Name: La production verte et à faible coût de très Recyclable acides dicarboxyliques thermostables et carboxylés Cellulose nanocristaux et nanofibrilles Utilisation (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 25 s
Description: Découvrez la production de nanocristaux et nanofibrilles de cellulose carboxylés et thermostables à partir de pulpe d'eucalyptus en utilisant des acides dicarboxyliques solides recyclables. Cette méthode verte offre une stabilité thermique améliorée.

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

Ce travail a été effectué alors que Bian, Chen et Wang étaient en visite Ph.D. les étudiants de l&#39;US Forest Service, Forest Products Laboratory (FPL), Madison, WI, et sur le temps officiel du gouvernement de Zhu. Ce travail a été partiellement financé par l&#39;USDA Agriculture and Food Research Initiative (AFRI) Subvention compétitive (n ° 2011-67009-20056), l&#39;Administration forestière chinoise (Projet n ° 2015-4-54), la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (projet n ° 31470599), Project Elite Guangzhou de Chine, et le Fonds de bourses d&#39;études en Chine. Le financement de ces programmes a procédé aux nominations visite de Bian, Chen et Wang à FPL possible.

NOTE: Blanchi eucalyptus pâte kraft (MPE) et de feuillus mélangés pâte kraft non blanchie (UMHP) des fibres provenant de sources commerciales ont été utilisés comme matière première pour la production CNC et CNF. les acides maléique commerciaux achetés ont été utilisés pour l&#39;hydrolyse. Les conditions d&#39;hydrolyse sont des concentrations d&#39;acide de 60% en poids à 100 ° C pendant 60 min et 120 ° C (pas d&#39;ébullition à la pression atmosphérique) pendant 120 minutes, pour MPE et UMHP, respectivement. 1. Préparation de la solution concentrée acide dicarboxylique <ol><li> Chaleur 40 ml d&#39;eau déionisée (DI) dans un ballon à plusieurs cols dans un bain de glycérine liquide sur une plaque chauffante à environ 85 ° C. </li><li> Ajouter 60 g d&#39;acide maléique anhydre dans le flacon pour faire une solution à 60% en poids sous agitation magnétique. En utilisant les densités des solutions d&#39;acide précédemment rapportés 15, calculer la quantité d&#39;eau nécessaire et de l&#39; acide pour la fabrication de la solution acide à la concentration de masse spécifiée. </li><li> Chauffer la solution à la dela température d&#39;hydrolyse désirée de 100 ou 120 ° C (pas d&#39;ébullition en raison des concentrations élevées d&#39;acide dicarboxylique). </li></ol> 2. Réaction Hydrolyse <ol><li> Une fois que la solution acide est à la température, ajouter 10 g étuvé (DO) de fibres ou de BEP UMHP dans une solution de 80 ml d&#39;acide dicarboxylique (1,1) sous agitation continue. <ol><li> Prélever une aliquote de l&#39;hydrolysat acide (environ 2 ml) à la fin du temps de réaction prédéterminé de 60 minutes avant de mettre fin à l&#39;hydrolyse par addition de 160 ml de 80 ° C, l&#39;eau DI. </li></ol></li><li> Diluer 0,5 ml de l&#39;échantillon d&#39;hydrolysat de sucre et analyse la concentration en acide. 15 Observer l&#39;échantillon hydrolysat restante pour la cristallisation qui se déroule tout en roucoulant à la température ambiante. </li><li> Séparer l&#39;hydrolysat de la pulpe hydrolysée par filtration sous vide en utilisant un papier filtre dans un entonnoir de Büchner. NOTE: Cette séparation doit se produire assez rapidement avant que la température baisse et l&#39;acide soitgins à cristalliser dans la solution. Raison de la grande force ionique de la solution d&#39;acide produite dans l&#39;hydrolyse de l&#39;agglomérat et du CNC reste avec les résidus RSW. Environ 80 à 90% de l&#39;acide est éliminé avec le filtrat. </li></ol> 3. CNC Séparation <ol><li> Laver les solides filtrés de l&#39;article 2 à l&#39;aide de l&#39;eau DI et diluer à environ 1% de solides totaux avec de l&#39;eau DI. Centrifuger le filtrat à 11.960 xg pendant 10 min. </li><li> Décanter le surnageant. Répétez le processus de lavage et de filtration avec de l&#39;eau déminéralisée fraîche jusqu&#39;à ce que le surnageant est turbide. La turbidité indique que la force ionique de la solution a suffisamment baissé pour que la CNC pour disperser et commencer à devenir colloïdal. </li><li> Mélanger le surnageant turbide avec la pulpe hydrolysée réglée (2.3). Dialyser le mélange dans un sac de dialyse (MWCO 14 kDa) en utilisant de l&#39;eau déminéralisée jusqu&#39;à ce que la conductivité du liquide se rapproche de celle de l&#39;eau déminéralisée. Mesurer la conductivité à l&#39;aide d&#39;un appareil de mesure de la conductance. </li><li> La centrifugeuse échantillon dialyse à 3500 xg pendant 10 min pour obtenir une dispersion à commande numérique dans la phase aqueuse. Maintenir la phase précipité, à savoir, RSW, pour la production CNF. </li><li> Déterminer le rendement de la commande numérique de la quantité mesurée de CNC dans la dispersion en utilisant un procédé précédemment décrit COD 3, 18. </li></ol> 4. CNF production <ol><li> Déterminer le rendement de RSW précipitée par des mesures gravimétriques après la séparation de la dispersion CNC. Sécher RSW à 105 ° C et de mesurer le poids sec du RSW par rapport au poids sec initial de BEP ou de fibres UMHP utilisé. </li><li> Mécaniquement fibriller RSW à la suspension de fibres de 0,5% en passant consécutivement à la suspension 3 fois à travers une chambre d&#39;orifice de 200 pm puis 2 fois à travers une chambre d&#39;orifice de 87 pm, tout à 100 MPa. </li></ol> 5. Microscopie à force atomique (AFM) Imaging <ol><li> Soniquez environ 0,01% en poids CNC ou CNF suspensions pendant 2 min. Déposer une goutte de la suspension dispersée sur un substrat de mica. Sécher à l&#39;air de la suspension déposée à température ambiante. </li><li> Prenez des images AFM du CNCS séchés à l&#39;air et CNF en vibrant mode tapping en utilisant le protocole du fabricant. Analyser les images AFM d&#39;environ 100 CNCs individuels ou CNF en utilisant un logiciel commercial pour obtenir des distributions de diamètre et de longueur. </li></ol> Transformée de Fourier 6. inférées (FTIR) Mesures <ol><li> Utilisez un FTIR spectrophotomètre commercial avec un atténué-réflexion totale (ATR) sonde universelle pour analyser les échantillons résultants CNC et CNF avec le MPE original et fibres UMHP pour identifier les groupes ester. </li><li> Enregistrer les spectres d&#39;absorption des échantillons dans une gamme de longueurs d&#39;onde entre 450 - 4000 cm -1 avec une résolution de 4 cm - 1 et 4 balayages pour chaque échantillon. </li></ol> 7. conductimétrique Titration <ol><li> Utilisez titration conductimétrique à Quantifier carboxyle contenu du groupe d&#39;échantillons résultent de l&#39;estérification par l&#39;acide carboxylique. </li><li> Ajouter CNC ou CNF suspension avec 50 mg (DO) de CNCs ou CNF dans 120 ml d&#39;une solution 1 mM de NaCl. Titrer le mélange en ajoutant environ 0,2 ml de solution 2 mM de NaOH à 30 s d&#39;intervalle. </li><li> Mesurer la conductivité à l&#39;aide d&#39;un compteur de conductivité. Trouver le point d&#39;inflexion (le point le plus bas) sur la courbe de conductivité au cours de l&#39;ajout de NaOH. </li><li> Calculer la quantité de groupes carboxyle (mmol / L) sur la base du NaOH consommé par rapport au point d&#39;inflexion en utilisant l&#39;équation suivante : dans laquelle c est la concentration d&#39; une solution de NaOH (mol / L), v est le volume de solution de NaOH ajoutée (ml ), m est la masse de CNCs ou CNF en poids du diamètre extérieur (g). <img alt="Équation" src="/files/ftp_upload/55079/55079eq1.jpg" /></li></ol> 8. CNC et CNF stabilité thermique Détermination <ol><li> Effectuer des mesures de dégradation thermique de til CNC CNF échantillons par analyse thermogravimétrique (ATG). </li><li> Purger le four à l&#39;aide d&#39;un courant d&#39;azote de haute pureté à 20 mL / min afin d&#39;éviter toute décomposition par oxydation indésirable. Sécher les échantillons à 50 ° C pendant 4 h avant le test. Utilisez une taille de 5 mg de l&#39;échantillon en poids sec. </li><li> Noter le poids de l&#39;échantillon, la température du four est augmentée de la température ambiante à 600 ° C à une vitesse de 10 ° C / min de chauffage. </li><li> Normaliser la perte de poids mesurée par le poids initial. </li><li> Effectuer des tests de stabilité thermique distincts d&#39;échantillons CNC et CNF dans un four à 105 ° C. Notez le changement de couleur des échantillons après 4 et 24 h par la photographie conventionnelle. </li></ol> Diffraction 9. X-ray <ol><li> Appuyez sur lyophilisé échantillons CNC ou CNF à 180 MPa pour fabriquer des granulés comme décrit précédemment. 5 Conduite grand angle de diffraction des rayons X des mesures de la pastille en utilisant un rayonnement Cu-Ka sur un diffractomètre à rayons X dans la plage de 2θ de 10-38° par pas de 0,02 °. </li><li> Calculer l&#39;indice de cristallinité (CRI) d&#39;une pastille en utilisant la méthode Segal 19 (sans base de soustraction de la ligne). </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 et Zhu sont co-inventeurs d&#39;une demande de brevet US en utilisant des acides dicarboxyliques pour CNC et CNF production.

Les plus épais diamètres CNC des échantillons CNC à partir de l&#39;hydrolyse de l&#39;acide maléique ont donné lieu à un rapport d&#39;aspect moyen modéré 7.24 et 8.53, pour la CNCs de MPE et UMHP, respectivement, en dépit de leurs longues longueurs comme indiqué plus haut. Le CNF avait une longueur et un diamètre plus mince, ce qui a donné lieu à un grand rapport d&#39;aspect de 13,9 et 19,0, pour la CNCs de MPE et UMHP, respectivement, à la fois supérieure à leur CNCs respectif. Il est possible d&#39;utiliser la fibr...

Le développement économique durable exige non seulement en utilisant des matières premières qui sont renouvelables et biodégradables, mais utilise également des technologies de fabrication respectueux de l&#39;environnement vert et pour produire une variété de bioproduits et de produits biochimiques à partir de ces matières premières renouvelables. Nanomatériaux de cellulose, tels que des nanocristaux de cellulose (CNC) et nanofibrilles de cellulose (CNF), fabriqués à partir de lignocellulose renouvelables sont biodégradables et ont des propriétés mécaniques et optiques uniques appropriées pour développer une gamme de bioproduits 1, 2. Malheureusement, les technologies existantes pour la production de nanomatériaux de cellulose sont soit à forte intensité énergétique lors de l&#39; utilisation de fibrillation mécanique pure ou écologiquement non viable en raison du non-recyclage ou de recyclage insuffisante des produits chimiques de traitement, telles que l&#39;utilisation du procédé d&#39;hydrolyse acide minéral concentré 3-8 ou oxydation méthodes 9- 11. En outre, des procédés d&#39;oxydation peuvent également produire des Compo toxiques pour l&#39;environnementunds par réaction avec lignocellulose. Par conséquent, le développement de technologies de fabrication écologiques pour la production de nanomatériaux de cellulose est très important de tirer pleinement parti de la matière abondante et renouvelable - lignocellulose. En utilisant une hydrolyse acide pour dissoudre l&#39;hémicellulose et la dépolymérisation de la cellulose est une approche efficace pour la production de nanomatériaux de cellulose. Les acides solides ont été utilisés pour la production de sucre à partir de la cellulose avec l&#39;avantage de faciliter la récupération de l&#39; acide 12, 13. Des études antérieures utilisant des acides minéraux concentrés ont indiqué qu&#39;une concentration en acide faible rendement amélioré CNC et de cristallinité 3, 5. Cela donne à penser qu&#39;un acide fort peut endommager les cristaux de cellulose tandis qu&#39;une hydrolyse acide plus doux pourrait améliorer les propriétés et le rendement des nanomatériaux de cellulose grâce à l&#39;approche de la production intégrée et CNC avec CNF 3, 14. Ici, nous documentons un procédé utilisant solide concentré d&#39;acides dicarboxyliques hydrolyse pour Produce CNC avec CNF 15. Ces acides carboxyliques ont une faible solubilité à des températures basses ou ambiantes, et par conséquent ils peuvent être facilement récupérées par la technologie de cristallisation mature. Ils ont aussi une bonne solubilité à des températures élevées qui facilite l&#39;hydrolyse acide concentré sans faire bouillir ou en utilisant des récipients sous pression. Étant donné que ces acides ont également un pKa supérieur à celui des acides minéraux typiques utilisés pour la production CNC, les résultats de leur utilisation dans une bonne cristallinité CNC, et en dépit de la baisse des rendements CNC, avec une quantité importante de fibres résidu solide cellulosique (RSW ou fibres partiellement hydrolysées) restantes en raison de incomplète dépolymérisation de la cellulose. Le FCSR peut être utilisé pour produire des CNF par fibrillation mécanique ultérieure en utilisant peu d&#39;intrants énergétiques. Par conséquent, la perte de la cellulose en sucres est minime par rapport à l&#39;utilisation d&#39;acides minéraux. Il est bien connu que les acides carboxyliques peuvent estérifier la cellulose par estérification de Fisher-Speier 16. L&#39; application d&#39; acides carboxyliques avec la cellulose peut se traduire par des esters non réticulé semi acide 17 (ou carboxylation), pour produire carboxylé CNC CNF comme nous l&#39; avons démontré 15 précédemment. La méthode documentée ici peut produire carboxylé et thermiquement stable CNF et CNC qui est également très cristallin à partir de pâtes soit blanchie ou non, tout en ayant la récupération chimique relativement simple et élevé et utilisant peu d&#39;intrants énergétiques.

<table><tbody><tr><td>Pulpe d’eucalyptus blanchie&nbsp ;</td><td>Aracruz Cellulose</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pâte kraft de bois dur mixte non blanchie&nbsp ;</td><td>International Paper&nbsp ;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acide maléique</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M0375-1KG/CAS110-16-7</td><td>Poudre ; dosage : 99.0 % (HPLC)</td></tr><tr><td>Glycérol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G5516-4L/CAS56-81-5</td><td></td></tr><tr><td>Hydroxyde de sodium</td><td>Fisher Scientific</td><td>S318-500/CAS1310-73-2, 497-19-8</td><td>Certifié ACS</td></tr><tr><td>Chlorure de sodium</td><td>Mallinckrodt</td><td>7581-12/CAS7647-14-5</td><td>Cristal, AR</td></tr><tr><td>Solution de cupriéthylènediamine</td><td>GFS Chemicals</td><td>E32103-1L/CAS14552-35-3</td><td>1 M, pour la détermination de la viscosité de la solution des pulpes</td></tr><tr><td>Acétone</td><td>Fisher Scientific</td><td>A18-500/CAS67-64-1</td><td>Certifié ACS</td></tr><tr><td>Accu-TestTM Flacons pour test de DCO</td><td>Bioscience, Inc.</td><td>01-215-28</td><td>Dépistage de la DCO pour les enfants de 20 à 900 mg/L Concentration dans la gamme standard</td></tr><tr><td>Plaque chauffante</td><td>Mode IKA</td><td></td><td>: C-MAD HS7 numérique</td>Barre</tr><tr><td>d’agitation magnétique</td><td>Verre ACE Pyrex</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fiole à trois cols à fond rond</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>CLS4965B500-1EA</td><td></td></tr><tr><td>Tube de dialyse Membrane cellulosique</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D9402-100FT</td><td>Seuil de coupure typique du poids moléculaire = 14 000 kDa</td></tr><tr><td>Jetable paraboles en aluminium</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z154857-1PAK</td><td>Cercles, désintégrateur de 60 mm</td></tr><tr><td></td><td>Machines d’essai Inc.(TMI)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microfluidizer</td><td>Microfluidics Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonicator</td><td>Qsonica LLC.</td><td></td><td>Mode : 3510R-MT, 50-60&nbsp ; Hz, 180&nbsp ; W</td></tr><tr><td>Analyseur de potentiel zêta</td><td>Brookhaven Instruments Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>FTIR</td> Titrateur conductométrique <td>PerkinElmer</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Yellow Springs Instrument (YSI)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Analyseur TGA</td><td>PerkinElmer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Diffractomètre à rayons X</td><td>Bruker Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AFM imging&nbsp ;</td><td>AFM Workshop Imagerie</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MEB</td><td>Carl Zeiss</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

la production verte et à faible coût de très recyclable acides dicarboxyliques thermostables et carboxylés cellulose nanocristaux et nanofibrilles utilisation

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

Ici, nous démontrons potentiellement faible coût et productions vertes de nanocristaux élevées thermiquement stables et carboxylés cellulose (CNCs) et nanofibrilles (CNF) de pâte blanchie d&#39;eucalyptus (MPE) et de fibres de feuillus mixtes pâte kraft non blanchie (UMHP) en utilisant dicarboxyliques hautement recyclable acides solides. Les conditions opératoires typiques sont les concentrations d&#39;acide de 50 - 70% en poids à 100 ° C pendant 60 min et 120 ° C (pas d&#39;ébullition à la pression atmosphérique) pendant 120 minutes, pour MPE et UMHP, respectivement. Les commandes numériques résultantes ont une température de dégradation thermique supérieure à celle des fibres d&#39;alimentation correspondants et la teneur en groupe acide carboxylique, 0,2 à 0,4 mmol / g. La force faible (pKa élevé de 1,0 à 3,0) d&#39;acides organiques a également entraîné CNCs avec les deux plus grandes longueurs d&#39;environ 239-336 nm, et une cristallinité supérieure à celle CNCs produite en utilisant des acides minéraux. perte de cellulose en sucre était minime. Résidu solide fibreux cellulosique (RSW) à partir de l&#39;hydrolyse acide dicarboxylique a été utilisé pourproduire CNF carboxylés par fibrillation mécanique ultérieure avec faible apport d&#39;énergie.

Images AFM typiques de la CNC et CNF de MPE et UMHP ainsi que des images MEB correspondantes des fibres hydrolysées d&#39;acide d&#39;alimentation sont présentés dans les figures 1 et 2. Les images montrent clairement les réductions substantielles de la longueur des fibres par hydrolyse acide avec des changements minimes dans des diamètres de fibres ( en comparant la figure 1a avec 1b, 2a et 2b avec). La longueur des fi...

Ici, nous démontrons une nouvelle méthode pour les productions écologiques et durables de nanocristaux très stables à la chaleur et carboxylés cellulose (CNC) et nanofibrilles (CNF) en utilisant des acides dicarboxyliques solides hautement recyclables.

La production verte et à faible coût de très Recyclable acides dicarboxyliques thermostables et carboxylés Cellulose nanocristaux et nanofibrilles Utilisation

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

L’objectif global de cette procédure est de démontrer la production intégrée de nanocristaux de cellulose carboxylés et thermiquement stables avec des nanofibrilles de cellulose à partir de matières premières cellulosiques utilisant des acides dicarboxyliques solides avec une récupération facile de l’acide. Cette méthode doit nous aider à répondre à la question de savoir comment produire avec des nanomatériaux. Les principaux avantages de cette technique sont que les résultats des matériaux sont tout aussi très stables, carboxylés, et que les acides que nous utilisons peuvent être facilement recyclés, ce qui permet d’obtenir une stabilité uniforme.Pour commencer la procédure, placez 40 ml d’eau déminéralisée et une barre d’agitation magnétique dans une fiole à trois cols à fond rond. Chauffez l’eau à 85 degrés Celsius avec un bain de glycérol liquide. Ensuite, ajoutez 60 g d’acide maléique anhydre dans le ballon et remuez jusqu’à ce qu’il soit complètement dissous pour obtenir une solution d’acide moléique à 60 % en poids.Chauffez la solution à 100 degrés Celsius en remuant. Ensuite, ajoutez 10 g de pulpe kraft d’eucalyptus blanchie et séchée au four, et remuez le mélange pendant u

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

Research

Recherche

JoVE Journal

Chemistry

Chimie

Source : Arias, S. L., et al. Fabrication d’une nanocellulose bactérienne magnétique fonctionnalisée avec des nanoparticules d’oxyde de fer.  J. Vis. Exp. (2016).Cette vidéo montre la production de nanocellulose en cultivant des bactéries productrices de cellulose dans un milieu nutritif contenant du mannitol. Les bactéries métabolisent le mannitol en glucose, qui est ensuite polymérisé et extrudé sous forme de chaînes de glucan cristallisant en feuilles de cellulose, formant une matrice...

Préparation de pellicules de nanocellulose bactériennes à partir de bactéries productrices de cellulose

L'objectif de cette recherche était de former des tissus de la paroi cellulaire végétale synthétique utilisant assemblage couche par couche de fibrilles de nanocellulose et lignine isolé assemblé à partir de suspensions aqueuses diluées. les techniques de mesure de surface de microbalance à cristal de quartz et la microscopie à force atomique ont été utilisés pour contrôler la formation du matériau nanocomposite polymère-polymère.

Vers Biomimicking Bois: Films Fabrication libre-debout de nanocellulose, lignine, et un polycation synthétique

Nous présentons une nouvelle méthode de fabrication de préformes rigides et robustes fibres naturelles courtes en utilisant un procédé de fabrication de papier. Cellulose bactérienne agit simultanément en tant que liant pour les fibres lâches et donne de la rigidité aux préformes de fibres. Ces préformes peuvent être infusées avec une résine pour produire des composites hiérarchiques vraiment verts.

Fabrication robuste préformes à fibres naturelles Utilisant bactérienne Cellulose Binder

Des schémas de synthèse pour préparer des nanoparticules poilues à base de fibres de bois très stables et des biopolymères fonctionnels à base de cellulose ont été détaillés.

Très stable, fonctionnelle Hairy Nanoparticules et biopolymères à partir de fibres de bois: Vers la nanotechnologie durable

Une méthode de synthèse pour les aérogels composites de palladium biomodèle de nanofibre de cellulose est présentée. Les matériaux composites d'aérogel résultants offrent le potentiel pour des applications de catalyse, de détection, et de stockage de gaz d'hydrogène.

Méthode de synthèse pour les aérogels composites de palladium biomodèle de nanofibre de cellulose

OrganoCat est une méthode de prétraitement et de fractionnement de la lignocellulose dans des conditions douces en lignine, sucres fermentescibles et pulpe de cellulose. Dans un système de solvant biogénique et biphasique composé d’eau et de 2-méthyltétrahydrofurane avec de l’acide 2,5-furancarboxylique comme catalyseur, les produits OrganoCat sont séparés in situ pour une récupération simple du produit.

Fractionnement de la biomasse lignocellulosique à l’aide du procédé OrganoCat

Un exemple d’approche en boucle fermée vers une économie circulaire des matériaux est décrit ici. Tout un cycle durable est présenté où les polyesters semi-aromatiques biosourcés sont conçus par polymérisation, dépolymérisation, puis repolymérisés avec seulement de légères modifications de leurs rendements ou de leurs propriétés finales.

Conçu pour le recyclage moléculaire : un polymère biosourcé semi-aromatique dérivé de la lignine

Ce protocole présente une méthode facile et peu coûteuse de formation de sphères de cellulose bactérienne (BC). Ce biomatériau peut fonctionner comme un milieu d’encapsulation pour les matériaux solides, y compris le biochar, les sphères polymères et les déchets miniers.

Sphères de cellulose bactérienne qui encapsulent des matériaux solides

Ce protocole met en évidence une méthode permettant d’évaluer rapidement la biocompatibilité d’une encre de biomatériau hydrogel composite de nanocellulose cristalline (CNC) / agarose avec des mastocytes dérivés de la moelle osseuse de souris en termes de viabilité cellulaire et d’expression phénotypique des récepteurs de surface cellulaire, Kit (CD117) et récepteur IgE à haute affinité (FcεRI).

Fabrication d’une encre de biomatériau d’agarose incorporée de nanocellulose cristalline pour la culture de mastocytes dérivés de la moelle osseuse

Nous décrivons des méthodologies nouvelles et simples de synthèse et de caractérisation de particules micro- et submicroniques de lignine biocompatibles. Ces formulations offrent une approche facile pour l’utilisation de l’hétéropolymère, ainsi qu’une alternative pour la conception rationnelle de matrices de support multifonctionnelles avec une applicabilité potentielle en biomédecine, en technologie pharmaceutique et dans l’industrie alimentaire.

Synthèse, caractérisation, encapsulation et mesure vertes du potentiel de libération de nouvelles particules microscopiques et submicroniques de lignine alcaline

Découvrez la production de nanocristaux et nanofibrilles de cellulose carboxylés et thermostables à partir de pulpe d'eucalyptus en utilisant des acides dicarboxyliques solides recyclables. Cette méthode verte offre une stabilité thermique améliorée.

La production verte et à faible coût de très Recyclable acides dicarboxyliques thermostables et carboxylés Cellulose nanocristaux et nanofibrilles Utilisation (Vidéo) | JoVE Journal

La production verte et à faible coût de très Recyclable acides dicarboxyliques thermostables et carboxylés Cellulose nanocristaux et nanofibrilles Utilisation

Explorer plus de vidéos