green synthesis and biomass conversion.</a> Energy & Environ Sci. 4 (9), 3140-3153 (2011).</li>
<li>Wang, Q. Q., Zhu, J. Y., Considine, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+and+optically+transparent+films+prepared+using+cellulosic+solid+residue+%28CSR%29+recovered+from+cellulose+nanocrystals+%28CNC%29+production+waste+stream%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mater+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Strong and optically transparent films prepared using cellulosic solid residue (CSR) recovered from cellulose nanocrystals (CNC) production waste stream.</a> ACS Appl Mater Interfaces. 5 (7), 2527-2534 (2013).</li>
<li>Chen, L. H., Zhu, J. Y., Baez, C., Kitin, P., Elder, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+thermal-stable+and+functional+cellulose+nanocrystals+and+nanofibrils+produced+using+fully+recyclable+organic+acids%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chem%22%5BJournal%5D)">Highly thermal-stable and functional cellulose nanocrystals and nanofibrils produced using fully recyclable organic acids.</a> Green Chem. 18, 3835-3843 (2016).</li>
<li>Fischer, E., Speier, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Darstellungder+der+Ester%5BTitle%5D)+AND+%22Chemische+Berichte%22%5BJournal%5D)">Darstellungder der Ester.</a> Chemische Berichte. 28 (3), 3252-3258 (1895).</li>
<li>Allen, T. C., Cuculo, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellulose+derivatives+containing+carboxylic+acid+groups%5BTitle%5D)+AND+%22J+Polym+Sci%3A+Macromol+Rev%22%5BJournal%5D)">Cellulose derivatives containing carboxylic acid groups.</a> J Polym Sci: Macromol Rev. 7 (1), 189-262 (1973).</li>
<li>Wang, Q. Q., Zhao, X. B., Zhu, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetics+of+strong+acid+hydrolysis+of+a+bleached+kraft+pulp+for+producing+cellulose+nanocrystals+%28CNCs%29%5BTitle%5D)+AND+%22Ind+Eng+Chem+Res%22%5BJournal%5D)">Kinetics of strong acid hydrolysis of a bleached kraft pulp for producing cellulose nanocrystals (CNCs).</a> Ind Eng Chem Res. 53 (27), 11007-11014 (2014).</li>
<li>Segal, L., Creely, J. J., Martin, A. E., Conrad, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+empirical+method+for+estimating+the+degree+of+crystallinity+of+native+cellulose+using+the+X-ray+diffractometer%5BTitle%5D)+AND+%22+Text+Res+J%22%5BJournal%5D)">An empirical method for estimating the degree of crystallinity of native cellulose using the X-ray diffractometer.</a> Text Res J. 29 (10), 786-794 (1959).</li>
</ol>

Chen y Zhu son co-inventores de una solicitud de patente de EE.UU. con ácidos dicarboxílicos para la producción de CNC y CNF.

Cuanto más gruesa diámetros CNC de las muestras de control numérico de la hidrólisis de ácido maleico resultaron en una proporción moderada de aspecto promedio 7,24 y 8,53, para el CNC de BEP y UMHP, respectivamente, a pesar de sus grandes longitudes como se discutió anteriormente. El CNFs tenía una longitud mayor y un diámetro más delgado, lo que resultó en una relación de aspecto grande de 13,9 y 19,0, para el CNC de BEP y UMHP, respectivamente, ambos mayores que sus respectivas CNC. Es posible utilizar la fibrilación...

El desarrollo económico sostenible requiere no sólo el uso de materias primas que son renovables y biodegradables, sino también utiliza las tecnologías de fabricación respetuosos con el medio ambiente verde y para producir una variedad de productos biológicos y bioquímicos de estas materias primas renovables. Nanomateriales celulosa, tales como nanocristales de celulosa (CNC) y nanofibrillas de celulosa (CNF), producidos a partir de lignocelulosas renovables son biodegradables y tienen propiedades mecánicas y ópticas únicas adecuadas para el desarrollo de una gama de bioproductos 1, 2. Desafortunadamente, las tecnologías existentes para la producción de nanomateriales de celulosa son o bien de energía intensiva utilizando fibrilación mecánica pura o ambientalmente insostenible debido a la no reciclado o reciclaje insuficiente de productos químicos de procesamiento, tales como cuando se utiliza el proceso de hidrólisis ácido mineral concentrado 3-8 o de oxidación métodos 9- 11. Además, los métodos de oxidación también pueden producir compo ambientalmente tóxicosondos por reacción con lignocelulósico. Por lo tanto, el desarrollo de tecnologías de fabricación verde para la producción de nanomateriales de celulosa es de importancia crítica para hacer un uso completo del material abundante y renovable - lignocelulósico. El uso de la hidrólisis ácida para disolver hemicelulosa y despolimerizar celulosa es un enfoque eficaz para la producción de nanomateriales de celulosa. Ácidos sólidos se han utilizado para la producción de azúcar de la celulosa con la ventaja de facilitar la recuperación de ácido 12, 13. Estudios anteriores utilizando ácidos minerales concentrados indicaron que una concentración de ácido menor rendimiento mejorado CNC y cristalinidad 3, 5. Esto sugiere que un ácido fuerte puede dañar los cristales de celulosa, mientras que una hidrólisis ácida suave podría mejorar las propiedades y rendimiento de los nanomateriales de celulosa a través del enfoque de la producción integrada y CNC con CNF 3, 14. Aquí documentamos un método que utiliza la hidrólisis sólidos ácidos dicarboxílicos se concentró para Produce CNC junto con CNF 15. Estos ácidos dicarboxílicos tienen baja solubilidad a temperaturas bajas o ambiente, y por lo tanto se pueden recuperar fácilmente a través de la tecnología de cristalización maduro. También tienen una buena solubilidad a temperaturas elevadas que facilita la hidrólisis ácida concentrada sin hervir o el uso de recipientes a presión. Puesto que estos ácidos también tienen un pKa superior a ácidos minerales típicos usados ​​para la producción de CNC, su uso da como resultado buena cristalinidad CNC, y a pesar de menores rendimientos de CNC, con una cantidad sustancial de fibrosa residuo sólido celulósico (FCSR o fibras parcialmente hidrolizados) restantes debido a despolimerización de celulosa incompletos. El FCSR se puede utilizar para producir CNF través de fibrilación mecánica posterior utilizando entradas de baja energía. Por lo tanto, la pérdida de la celulosa en azúcares es mínima en comparación con el uso de ácidos minerales. Es bien conocido que los ácidos carboxílicos pueden esterificar celulosa a través de Fisher-Speier esterificación 16. La aplicación de ácidos dicarboxílicos a la celulosa puede resultar en semi-ácido ésteres no reticulado 17 (o carboxilación), para producir carboxilado CNC y CNF como hemos demostrado previamente 15. El método documentado aquí puede producir carboxilado y térmicamente estable CNF y CNC, que también es altamente cristalino a partir de pastas blanqueadas o no, ya sea al tiempo que la recuperación química relativamente simple y alta y el uso de insumos de baja energía.

<table><tbody><tr><td>Pulpa de eucalipo blanqueada&nbsp;</td><td>Celulosa</td><td></td><td></td>Aracruz</tr><tr><td>Pulpa kraft de madera dura mixta sin blanquear&nbsp;</td><td>Papel Internacional&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ácido maleico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M0375-1KG/CAS110-16-7</td><td>Polvo; ensayo: 99.0% (HPLC)</td></tr><tr><td>Glicerol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G5516-4L/CAS56-81-5</td><td></td></tr><tr><td>Hidróxido de sodio</td><td>Fisher Scientific</td><td>S318-500/CAS1310-73-2, 497-19-8</td><td>Certificado ACS</td></tr><tr><td>Cloruro de sodio</td><td>Mallinckrodt</td><td>7581-12/CAS7647-14-5</td><td>Cristal,AR</td></tr><tr><td>Cupriethylenediamine solución</td><td>GFS Chemicals</td><td>E32103-1L/CAS14552-35-3</td><td>1 M, para la determinación de la viscosidad de la solución de las pulpas</td></tr><tr><td>Acetona</td><td>Fisher Scientific</td><td>A18-500/CAS67-64-1</td><td>Certificado ACS</td></tr><tr><td>Accu-TestTM Viales para pruebas de DQO</td><td>Bioscience,Inc.</td><td>01-215-28 Pruebas de</td><td>DQO para 20 a 900&nbsp; mg/L concentración de rango estándar</td></tr><tr><td>Placa calefactora</td><td>Modo IKA</td><td></td><td>: C-MAD HS7 digital</td></tr><tr><td>Barra agitadora magnética</td><td>ACE Glass</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pyrex matraz de fondo redondo de tres cuellos</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>CLS4965B500-1EA</td><td></td></tr><tr><td>Tubo de diálisis membrana de celulosa</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D9402-100FT</td><td>Corte de peso molecular típico = 14.000 kDa</td></tr><tr><td>Desechable platos de aluminio</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z154857-1PAK</td><td>Circles, 60 mm</td></tr><tr><td>Desintegrador</td><td>Testing Machines Inc.(TMI)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microfluidizador</td><td>Microfluidics Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonicator</td><td>Qsonica LLC.</td><td></td><td>Modo: 3510R-MT, 50-60&nbsp; Hz, 180&nbsp; Analizador</td></tr><tr><td>de potencial W Zeta</td><td>Brookhaven Instruments Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>FTIR</td><td>PerkinElmer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Valorador conductométrico</td><td>Yellow Springs Instrument (YSI)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Analizador TGA</td><td>PerkinElmer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Difractómetro de rayos X</td><td>Bruker Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AFM imging&nbsp;</td><td>Taller AFM Imagen</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SEM</td><td>Carl Zeiss</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

verde y bajo costo de producción de térmicamente estable y carboxilados de celulosa y nanocristales de nanofibrillas usando altamente reciclable ácidos dicarboxílicos

Green and Low-cost Production of Thermally Stable and Carboxylated Cellulose Nanocrystals and Nanofibrils Using Highly Recyclable Dicarboxylic Acids

Aquí demostramos potencialmente bajo coste y producciones verdes de nanocristales altos térmicamente estables y carboxilados de celulosa (los CNC) y nanofibras (CNF) de celulosa blanqueada de eucalipto (BEP) y fibras sin blanquear pasta kraft de madera dura mezclada (UMHP) usando ácidos dicarboxílicos sólidos altamente reciclable. condiciones de operación típicas fueron las concentraciones de ácido de 50 - 70% en peso a 100 ° C durante 60 min y 120 ° C (sin ebullición a presión atmosférica) durante 120 min, para BEP y UMHP, respectivamente. Los CNC resultantes tienen una temperatura de degradación térmica más alta que sus fibras de alimentación correspondientes y contenido de grupos ácido carboxílico 0,2-0,4 mmol / g. La baja resistencia (alto pKa cercanos 1.0 - 3.0) de ácidos orgánicos también dio lugar a CNC con dos longitudes más largas de aproximadamente 239 - 336 nm y una mayor cristalinidad de los CNC producido usando ácidos minerales. la pérdida de la celulosa en azúcar era mínima. Fibrosa celulósica residuo sólido (FCSR) de la hidrólisis de ácido dicarboxílico se utilizó paraproducir CNFs carboxilados través de la fibrilación mecánica posterior con bajo aporte de energía.

Imágenes de AFM típicos de la CNC y CNF de BEP y UMHP junto con correspondientes imágenes de SEM de las fibras hidrolizados ácidos de alimentación se muestran en las figuras 1 y 2. Las imágenes muestran claramente las reducciones sustanciales de la longitud de la fibra por hidrólisis ácida con un cambio mínimo en diámetros de las fibras (comparando con la figura 1a 1b, 2a y 2b con). La longitud de la fibra más corta se ...

Aquí se demuestra un método novedoso para las producciones ecológicas y sostenibles de nanocristales de alta estabilidad térmica y carboxilados de celulosa (CNC) y nanofibras (CNF) utilizando ácidos dicarboxílicos sólidos altamente reciclables.

Verde y bajo costo de producción de térmicamente estable y carboxilados de celulosa y nanocristales de nanofibrillas Usando altamente reciclable ácidos dicarboxílicos

Here we demonstrate potentially low cost and green productions of high thermally stable and carboxylated cellulose nanocrystals (CNCs) and nanofibrils ...

El objetivo general de este procedimiento es demostrar la producción integrada de nanocristales de celulosa carboxilados, térmicamente estables, con nanofibrillas de celulosa a partir de materias primas celulósicas utilizando ácidos dicarboxílicos sólidos con fácil recuperación de ácidos. Este método nos ayuda a responder a la pregunta de cómo producir con nanomateriales. Las principales ventajas de esta técnica es que los resultados de los materiales son igualmente muy estables, carboxilados, y los ácidos que utilizamos se pueden reciclar fácilmente, por lo tanto, para lograr una estabilidad uniforme.Para comenzar el procedimiento, coloque 40 ml de agua desionizada y una barra de agitación magnética en un matraz de tres cuellos y fondo redondo. Calienta el agua a 85 grados centígrados con un baño de glicerol líquido. A continuación, añada 60 g de ácido maleico anhidro al matraz y revuelva hasta que se disuelva por completo para obtener una solución de ácido moleico del 60 por ciento en peso.Calienta la solución a 100 grados centígrados mientras revuelves. A continuación, añade 10 g de pulpa kraft de eucalipto blanqueada y secada al horno, y remueve la mezcla durante una hora para

green-low-cost-production-thermally-stable-carboxylated-cellulose

Research

Investigación

JoVE Journal

Chemistry

Química

Fuente: Arias, S. L., et al. Fabricación de una nanocelulosa bacteriana magnética funcionalizada con nanopartículas de óxido de hierro.  J. Vis. Exp. (2016).Este vídeo demuestra la producción de nanocelulosa mediante el cultivo de bacterias productoras de celulosa en un medio nutritivo que contiene manitol. Las bacterias metabolizan el manitol en glucosa, que luego se polimeriza y extruye como cadenas de glucano que cristalizan en láminas de celulosa, formando una matriz tridimensional en la...

Preparación de películas bacterianas de nanocelulosa a partir de bacterias productoras de celulosa

El objetivo de esta investigación fue formar tejido de la pared celular vegetal sintético usando asamblea capa por capa de fibrillas nanocellulose y aislada lignina montado a partir de suspensiones acuosas diluidas. Se han usado técnicas de medición de la superficie de la microbalanza de cristal de cuarzo y microscopía de fuerza atómica para monitorizar la formación del material nanocompuesto de polímero-polímero.

Hacia Biomimicking Madera: Fabricada en monobloque películas de nanocellulose, lignina, y una Policatión sintético

Se presenta un nuevo método de fabricación de preformas de fibras naturales cortas rígidas y robustas usando un proceso de fabricación de papel. Celulosa bacteriana actúa simultáneamente como aglutinante para las fibras sueltas y proporciona rigidez a las preformas de fibra. Estas preformas puede ser infundido con una resina para producir materiales compuestos jerárquicos realmente verdes.

Fabricación De robustos Fibra Natural Preformas Utilizando bacteriana celulosa como Carpeta

Se han detallado esquemas de síntesis para preparar nanopartículas peludas altamente estables a base de fibra de madera y biopolímeros funcionales basados en celulosa.

Altamente estable, funcional Hairy nanopartículas y biopolímeros con fibras de madera: Hacia Nanotecnología Sostenible

Se presenta un método de síntesis para los aerogeles compuestos de paladio bioplantillados con celulosa. Los materiales de aerogel compuesto resultantes ofrecen potencial para aplicaciones de catálisis, detección y almacenamiento de gas hidrógeno.

Método de síntesis para la celulosa nanofibra Biotemplated Palladium Composite Aerogels

OrganoCat es un método para el pretratamiento y fraccionamiento de lignocelulosa en condiciones suaves en lignina, azúcares fermentables y pulpa de celulosa. En un sistema de disolvente bifásico biogénico de agua y 2-metiltetrahidrofurano con ácido 2,5-furancarboxílico como catalizador, los productos OrganoCat se separan in situ para una recuperación directa del producto.

Fraccionamiento de biomasa lignocelulósica mediante el proceso OrganoCat

Aquí se describe un ejemplo de un enfoque de circuito cerrado hacia una economía circular de materiales. Se presenta todo un ciclo sostenible donde los poliésteres semiaromáticos de base biológica se diseñan mediante polimerización, despolimerización y luego se repolimerizan con solo ligeros cambios en sus rendimientos o propiedades finales.

Diseñado para el reciclaje molecular: un polímero de origen biológico semiaromático derivado de la lignina

Este protocolo presenta un método fácil y barato de formar esferas bacterianas de celulosa (BC). Este biomaterial puede funcionar como un medio de encapsulación para materiales sólidos, incluyendo biocarbón, esferas de polímeros y residuos mineros.

Esferas bacterianas de celulosa que encapsulan materiales sólidos

Este protocolo destaca un método para evaluar rápidamente la biocompatibilidad de una tinta de biomaterial de hidrogel compuesto de nanocelulosa cristalina (CNC)/agarosa con mastocitos derivados de la médula ósea de ratón en términos de viabilidad celular y expresión fenotípica de los receptores de la superficie celular, Kit (CD117) y receptor IgE de alta afinidad (FcεRI).

Fabricación de una tinta de biomaterial de agarosa incrustada en nanocelulosa cristalina para el cultivo de mastocitos derivados de la médula ósea

Describimos metodologías novedosas y sencillas de síntesis y caracterización de micro y submicrónicas de lignina biocompatibles. Estas formulaciones proporcionan un enfoque fácil para la utilización del heteropolímero, así como una alternativa para el diseño racional de matrices portadoras multifuncionales con potencial aplicabilidad en biomedicina, tecnología farmacéutica e industria alimentaria.

Síntesis, caracterización, encapsulación y medición del potencial de liberación de nuevas partículas micro/submicrónicas de lignina alcalina

Aprende a producir nanocristales y nanofibrillas de celulosa carboxiladas y térmicamente estables usando ácidos dicarboxílicos sólidos con fácil recuperación. Este método sostenible permite reciclar los ácidos y mejora la estabilidad térmica de los nanomateriales.

Verde y bajo costo de producción de térmicamente estable y carboxilados de celulosa y nanocristales de nanofibrillas Usando altamente reciclable ácidos dicarboxílicos (Video) | JoVE Journal

Verde y bajo costo de producción de térmicamente estable y carboxilados de celulosa y nanocristales de nanofibrillas Usando altamente reciclable ácidos dicarboxílicos

Explorar más videos